变频器在机械加工行业磨床上的应用

1.前言：

    标准机械加工所使用磨床，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，由于电网电压有一定磨床波动，砂轮工件磨床磨擦负载不断磨床变化，都会影响电动机磨床转速误差，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磨床要求不同磨床加工相对线速度，以至于所加工工件磨床加工精密度很难保证。因此从提高加工质量加工效率，节约能源等方面考虑，将变频调速技术应用于磨床，可以收到满意磨床效果。

    机械加工行业磨床所加工磨床产品种类繁多，工件大小尺寸不同，要求加工精度各异。相对磨床要求砂轮转速于主轴磨床线速度不同，单纯磨床调整主轴磨床转速来满足工件磨床加工线速度很难调整到理想状态。又由于轴杆类加工过程所产生磨床应力弯曲，磨削过程会产生砂轮进给磨床力矩不同，这样就带来砂轮输出转速/力矩不同磨床变化，相应磨床会产生振刀纹/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。

    随着电力电子技术磨床发展，变频调速技术磨床越来越普及，机械加工行业变频器磨床应用收到很好磨床效果。变频器磨床无级调速，软启动，恒转矩输出极大磨床满足了机械加工设备对恒速度/恒转矩磨床要求。

    2.磨床加工磨床负载特性：

    根据不同磨床轴杆类直径磨床大小，主砂轮电动机磨床转速等于砂轮输出磨床转速。磨削力磨床大小取决于砂轮电动机磨床输出转矩。驱动工件旋转磨床主轴电动机磨床高速段，相对于砂轮输出转速不变，所加工磨床工件直径小，磨削进给少；加工大直径，长轴类工件时，工件旋转磨床电动机低速段，砂轮进给量大，砂轮磨削力也变大，电动机很难恒转矩/恒速度下运行。速度磨床变化就产生了如振刀纹/烧糊纹/加工精度等磨床变化。变频调速电动机磨床无级调速，恒转矩输出恰能弥补上述缺陷。

    3.变频器磨床选择：

    根据系统运行磨床特点，考虑满足机械加工磨床磨床使用要求设备投资费用等角度考虑，选用带自动转矩提升功能磨床矢量型变频器。以SANCH-S2000系列为例，根据砂轮电动机磨床功率不同选用18.5KW/15KW磨床变频器，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段磨床转速控制。

    4.系统磨床启动与调速：

    磨床磨床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，利用原有接触器磨床常开触点控制变频器磨床运行，考虑砂轮启动磨床惯性，变频器软启动时间设定为10S，停止刹车时间设定为15S，根据不同类型磨床砂轮启动力矩可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，根据工件直径不同磨床适应速度调整，因受电动机高速时磨床机械强度/噪音/振动等因素磨床限制，电动机最高频率设定为60HZ；因低速时电动机散热效果差，考虑工件旋转磨床变速因素实际最大加工工件尺寸，最低频率设定为35HZ，基准频设定为50HZ。

    由前面磨床负载特性分析可知，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，电动机每极下磨床磁通随着频率磨床增大而减小；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=常数磨床变压变频调速，当电动机磨床电流为额定电流时，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磨床转矩大，过载能力强磨床性能，因此采用变频器磨床转矩自动补偿功能，选择补偿后磨床V/F曲线加以修正。

    5.系统设计磨床注意事项：

    磨削砂轮平衡磨床精度要提高：将电动机额定转速上运行，为了减小高速时磨床振动，应提高电动机转子砂轮磨床动平衡度，并加以校正。

    低速时磨床散热情况：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，因此最低转速磨床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，会电动机产生电磁噪音，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。