隨著電子技術(shù)的發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)越來越普及，特別是在加工工業(yè)中，應(yīng)用取得了很好的效果，無(wú)級(jí)調(diào)速、軟啟動(dòng)和恒扭矩輸出大大滿足了加工設(shè)備恒轉(zhuǎn)速和恒扭矩的要求，磨床磨削過程中載荷變化引起的轉(zhuǎn)速變化容易引起旋轉(zhuǎn)速度和刀片質(zhì)量的變化。變頻調(diào)速技術(shù)在內(nèi)外圓磨床中的應(yīng)用可以避免直紋波動(dòng)，提高加工精度和加工效率。
1．影響磨床加工質(zhì)量的主要原因
外圓磨床在加工過程中，由于工件的形狀、尺寸、工件的材料以及磨削量、磨削參數(shù)的變化，使加工負(fù)荷不斷變化。工件內(nèi)徑較小時(shí)，磨削進(jìn)給量較少，砂輪磨削力較小，加工負(fù)荷較小。而在對(duì)大內(nèi)徑與長(zhǎng)套筒類工件等加工時(shí)，工件旋轉(zhuǎn)電機(jī)處于低速段，砂輪進(jìn)給量大，砂輪磨削力也變大，此時(shí)加工負(fù)荷較大。電動(dòng)機(jī)因負(fù)荷變化而難以恒速、恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)行。但由于主軸、磨頭等振動(dòng)頻率和振幅因速度變化而發(fā)生變化，使工件加工后的表面產(chǎn)生了直波紋、光滑度過差等質(zhì)量問題，不能滿足工件加工質(zhì)量要求。
2．磨床在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生振動(dòng)的原因分析
一般的磨床有三種振動(dòng)源：
第一種是主軸電機(jī)，主要負(fù)責(zé)工件的旋轉(zhuǎn)；
第二種是磨頭電機(jī)，主要是通過皮帶傳動(dòng)連接磨削砂輪進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)。
第三種是油泵電機(jī)，負(fù)責(zé)磨頭的前后運(yùn)動(dòng)和工件的左右運(yùn)動(dòng)(在某些設(shè)備中，油泵電機(jī)系統(tǒng)改為單獨(dú)的液壓工作站，可以取消這個(gè)震源)。任何旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)的設(shè)備都不可避免地會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，如圖1所示。
軸線表示轉(zhuǎn)速， Y軸表示振幅。利用變頻調(diào)速技術(shù)，可以改變交流電機(jī)供電的頻率和幅度，從而改變其運(yùn)動(dòng)磁場(chǎng)的周期，使電機(jī)的轉(zhuǎn)速能夠平穩(wěn)地控制。若加上匹配的型號(hào)，則可通過改變電機(jī)頻率，減小磨頭電機(jī)振動(dòng)曲線2的幅值，從而減小曲線1和曲線2疊加后的振幅，保證在磨削過程中產(chǎn)生的共振，滿足對(duì)加工工件的精度要求。
3．加裝變頻器在內(nèi)、外圓磨床上的效果
在公司車間有一臺(tái)m1432a外圓磨床，負(fù)責(zé)移動(dòng)車轉(zhuǎn)軸的磨削過程。該設(shè)備已使用近30年。設(shè)備各方面的老化性能難以滿足加工要求，磨削工件時(shí)會(huì)產(chǎn)生直紋波動(dòng)。經(jīng)過對(duì)該設(shè)備的研究和分析，一致認(rèn)為砂輪線速度和工件轉(zhuǎn)速對(duì)轉(zhuǎn)軸過程中的頻率干擾、砂輪軸套共振、改變主軸的頻率和速度、減少諧振，從而消除轉(zhuǎn)軸的直接紋波。
車間技術(shù)人員和電工經(jīng)過反復(fù)協(xié)商計(jì)算，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)軸最佳磨削速度為820 r/min，磨頭砂輪速度為3000 r/min。根據(jù)速度與頻率的反比關(guān)系，確定外圓磨床磨頭電機(jī)的技術(shù)參數(shù)為功率4kW，轉(zhuǎn)速1440 r/min，頻率50Hz，極數(shù)4，認(rèn)為可以應(yīng)用變頻技術(shù)。最后，額定功率為15kW，頻率為28.5~300Hz。公司及時(shí)采購(gòu)，在車間安裝調(diào)試后，最終解決了轉(zhuǎn)軸研磨過程中的直波紋問題。
參考了外圓磨床中加入變頻器以解決直紋質(zhì)量問題的經(jīng)驗(yàn)。車間圓磨床磨頭電機(jī)選用，匹配合適的型號(hào)。功率5.5 kW，速度2900 r/min，頻率50 Hz，極數(shù)2。通過安裝、運(yùn)行，成功地解決了內(nèi)圓機(jī)的直波形質(zhì)量問題。
4．結(jié)束語(yǔ)
通過安裝變頻器，大大提高了磨床加工效率，由安裝前的一天磨8個(gè)轉(zhuǎn)軸的效率，增加到一天16個(gè)的效率；而且在隨后的安裝了中，變頻器在車間的兩臺(tái)磨床上，成功地解決了轉(zhuǎn)軸磨削后的直波問題。通過改進(jìn)設(shè)備工藝后，不僅提高了設(shè)備的加工精度，而且解決了生產(chǎn)過程中的瓶頸工序，與此同時(shí)也能達(dá)到節(jié)能運(yùn)行的需求。
