在機(jī)械加工行業(yè)中，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)越來(lái)越普及，變頻器的應(yīng)用收到了很好的效果。尤其是變頻器的無(wú)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(guò)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(wèn)題。通過(guò)將變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于內(nèi)、外圓磨床上，經(jīng)過(guò)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)，提升加工精度和加工效率。
磨床加裝變頻器有利于提高加工效率
一．造成磨床加工質(zhì)量問(wèn)題的主要因素
外圓磨床加工過(guò)程，因加工工件的形狀、尺寸、磨削參數(shù)的變化，工件材質(zhì)以及磨削量、加工負(fù)載不斷變化。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)載就小。當(dāng)加工大內(nèi)徑長(zhǎng)套筒類(lèi)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)載的變化造成電動(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(wèn)題，不能滿足工件加工的質(zhì)量要求。
二．在運(yùn)動(dòng)中磨床振動(dòng)產(chǎn)生的原因分析
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(guò)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)。為保證加工工件的精度要求，變頻器運(yùn)行改變交流電機(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(guò)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(guò)程中產(chǎn)生的共振，。
三．在內(nèi)、外圓磨床上加裝變頻器的效果
公司二機(jī)車(chē)間有一臺(tái)M1432A外圓磨床。該設(shè)備使用近30年，擔(dān)負(fù)著動(dòng)車(chē)轉(zhuǎn)軸磨削工序，各方面性能老化，已無(wú)法滿足加工精度的工藝需求，設(shè)備在磨削工件時(shí)會(huì)產(chǎn)生直波紋，經(jīng)過(guò)事業(yè)部、車(chē)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，集體認(rèn)為是工件旋轉(zhuǎn)線速度與砂輪線速度在頻率上相互干涉，砂輪在加工轉(zhuǎn)軸、軸套過(guò)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(chē)間設(shè)備員、電氣技師經(jīng)過(guò)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(gòu)，經(jīng)過(guò)車(chē)間安裝、調(diào)試，最終解決了轉(zhuǎn)軸磨削過(guò)程中出現(xiàn)直波紋的問(wèn)題。
借鑒在外圓磨床增加變頻器，解決直波紋質(zhì)量問(wèn)題的經(jīng)驗(yàn)。安裝運(yùn)行后事業(yè)部對(duì)車(chē)間內(nèi)圓磨床的磨頭電機(jī)選型、匹配合適的變頻器。調(diào)整參數(shù)為功率5．5kW、轉(zhuǎn)速2900r／min、頻率50Hz、極數(shù)2。這樣就成功解決了內(nèi)圓磨床的直波紋質(zhì)量問(wèn)題。
五．結(jié)語(yǔ)
由加裝變頻器前的每天每臺(tái)設(shè)備磨8根轉(zhuǎn)軸，經(jīng)過(guò)加裝變頻器，增加為每天每臺(tái)設(shè)備可磨16根轉(zhuǎn)軸。車(chē)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(wèn)題。通過(guò)此次改進(jìn)，不但提升了設(shè)備加工精度，解決了車(chē)間生產(chǎn)的關(guān)鍵工序。同時(shí)，節(jié)約了能源，極大地提高了磨床加工效率。
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