变频器在机械加工外园磨床上的应用

  仪器信息网 ·  2007-06-20 21:40  ·  42005 次点击
标准机械加工所使用的外圆磨床,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的波动,砂轮和工件的磨擦负载不断的变化,都会影响电动机的转速误差,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的要求不同的加工相对线速度,以至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。
1外圆磨床加工的负载特性:
根据不同的轴杆类直径的大小,主砂轮电动机的转速等下砂轮输出的转速。磨削力的大小取决于砂轮电动机的输出转矩。在驱动工件旋转的主轴电动机的高速段,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,工件旋转的电动机在低速段,砂轮进给量大,砂轮磨削力也在变大,电动机很难在恒转矩/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。变频调速电动机的无级调速,恒转矩输出恰能弥补上述缺陷。
2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角度考虑,选用带自动转矩提升功能的矢量型变频器。以SANCH-S2000系列为例,根据砂轮电动机的功率不同选用18.5Kw/15Kw的变频器,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段的转速控制。
3系统的启动与调速:
外圆磨床的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,根据不同类型的砂轮启动力矩可在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,根据工件直径不同的适应速度调整,因受电动机高速时的机械强度/噪音/振动等因素的限制,电动机最高频率设定为60Hz;因低速时电动机散热效果差,考虑工件旋转的变速因素和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。由前面的负载特性分析可知,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。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的转矩大,过载能力强的性能,因此采用变频器的转矩自动补偿功能,选择补偿后的V/F曲线加以修正。
4系统设计的注意事项
磨削砂轮平衡的精度要提高:将电动机在额定转速上运行,为了减小高速时的振动,应提高电动机转子和砂轮的动平衡度,并加以校正。
低速时的散热情况: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,因此最低转速的设定以电动机表面温差不超过容许值为依据。变频调速时固变频器输出含有高次谐波,会在电动机中产生电磁噪音,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。

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