在機械加工行業(yè)中，隨著電子技術的發(fā)展，變頻調速技術越來越普及，變頻器的應用收到了很好的效果。尤其是變頻器的無級調速、軟啟動、恒轉矩輸出極大地滿足了機械加工設備對恒速度、恒轉矩的要求。磨床在加工過程中受負荷改變而產(chǎn)生旋轉速度的變化，易出現(xiàn)震刀紋質量問題。通過將變頻調速技術應用于內(nèi)、外圓磨床上，經(jīng)過改變磨頭電機的運行速度及頻率，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．造成磨床加工質量問題的主要因素
外圓磨床加工過程，因加工工件的形狀、尺寸、磨削參數(shù)的變化，工件材質以及磨削量、加工負載不斷變化。當加工工件內(nèi)徑小，磨削進給少，砂輪磨削力小，加工負載就小。當加工大內(nèi)徑長套筒類工件時，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，此時加工負荷就大。因負載的變化造成電動機很難在恒轉矩、恒速度下運行。同時，速度的變化改變了主軸、磨頭等振動頻率及幅值，加工后工件加工面出現(xiàn)了直波紋、粗糙度超差等質量問題，不能滿足工件加工的質量要求。
二．在運動中磨床振動產(chǎn)生的原因分析
普通磨床由3個振動源組成：一是主軸電機，主要負責工件的旋轉；二是磨頭電機，通過皮帶傳動帶動磨削砂輪的高速旋轉（含磨頭軸承和砂輪動平衡的好壞）；三是油泵電機，負責磨頭的前后移動和工件的左右移動（有的設備將油泵電機系統(tǒng)改為單獨的液壓工作站，可以取消此項震源）。任何旋轉和移動設備都不可避免地產(chǎn)生振動。為保證加工工件的精度要求，變頻器運行改變交流電機供電的頻率和幅值，從而改變其運動磁場的周期，達到平滑控制電動機轉速的目的。如果將磨頭電機加裝匹配的變頻器，通過改變頻率，減小磨頭電機振動曲線2的幅值，從而降低曲線1、曲線2疊加后的振動幅值，減小磨削過程中產(chǎn)生的共振，。
三．在內(nèi)、外圓磨床上加裝變頻器的效果
公司二機車間有一臺M1432A外圓磨床。該設備使用近30年，擔負著動車轉軸磨削工序，各方面性能老化，已無法滿足加工精度的工藝需求，設備在磨削工件時會產(chǎn)生直波紋，經(jīng)過事業(yè)部、車間設備技術人員與設備維修人員對該設備進行研究分析，集體認為是工件旋轉線速度與砂輪線速度在頻率上相互干涉，砂輪在加工轉軸、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頻率及轉速，減小共振，從而消除轉軸的直波紋。
車間設備員、電氣技師經(jīng)過反復協(xié)商計算，轉軸最佳磨削轉速820r／min，磨頭砂輪的轉速3000r／min，根據(jù)轉速與頻率成反比，確定外圓磨床磨頭電機技術參數(shù)為功率4kW、轉速1440r／min、頻率50Hz與極數(shù)4對比，認為此變頻器可以應用。最終確定變頻器的額定功率15kW，頻率28．5～300Hz，公司及時采購，經(jīng)過車間安裝、調試，最終解決了轉軸磨削過程中出現(xiàn)直波紋的問題。
借鑒在外圓磨床增加變頻器，解決直波紋質量問題的經(jīng)驗。安裝運行后事業(yè)部對車間內(nèi)圓磨床的磨頭電機選型、匹配合適的變頻器。調整參數(shù)為功率5．5kW、轉速2900r／min、頻率50Hz、極數(shù)2。這樣就成功解決了內(nèi)圓磨床的直波紋質量問題。
五．結語
由加裝變頻器前的每天每臺設備磨8根轉軸，經(jīng)過加裝變頻器，增加為每天每臺設備可磨16根轉軸。車間后續(xù)又對兩臺磨床加裝變頻器，都成功地解決了轉軸磨削后的直波紋問題。通過此次改進，不但提升了設備加工精度，解決了車間生產(chǎn)的關鍵工序。同時，節(jié)約了能源，極大地提高了磨床加工效率。
