外圆磨床变频器的应用

一、引言 

外圆磨床做为常见的机械加工设备，其内部的砂轮电机基本都是以传统的启动电路来运行的。电机启动后按照额定转速运转，由于电网电压有一定的波动，砂轮和工件的磨擦负载不断的变化，都会影响电机的转速误差，标准砂轮电机启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，以致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。

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与主轴的线速度不同，单纯地调整主轴的转速来满足工件的加工线速度很难调整到理想状态。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，恒转矩输出极大地满足了机械加工设备对恒速度/恒转矩的要求。

二、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机的输出转矩。在驱动工件旋转的主轴电机的高速段，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，工件旋转的电机在低速段，砂轮进给量大，砂轮磨削力也在变大，电机很难在恒转矩/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。变频调速电机的无级调速，恒转矩输出恰能弥补上述缺陷。

三、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，我们选用带自动转矩提升功能的杭州三科SKI610系列。根据砂轮电机的功率不同选用功率不同的变频器，以10kW为例，额定电压三相380V，输出电流17.5A，频率控制0.50～400Hz，速度控制0.1%，过负载能力150%/60S。具有自动转矩提升功能，低速转矩大，可实现更低噪音运行，16段的转速控制。

四、系统的启动与调速

外圆磨床的主砂轮电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。系统速度可用面板上的电位器调节。根据工件直径不同的适度调整，因受电机高速时的机械强度/噪音/振动等因素的限制，外圆磨床变频器最高频率设定为60.00Hz；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工件尺寸，最低频率设定为20.00Hz。