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变频器与磨床加工质量有怎样的关系?

返回列表 来源:发布时间:2016-11-15 关注:

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  随着电子技术的发展,变频调速技术越来越普及,尤其在机械加工行业,变频器的应用收到了很好的效果。变频器的无级调速、软启动、恒转矩输出极大地满足了机械加工设备对恒速度、恒转矩的要求。磨床在加工过程中受负荷改变而产生旋转速度的变化,易出现震刀纹质量问题。将变频调速技术应用于内、外圆磨床上,通过改变磨头电机的运行速度及频率,可以避免直波纹的出现,提高加工精度和加工效率。
  
  1.影响磨床加工质量的主要原因
  
  外圆磨床加工过程,因加工工件的形状、尺寸、工件材质以及磨削量、磨削参数的变化,加工负荷不断变化。当加工工件内径小,磨削进给少,砂轮磨削力小,加工负荷就小。当加工大内径长套筒类工件时,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,此时加工负荷就大。因负荷的变化造成电动机很难在恒转矩、恒速度下运行。同时,速度的变化改变了主轴、磨头等振动频率及幅值,加工后工件加工面出现了直波纹、粗糙度超差等质量问题,不能满足工件加工的质量要求。
  

变频器与磨床加工质量有怎样的关系?
   2.磨床在运动中产生振动的原因分析
  

  普通磨床由3个振动源组成:一是主轴电机,主要负责工件的旋转;二是磨头电机,通过皮带传动带动磨削砂轮的高速旋转(含磨头轴承和砂轮动平衡的好坏);三是油泵电机,负责磨头的前后移动和工件的左右移动(有的设备将油泵电机系统改为单独的液压工作站,可以取消此项震源)。任何旋转和移动设备都不可避免地产生振动,见图1。X轴代表转速,Y轴代表振动幅值。变频器应用将改变交流电机供电的频率和幅值,从而改变其运动磁场的周期,达到平滑控制电动机转速的目的。如果将磨头电机加装匹配的变频器,通过改变频率,减小磨头电机振动曲线2的幅值,从而降低曲线1、曲线2叠加后的振动幅值,减小磨削过程中产生的共振,保证加工工件的精度要求。
  
  3.加装变频器在内、外圆磨床上的效果
  
  公司二机车间有一台M1432A外圆磨床,担负着动车转轴磨削工序。该设备使用近30年,各方面性能老化,加工精度已很难满足工艺要求,设备在磨削工件时会产生直波纹,经过事业部、车间设备技术人员与设备维修人员对该设备进行研究分析,一致认为是砂轮线速度与工件旋转线速度在频率上相互干涉,砂轮在加工转轴、轴套过程中产生共振而造成的,解决方案就是改变砂轮主轴电机频率及转速,减小共振,从而消除转轴的直波纹。车间设备员、电气技师经过反复协商计算,转轴最佳磨削转速820r/min,磨头砂轮的转速3000r/min,根据转速与频率成反比,确定外圆磨床磨头电机技术参数为功率4kW、转速1440r/min、频率50Hz与极数4对比,认为此变频器可以应用。最终确定变频器的额定功率15kW,频率28.5~300Hz,公司及时采购,经过车间安装、调试,最终解决了转轴磨削过程中出现直波纹的问题。
  
  借鉴在外圆磨床增加变频器,解决直波纹质量问题的经验。事业部对车间内圆磨床的磨头电机选型、匹配合适的变频器。参数为功率5.5kW、转速2900r/min、频率50Hz、极数2。安装运行后,成功解决了内圆磨床的直波纹质量问题。
  
  4.结束语
  
  经过加装变频器,极大地提高了磨床加工效率,由加装变频器前的每天每台设备磨8根转轴,增加为每天每台设备可磨16根转轴。车间后续又对两台磨床加装变频器,都成功地解决了转轴磨削后的直波纹问题。通过此次改进,不但提高了设备加工精度,解决了车间生产的瓶颈工序。同时,节约了能源。