標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械加工所使用的外圓磨床,砂輪電動機(jī)均按傳統(tǒng)啟動電路運(yùn)行。電動機(jī)啟動后按照額定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn),由于電網(wǎng)電壓有一定的波動洞渔,砂輪和工件的磨擦負(fù)載不斷的變化,都會影響電動機(jī)的轉(zhuǎn)速誤差缚态,標(biāo)準(zhǔn)砂輪電動機(jī)起動電路一般只有一種加工速度磁椒,難以適應(yīng)不同工件大小的要求不同的加工相對線速度,以致于所加工工件的加工精密度很難保證玫芦。因此從提高加工質(zhì)量和加工效率浆熔,節(jié)約能源等方面考慮,將變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于外圓磨床中守涤,可以收到滿意的效果矢匾。
機(jī)械加工行業(yè)外圓磨床所加工的產(chǎn)品種類繁多,工件大小尺寸不同溃艺,要求加工精度各異区戚。相對的要求砂輪轉(zhuǎn)速于主軸的線速度不同,單純的調(diào)整主軸的轉(zhuǎn)速來滿足工件的加工線速度很難調(diào)整到理想狀態(tài)睡硫。又由于軸桿類在加工過程中所產(chǎn)生的應(yīng)力彎曲挣堪,在磨削過程中會產(chǎn)生砂輪進(jìn)給的力矩不同,這樣就帶來砂輪輸出轉(zhuǎn)速/力矩不同的變化趣闹,相應(yīng)的會產(chǎn)生振刀紋/燒糊紋等豁惨,磨削精度很難保證,由此造成生產(chǎn)效率低兜诞,精品率低等翰鬓。
隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,變頻調(diào)速技術(shù)的越來越普及惋涌,在機(jī)械加工行業(yè)變頻器的應(yīng)用收到很好的效果。變頻器的無級調(diào)速赖钞,軟啟動腰素,恒轉(zhuǎn)矩輸出極大的滿足了機(jī)械加工設(shè)備對恒速度/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,主砂輪電動機(jī)的轉(zhuǎn)速等于砂輪輸出的轉(zhuǎn)速弓千。磨削力的大小取決于砂輪電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩衡便。在驅(qū)動工件旋轉(zhuǎn)的主軸電動機(jī)的高速段,相對于砂輪輸出轉(zhuǎn)速不變洋访,所加工的工件直徑小镣陕,磨削進(jìn)給少;加工大直徑姻政,長軸類工件時呆抑,工件旋轉(zhuǎn)的電動機(jī)在低速段,砂輪進(jìn)給量大汁展,砂輪磨削力也在變大鹊碍,電動機(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/加工精度等的變化食绿。變頻調(diào)速電動機(jī)的無級調(diào)速侈咕,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)行的特點屏酌,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)用等角度考慮庇讥,選用帶自動轉(zhuǎn)矩提升功能的通用型V/F變頻器。以東元Speecon—7200MA系列為例予问,根據(jù)砂輪電動機(jī)的功率不同選用18.5KW/15KW的變頻器润沸,以15KW為例,額定電壓三相380V啤糙,輸出電流32A启血,頻率控制0.5—400HZ,速度控制0.1%锉累,過負(fù)載能力150%/60S户载。具有自動轉(zhuǎn)矩提升功能,柔性PWM控制猩蓝,可實現(xiàn)更低噪音運(yùn)行锻宵,多于10段的轉(zhuǎn)速控制。
系統(tǒng)的啟動與調(diào)速
外圓磨床的主砂輪電動機(jī)起動電路多采用星—三角轉(zhuǎn)換起動電路筐子。用變頻器取代原有電路扰藕,利用原有接觸器的常開觸點控制變頻器的運(yùn)行,考慮砂輪啟動的慣性芳撒,變頻器軟啟動時間設(shè)定為10S邓深,停止剎車時間設(shè)定為15S,根據(jù)不同類型的砂輪啟動力矩可在50%--80%之間調(diào)節(jié)設(shè)定笔刹。系統(tǒng)速度通過外接可調(diào)電位器調(diào)節(jié)頻率芥备,根據(jù)工件直徑不同的適應(yīng)速度調(diào)整冬耿,因受電動機(jī)高速時的機(jī)械強(qiáng)度/噪音/振動等因素的限制,電動機(jī)最高頻率設(shè)定為60HZ萌壳;因低速時電動機(jī)散熱效果差亦镶,考慮工件旋轉(zhuǎn)的變速因素和實際最大加工工件尺寸,最低頻率設(shè)定為35HZ袱瓮,基準(zhǔn)頻設(shè)定為50HZ缤骨。由前面的負(fù)載特性分析可知,高速段為恒功率性質(zhì)尺借,低速段為恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)绊起,且低轉(zhuǎn)速時負(fù)載要求轉(zhuǎn)矩大,過載能力強(qiáng)褐望。對電動機(jī)基準(zhǔn)頻以上搬雳,為保證電動機(jī)不過壓,采用恒壓變頻調(diào)速锤观。由電動機(jī)理論可知晃键,當(dāng)電壓不變,頻率增大時漱啥,電動機(jī)每極下的磁通隨著頻率的增大而減谐俑稀;當(dāng)電動機(jī)電流為額定電流時灶常,最大允許輸出轉(zhuǎn)矩減小堵但,容許輸出功率不變,屬恒功率調(diào)速毯输,適用于恒功率負(fù)載铁厌。基頻以下霜甜,為保證電動機(jī)每極下磁通不變惹模,采用V/F=常數(shù)的變壓變頻調(diào)速,當(dāng)電動機(jī)的電流為額定電流時箕昭,電動機(jī)容許輸出轉(zhuǎn)矩不變灵妨,屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速,適用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載落竹。但當(dāng)速度較低時因電動機(jī)內(nèi)阻不可忽略泌霍,若仍保持V/F為常數(shù),則電動機(jī)轉(zhuǎn)矩將減小述召,無法滿足低速時負(fù)載要求的轉(zhuǎn)矩大朱转,過載能力強(qiáng)的性能,因此采用變頻器的轉(zhuǎn)矩自動補(bǔ)償功能积暖,選擇補(bǔ)償后的V/F曲線加以修正肋拔。
系統(tǒng)設(shè)計的注意事項
磨削砂輪平衡的精度要提高:將電動機(jī)在額定轉(zhuǎn)速上運(yùn)行锈津,為了減小高速時的振動呀酸,應(yīng)提高電動機(jī)轉(zhuǎn)子和砂輪的動平衡度凉蜂,并加以校正。
低速時的散熱情況:因電動機(jī)為自冷風(fēng)扇方式散熱冷卻性誉,低速時散熱條件變差窿吩,而負(fù)載轉(zhuǎn)矩較大,電動機(jī)溫度會增加曾搪,因此最低轉(zhuǎn)速的設(shè)定以電動機(jī)表面溫差不超過容許值為依據(jù)瘫篮。
變頻調(diào)速時因變頻器輸出含有高次諧波,會在電動機(jī)中產(chǎn)生電磁噪音权饥,因此輸出端要安裝零相雜訊濾波器唆皇,可降低輔射干擾及感應(yīng)雜訊。
變頻器的參數(shù)設(shè)定項目重要將反轉(zhuǎn)/最高頻率/失速等功能鎖定面族!
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