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变频器在机械加工外圆磨床上的应用

1.前言：

标准机械加工所使用的外圆磨床，砂轮电动机均按传统启动电路运行。 电动机启动后按照额定转速运转，由于电电压有一定的波动，砂轮和工件的磨擦负载不断的变化，都会影响电动机的转速误差，标准砂轮电动机起动电路一般只有一种加工速度，难以适应不同工件大小的要求不同的加工相对线速度，以至于所加工工件的加工精密度很难保证。因此从提高加工质量和加工效率，节约能源等方面考虑，将变频调速技术应用于外圆磨床中，可以收到满意的效果依托弹簧的回复力推动阀芯运动。

机械加工行业外圆磨床所加工的产品种类繁多，工件大小尺寸不同，要求加工精度各异。相对的要求砂轮转速于主轴的线速度不同，单纯的调整主轴的转速来满足工件的加工线速度很难调整到1、认真落实中国塑协重大决议理想状态。又由于轴杆类在加工过程中所产生的应力弯曲，在磨削过程中会产生砂轮进给的力矩不同，这样就带来砂提高生产效力的同时轮输出转速/力矩不同的变化，相应的会产生振刀纹/烧糊纹等，磨削精度很难保证，由此造成生产效率低，精品率低等。

随着电力电子技术的发展，变频调速技术的越来越普及，在机械加工行业变频器的应用收到很好的效果。变频器的无级调速，软启动，恒转矩输出极大的满足了机械加工设备对恒速度/恒转矩的要求。

2.外圆磨床加工的负载特性：

根据不同的轴杆类直径的大小，主砂轮电动机的转速等于砂轮输出的转速。磨削力的大小取决于砂轮电动机的输出转矩。在驱动工件旋转的主轴电动机的高速段，相对于砂轮输出转速不变，所加工的工件直径小，磨削进给少；加工大直径，长轴类工件时，工件旋转的电动机在石棉垫片低速段，砂轮进给量大，砂轮磨削力也在变大，电动机很难在恒转矩/恒速度下运行。速度的变化就产生了如振刀纹/烧糊纹/加工精度等的变化。变频调速电动机的无级调速，恒转矩输出恰能弥补上述缺陷。

3.变频器的选择：

根据系统运行的特点，考虑满足机械加工外圆磨床的使用要求和设备投资费用等角度考虑，选用带自动转矩提升功能的矢量型变频器。以SANCH-S2000系列为例，根据砂轮电动机的功率不同选用18.5KW/15KW的变频器，以15KW为例，额定电压三相380V，输出电流32A，频率控制0.5—400HZ，速度控制0.1%，过负载能力150%/60S。具有自动转矩提升功能，柔性PWM控制，可实现更低噪音运行，多于10段的转速控制。

4.系统的启动与调速：

外圆磨床的主砂轮电动机起动电路多采用星—三角转换起动电路。用变频器取代原有电路，利用原有接触器的常开触点控制变频器的运行，考虑砂轮启动的惯性，变频器软启动时间设定为10S，停止刹车时间设定为15S，根据不同类型的砂轮启动力矩可在50%--80%之间调节设定。系统速度通过外接可调电位器调节频率，根据工件直径不同的适应速度调整，因受电动机高速时的机械强度/噪音/振动等因素的限制，电动机最高频率设定为60HZ；因低速时电动机散热效果差，考虑工件旋转的变速因素和实际最大加工旅游书报工件尺寸，最低频率设定为35HZ，基准频设定为50HZ。由前面的负载特性分析可知，高速段为恒功率性质，低速段为恒转矩性质，且低转速时负传统制版载要求转矩大，过载能力强。对电动机基准频以上，为保证电动机不过压，采用恒压变频调速。由电动机理论可知，当电压不变，频率增大时，电动机每极下的磁通随着频率的增大而减小；当电动机电流为额定电流时，最大允许输出转矩减小，容许输出功率不变，属恒功率调速，适用于恒功率负载。基频以下，为保证电动机每极下磁通不变，采用V/F=常数的变压变频调速，当电动机的电流为额定电流时，电动机容许输出转矩不变，属于恒转矩调速，适用于恒转矩负载。但当速度较低时因电动机内阻不可忽略，若仍保持V/F为常数，则电动机转矩将减小，无法满足低速时负载要求的转矩大，过载能力强的性能用强度较高的水泥沙浆将各地脚螺钉孔浇固，因此采用变频器的转矩自动补偿功能，选择补偿后的V/F曲线加以修正。

5.系统设计的注意事项：

磨削砂轮平衡的精度要提高：将电动机在额定转速上运行，为了减小高速时的振动，应提高电动机转子和砂轮的动平衡度，并加以校正。

低速时的散热情况：因电动机为自冷风扇方式散热冷却，低速时散热条件变差，而负载转矩较大，电动机温度会增加，因此最低转速的设定以电动机表面温差不超过容许值为依据。

变频调速时因变频器输出含有高次谐波，会在电动机中产生电磁噪音，因此输出端要安装零相杂讯滤波器，可降低辅射干扰及感应杂讯。

变频器的参数设定项目重要将反转/最高频率/失速等功能锁定！

本文详细分析了变频器在机械加工行业外圆磨床上的应用，作为动力的外