隨著電子技術(shù)的發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)越來越普及，尤其在機(jī)械加工行業(yè)，變頻器的應(yīng)用收到了很好的效果。變頻器的無級(jí)調(diào)速、軟啟動(dòng)、恒轉(zhuǎn)矩輸出極大地滿足了機(jī)械加工設(shè)備對(duì)恒速度、恒轉(zhuǎn)矩的要求。磨床在加工過程中受負(fù)荷改變而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)速度的變化，易出現(xiàn)震刀紋質(zhì)量問題。將變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于內(nèi)、外圓磨床上，通過改變磨頭電機(jī)的運(yùn)行速度及頻率，可以避免直波紋的出現(xiàn)，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

外圓磨床加工過程，因加工工件的形狀、尺寸、工件材質(zhì)以及磨削量、磨削參數(shù)的變化，加工負(fù)荷不斷變化。當(dāng)加工工件內(nèi)徑小，磨削進(jìn)給少，砂輪磨削力小，加工負(fù)荷就小。當(dāng)加工大內(nèi)徑長(zhǎng)套筒類工件時(shí)，工件旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)在低速段，砂輪進(jìn)給量大，砂輪磨削力也在變大，此時(shí)加工負(fù)荷就大。因負(fù)荷的變化造成電動(dòng)機(jī)很難在恒轉(zhuǎn)矩、恒速度下運(yùn)行。同時(shí)，速度的變化改變了主軸、磨頭等振動(dòng)頻率及幅值，加工后工件加工面出現(xiàn)了直波紋、粗糙度超差等質(zhì)量問題，不能滿足工件加工的質(zhì)量要求。

2.磨床在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生振動(dòng)的原因分析

普通磨床由3個(gè)振動(dòng)源組成：一是主軸電機(jī)，主要負(fù)責(zé)工件的旋轉(zhuǎn)；二是磨頭電機(jī)，通過皮帶傳動(dòng)帶動(dòng)磨削砂輪的高速旋轉(zhuǎn)(含磨頭軸承和砂輪動(dòng)平衡的好壞)；三是油泵電機(jī)，負(fù)責(zé)磨頭的前后移動(dòng)和工件的左右移動(dòng)(有的設(shè)備將油泵電機(jī)系統(tǒng)改為單獨(dú)的液壓工作站，可以取消此項(xiàng)震源)。任何旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)設(shè)備都不可避免地產(chǎn)生振動(dòng)，見圖1。X軸代表轉(zhuǎn)速，Y軸代表振動(dòng)幅值。變頻器應(yīng)用將改變交流電機(jī)供電的頻率和幅值，從而改變其運(yùn)動(dòng)磁場(chǎng)的周期，達(dá)到平滑控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。如果將磨頭電機(jī)加裝匹配的變頻器，通過改變頻率，減小磨頭電機(jī)振動(dòng)曲線2的幅值，從而降低曲線1、曲線2疊加后的振動(dòng)幅值，減小磨削過程中產(chǎn)生的共振，保證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

公司二機(jī)車間有一臺(tái)M1432A外圓磨床，擔(dān)負(fù)著動(dòng)車轉(zhuǎn)軸磨削工序。該設(shè)備使用近30年，各方面性能老化，加工精度已很難滿足工藝要求，設(shè)備在磨削工件時(shí)會(huì)產(chǎn)生直波紋，經(jīng)過事業(yè)部、車間設(shè)備技術(shù)人員與設(shè)備維修人員對(duì)該設(shè)備進(jìn)行研究分析，一致認(rèn)為是砂輪線速度與工件旋轉(zhuǎn)線速度在頻率上相互干涉，砂輪在加工轉(zhuǎn)軸、軸套過程中產(chǎn)生共振而造成的，解決方案就是改變砂輪主軸電機(jī)頻率及轉(zhuǎn)速，減小共振，從而消除轉(zhuǎn)軸的直波紋。車間設(shè)備員、電氣技師經(jīng)過反復(fù)協(xié)商計(jì)算，轉(zhuǎn)軸最佳磨削轉(zhuǎn)速820r/min，磨頭砂輪的轉(zhuǎn)速3000r/min，根據(jù)轉(zhuǎn)速與頻率成反比，確定外圓磨床磨頭電機(jī)技術(shù)參數(shù)為功率4kW、轉(zhuǎn)速1440r/min、頻率50Hz與極數(shù)4對(duì)比，認(rèn)為此變頻器可以應(yīng)用。最終確定變頻器的額定功率15kW，頻率28.5~300Hz，公司及時(shí)采購，經(jīng)過車間安裝、調(diào)試，最終解決了轉(zhuǎn)軸磨削過程中出現(xiàn)直波紋的問題。

借鑒在外圓磨床增加變頻器，解決直波紋質(zhì)量問題的經(jīng)驗(yàn)。事業(yè)部對(duì)車間內(nèi)圓磨床的磨頭電機(jī)選型、匹配合適的變頻器。參數(shù)為功率5.5kW、轉(zhuǎn)速2900r/min、頻率50Hz、極數(shù)2。安裝運(yùn)行后，成功解決了內(nèi)圓磨床的直波紋質(zhì)量問題。

4.結(jié)束語

經(jīng)過加裝變頻器，極大地提高了磨床加工效率，由加裝變頻器前的每天每臺(tái)設(shè)備磨8根轉(zhuǎn)軸，增加為每天每臺(tái)設(shè)備可磨16根轉(zhuǎn)軸。車間后續(xù)又對(duì)兩臺(tái)磨床加裝變頻器，都成功地解決了轉(zhuǎn)軸磨削后的直波紋問題。通過此次改進(jìn)，不但提高了設(shè)備加工精度，解決了車間生產(chǎn)的瓶頸工序。同時(shí)，節(jié)約了能源。

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