《電子技術(shù)應(yīng)用》
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變頻器在外圓磨床上的應(yīng)用
中國(guó)自動(dòng)化網(wǎng)
摘要: 標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械加工所使用的外圓磨床,砂輪電動(dòng)機(jī)均按傳統(tǒng)啟動(dòng)電路運(yùn)行。電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后按照額定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn),由于電網(wǎng)電壓有一定的波動(dòng),砂輪和工件的磨擦負(fù)載不斷的變化,都會(huì)影響電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速誤差,標(biāo)準(zhǔn)砂輪電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電路一般只有一種加工速度,難以適應(yīng)不同工件大小的要求不同的加工相對(duì)線速度,以致于所加工工件的加工精密度很難保證。
Abstract:
Key words :

標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械加工所使用的外圓磨床,砂輪電動(dòng)機(jī)均按傳統(tǒng)啟動(dòng)電路運(yùn)行。電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后按照額定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn),由于電網(wǎng)電壓有一定的波動(dòng),砂輪和工件的磨擦負(fù)載不斷的變化,都會(huì)影響電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速誤差,標(biāo)準(zhǔn)砂輪電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電路一般只有一種加工速度,難以適應(yīng)不同工件大小的要求不同的加工相對(duì)線速度,以致于所加工工件的加工精密度很難保證。因此從提高加工質(zhì)量和加工效率,節(jié)約能源等方面考慮,將變頻調(diào)速技術(shù)" title="變頻調(diào)速技術(shù)" target="_blank">變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于外圓磨床中,可以收到滿意的效果。

機(jī)械加工行業(yè)外圓磨床所加工的產(chǎn)品種類繁多,工件大小尺寸不同,要求加工精度各異。相對(duì)的要求砂輪轉(zhuǎn)速于主軸的線速度不同,單純的調(diào)整主軸的轉(zhuǎn)速來(lái)滿足工件的加工線速度很難調(diào)整到理想狀態(tài)。又由于軸桿類在加工過(guò)程中所產(chǎn)生的應(yīng)力彎曲,在磨削過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生砂輪進(jìn)給的力矩不同,這樣就帶來(lái)砂輪輸出轉(zhuǎn)速 /力矩不同的變化,相應(yīng)的會(huì)產(chǎn)生振刀紋/燒糊紋等,磨削精度很難保證,由此造成生產(chǎn)效率低,精品率低等。

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,變頻調(diào)速技術(shù)的越來(lái)越普及,在機(jī)械加工行業(yè)變頻器的應(yīng)用收到很好的效果。變頻器的無(wú)級(jí)調(diào)速,軟啟動(dòng),恒轉(zhuǎn)矩輸出極大的滿足了機(jī)械加工設(shè)備對(duì)恒速度/恒轉(zhuǎn)矩的要求。

外圓磨床加工的負(fù)載特性

根據(jù)不同的軸桿類直徑的大小,主砂輪電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速等于砂輪輸出的轉(zhuǎn)速。磨削力的大小取決于砂輪電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。在驅(qū)動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)的主軸電動(dòng)機(jī)的高速段,相對(duì)于砂輪輸出轉(zhuǎn)速不變,所加工的工件直徑小,磨削進(jìn)給少;加工大直徑,長(zhǎng)軸類工件時(shí),工件旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)在低速段,砂輪進(jìn)給量大,砂輪磨削力也在變大,電動(dòng)機(jī)很難在恒轉(zhuǎn)矩/恒速度下運(yùn)行。速度的變化就產(chǎn)生了如振刀紋/燒糊紋/加工精度等的變化。變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速,恒轉(zhuǎn)矩輸出恰能彌補(bǔ)上述缺陷。

變頻器的選擇

根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn),考慮滿足機(jī)械加工外圓磨床的使用要求和設(shè)備投資費(fèi)用等角度考慮,選用帶自動(dòng)轉(zhuǎn)矩提升功能的通用型V/F變頻器。以東元 Speecon—7200MA系列為例,根據(jù)砂輪電動(dòng)機(jī)的功率不同選用18.5KW/15KW的變頻器,以15KW為例,額定電壓三相380V,輸出電流 32A,頻率控制0.5—400HZ,速度控制0.1%,過(guò)負(fù)載能力150%/60S。具有自動(dòng)轉(zhuǎn)矩提升功能,柔性PWM控制,可實(shí)現(xiàn)更低噪音運(yùn)行,多于 10段的轉(zhuǎn)速控制。

