一、引言
外圓磨床，砂輪電動機在標準機械加工中所使用的傳統(tǒng)啟動電路，會在電機啟動后按照額定轉速運轉，但由于電網(wǎng)電壓本具備有一定的波動，這就會造成砂輪和工件的摩擦負載不斷變化，這些都會影響電動機的轉速，導致誤差產(chǎn)生，標準砂輪電動機起動電路一般只有一種加工速度，難以適應不同工件大小的要求不同的加工相對線速度，以至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)速技術應用于外圓磨床中，可以收到滿意的效果。機械加工行業(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。
相對的要求砂輪轉速與主軸的線速度不同，單純地調(diào)整主軸的轉速來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程中所產(chǎn)生的應力彎曲，在磨削過程中會產(chǎn)生砂輪進給的力矩不同，這樣就帶來砂輪輸出轉速/力矩不同的變化，相應的會產(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。隨著電力電子技術的發(fā)展，變頻調(diào)速技術的越來越普及，在機械加工行業(yè)變頻器的應用受到很好的效果。變頻器的無級調(diào)速，軟啟動，恒轉矩輸出極大的滿足了機械加工設備的恒速度/恒轉矩的要求。
二、外圓磨床加工的負載特性
根據(jù)不同的軸桿直徑的大小，主砂輪電動機的轉速等于砂輪輸出的轉速。磨削力的大小取決于電動機的輸出轉矩。在驅(qū)動工件旋轉的主軸電動機的高速段，相對于砂輪輸出轉速不變，所加工的工件直徑小，磨削進給少，加工大直徑，長軸類工件時，工件旋轉的電動機在低速段，砂輪進給量大，砂輪磨削力也在變大，電動機很難再恒轉矩/恒速度下運行，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)速電動機的無級調(diào)速，恒轉矩輸出恰能彌補上述缺陷。
三、變頻器的旋轉
根據(jù)系統(tǒng)運行的特點，考慮滿足機械加工外圓磨床的使用要求和設備投資費用等角度考慮，選用帶自動轉矩提升的大連普傳通用型矢量變頻器。根據(jù)砂輪電動機的功率不同選用功率不同的變頻器，以10kw為例，額定電壓三相380V，輸出電流17.5A，頻率控制0.50-400Hz，速度控制0.1%，過負載能力150%/60s。具有自動轉矩提升功能，低速轉矩大，可實現(xiàn)更低噪音運行，16段的低速，全系列三防漆，更耐油氣環(huán)境。
四、系統(tǒng)的啟動與調(diào)速
外圓磨床的主砂輪電動機起動電路多采用星—三角轉換起動電路。用變頻器取代原有電路，利用原有接觸器的常開觸點控制變頻器的運行，考慮砂輪啟動的慣性，變頻器軟啟動時間設定為10S，停止剎車時間設定為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)設定。系統(tǒng)速度通過外接可調(diào)電位器調(diào)節(jié)頻率，根據(jù)工件直徑不同的適應速度調(diào)整，因受電動機高速時的機械強度/噪音/振動等因素的限制，電動機最高頻率設定為60HZ；因低速時電動機散熱效果差，考慮工件旋轉的變速因素和實際最大加工工件尺寸，最低頻率設定為35HZ，基準頻設定為50HZ。
由前面的負載特性分析可知，高速段為恒功率性質(zhì)，低速段為恒轉矩性質(zhì)，且低轉速時負載要求轉矩大，過載能力強。對電動機基準頻以上，為保證電動機不過壓，采用恒壓變頻調(diào)速。由電動機理論可知，當電壓不變，頻率增大時，電動機每極下的磁通隨著頻率的增大而減??；當電動機電流為額定電流時，最大允許輸出轉矩減小，容許輸出功率不變，屬恒功率調(diào)速，適用于恒功率負載?；l以下，為保證電動機每極下磁通不變，采用V/F=常數(shù)的變壓變頻調(diào)速，當電動機的電流為額定電流時，電動機容許輸出轉矩不變，屬于恒轉矩調(diào)速，適用于恒轉矩負載。但當速度較低時因電動機內(nèi)阻不可忽略，若仍保持V/F為常數(shù)，則電動機轉矩將減小，無法滿足低速時負載要求的轉矩大，過載能力強的性能，因此采用變頻器的轉矩自動補償功能，選擇補償后的V/F曲線加以修正。
系統(tǒng)設計的注意事項，磨削砂輪平衡的精度要提高：將電動機在額定轉速上運行，為了減小高速時的振動，應提高電動機轉子和砂輪的動平衡度，并加以校正。低速時的散熱情況：因電動機為自冷風扇方式散熱冷卻，低速時散熱條件變差，而負載轉矩較大，電動機溫度會增加，因此最低轉速的設定以電動機表面溫差不超過容許值為依據(jù)。變頻調(diào)速時因變頻器輸出含有高次諧波，會在電動機中產(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雜訊。變頻器的參數(shù)設定項目重要將反轉/最高頻率/失速等功能鎖定！
五、 總結
上文將三科SKI610系列數(shù)控機床變頻器在外圓磨床上的應用進行簡單的介紹。通過變頻改造控制系統(tǒng)在集成變頻技術后與控制技術為一體，能夠充分發(fā)揮杭州三科SKI610系列數(shù)控機床變頻器卓越的控制性能，很好地滿足磨床低速大啟動力矩、高速度精度等要求，使設備性能顯著提高。