系統(tǒng)的啟動(dòng)與調(diào)速

外圓磨床的主砂輪電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電路多采用星—三角轉(zhuǎn)換起動(dòng)電路。用變頻器取代原有電路,利用原有接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)控制變頻器的運(yùn)行,考慮砂輪啟動(dòng)的慣性,變頻器軟啟動(dòng)時(shí)間設(shè)定為10S,停止剎車時(shí)間設(shè)定為15S,根據(jù)不同類型的砂輪啟動(dòng)力矩可在50%——80%之間調(diào)節(jié)設(shè)定。系統(tǒng)速度通過(guò)外接可調(diào)電位器調(diào)節(jié)頻率,根據(jù)工件直徑不同的適應(yīng)速度調(diào)整,因受電動(dòng)機(jī)高速時(shí)的機(jī)械強(qiáng)度/噪音/振動(dòng)等因素的限制,電動(dòng)機(jī)最高頻率設(shè)定為60HZ;因低速時(shí)電動(dòng)機(jī)散熱效果差,考慮工件旋轉(zhuǎn)的變速因素和實(shí)際最大加工工件尺寸,最低頻率設(shè)定為35HZ,基準(zhǔn)頻設(shè)定為50HZ。由前面的負(fù)載特性分析可知,高速段為恒功率性質(zhì),低速段為恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì),且低轉(zhuǎn)速時(shí)負(fù)載要求轉(zhuǎn)矩大,過(guò)載能力強(qiáng)。對(duì)電動(dòng)機(jī)基準(zhǔn)頻以上,為保證電動(dòng)機(jī)不過(guò)壓,采用恒壓變頻調(diào)速。由電動(dòng)機(jī)理論可知,當(dāng)電壓不變,頻率增大時(shí),電動(dòng)機(jī)每極下的磁通隨著頻率的增大而減??;當(dāng)電動(dòng)機(jī)電流為額定電流時(shí),最大允許輸出轉(zhuǎn)矩減小,容許輸出功率不變,屬恒功率調(diào)速,適用于恒功率負(fù)載?;l以下,為保證電動(dòng)機(jī)每極下磁通不變,采用V/F=常數(shù)的變壓變頻調(diào)速,當(dāng)電動(dòng)機(jī)的電流為額定電流時(shí),電動(dòng)機(jī)容許輸出轉(zhuǎn)矩不變,屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速,適用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。但當(dāng)速度較低時(shí)因電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻不可忽略,若仍保持V/F為常數(shù),則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩將減小,無(wú)法滿足低速時(shí)負(fù)載要求的轉(zhuǎn)矩大,過(guò)載能力強(qiáng)的性能,因此采用變頻器的轉(zhuǎn)矩自動(dòng)補(bǔ)償功能,選擇補(bǔ)償后的V/F曲線加以修正。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)

磨削砂輪平衡的精度要提高:將電動(dòng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速上運(yùn)行,為了減小高速時(shí)的振動(dòng),應(yīng)提高電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子和砂輪的動(dòng)平衡度,并加以校正。

低速時(shí)的散熱情況:因電動(dòng)機(jī)為自冷風(fēng)扇方式散熱冷卻,低速時(shí)散熱條件變差,而負(fù)載轉(zhuǎn)矩較大,電動(dòng)機(jī)溫度會(huì)增加,因此最低轉(zhuǎn)速的設(shè)定以電動(dòng)機(jī)表面溫差不超過(guò)容許值為依據(jù)。

變頻調(diào)速時(shí)因變頻器輸出含有高次諧波,會(huì)在電動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生電磁噪音,因此輸出端要安裝零相雜訊濾波器,可降低輔射干擾及感應(yīng)雜訊。

變頻器的參數(shù)設(shè)定項(xiàng)目重要將反轉(zhuǎn)/最高頻率/失速等功能鎖定!

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