隨著現(xiàn)代電子電氣技術(shù)的發(fā)展成熟，極大得拓寬了變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用范疇，首先就是在機械加工行業(yè)當(dāng)中，變頻技術(shù)的應(yīng)用效果獲得了充分的體現(xiàn)。這是因為變頻器（以下簡稱VFD）所具備的無級調(diào)速，軟啟動，恒轉(zhuǎn)矩輸出等功能極大地滿足了機械加工設(shè)備的恒速度/ 恒轉(zhuǎn)矩的需求。

一、概述

外圓磨床作為一種常用的標準機械加工設(shè)備，在機加工領(lǐng)域中的應(yīng)用極為廣泛。傳統(tǒng)外圓磨床的砂輪電機基本都是通過傳統(tǒng)啟動電路運行，電機啟動后按照額定轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，但由于電網(wǎng)電壓的波動性，這導(dǎo)致砂輪和工件的摩擦負載不斷的在變化，令電機的轉(zhuǎn)速出現(xiàn)誤差，標準砂輪電機啟動電路一般只有一種加工速度，難以適應(yīng)不同工件大小的要求不同的加工相對線速度，以至于所加工工件的加工精密度很難保證，因此從提高加工質(zhì)量和加工效率，節(jié)約能源等方面考慮，將變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于外圓磨床中，可以收到滿意的效果。

在機加工領(lǐng)域中，鑒于外圓磨床所加工產(chǎn)品的種類繁多，工件大小尺寸不一，所需加工精度也有不同。相較于要求砂輪轉(zhuǎn)速與主軸的線速度不同，單純地調(diào)整主軸的轉(zhuǎn)速來滿足工件的加工線速度是較難調(diào)整至理想狀態(tài)。又由于軸桿類在加工過程中所產(chǎn)生的應(yīng)力彎曲，在磨削過程中會產(chǎn)生砂輪進給的力矩不同，這樣就帶來砂輪輸出轉(zhuǎn)速/ 力矩不同的變化，相應(yīng)的會產(chǎn)生振刀紋/ 燒糊紋等，磨削精度很難保證，由此造成生產(chǎn)效率低，精品率低等。

二、外圓磨床加工的負載特性

根據(jù)不同的軸桿直徑的大小，主砂輪電機的轉(zhuǎn)速等于砂輪輸出的轉(zhuǎn)速。磨削力的大小取決于電機的輸出轉(zhuǎn)矩。在驅(qū)動工件旋轉(zhuǎn)的主軸電機的高速段，相對于砂輪輸出轉(zhuǎn)速不變，所加工的工件直徑小，磨削進給少，加工大直徑，長軸類工件時，工件旋轉(zhuǎn)的電機在低速段，砂輪進給量大，砂輪磨削力也在變大，電機很難在恒轉(zhuǎn)矩/恒速度下運行，速度的變化就產(chǎn)生了如振刀紋/ 燒糊紋/ 加工精度等的變化。變頻調(diào)速電機的無級調(diào)速，恒轉(zhuǎn)矩輸出恰能彌補上述缺陷。

三、VFD的選擇

根據(jù)系統(tǒng)運行的特點，考慮滿足機械加工外圓磨床的使用要求和設(shè)備投資費用等角度考慮，選用帶自動轉(zhuǎn)矩提升功能的杭州三科生產(chǎn)的SKI600系列產(chǎn)品。根據(jù)砂輪電機的功率不同選用功率不同的VFD，以10kw為例，額定電壓三相380V，輸出電流17.5A，頻率控制0.50- 400Hz，速度控制0.1%，過負載能力150%/60s。具有自動轉(zhuǎn)矩提升功能，低速轉(zhuǎn)矩大，可實現(xiàn)更低噪音運行，16 段的低速，全系列三防漆，更耐油氣環(huán)境。

四、系統(tǒng)的啟動與調(diào)速

由于傳統(tǒng)外圓磨床的主砂輪電機啟動電路多是采用的星—三角轉(zhuǎn)換來完成啟動電路。這里將采用VFD取代原有電路的方案，在通過利用原有接觸器的常開觸點控制VFD的運行，同時考慮到砂輪啟動的慣性問題，將軟啟動時間調(diào)整為10S，停止剎車時間調(diào)整為15S，不同類型的砂輪啟動力矩可根據(jù)需求在50%--80% 之間進行自主調(diào)節(jié)。

系統(tǒng)速度通過外接可調(diào)電位器調(diào)節(jié)頻率，根據(jù)工件直徑不同的適應(yīng)速度調(diào)整，因受電機高速時的機械強度/ 噪音/ 振動等因素的限制，電機最高頻率設(shè)定為60HZ；因低速時電機散熱效果差，考慮工件旋轉(zhuǎn)的變速因素和實際最大加工工件尺寸，最低頻率設(shè)定為35HZ，基準頻設(shè)定為50HZ。

由前面的負載特性分析可知，高速段為恒功率性質(zhì)，低速段為恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)，且低轉(zhuǎn)速時負載要求轉(zhuǎn)矩大，過載能力強。對電機基準頻以上，為保證電機不過壓，采用恒壓變頻調(diào)速。

由電機理論可知，當(dāng)電壓不變，頻率增大時，電機每極下的磁通隨著頻率的增大而減小；當(dāng)電機電流為額定電流時，最大允許輸出轉(zhuǎn)矩減小，容許輸出功率不變，屬恒功率調(diào)速，適用于恒功率負載。基頻以下，為保證電機每極下磁通不變，采用V/F= 常數(shù)的變壓變頻調(diào)速，當(dāng)電機的電流為額定電流時，電機容許輸出轉(zhuǎn)矩不變，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，適用于恒轉(zhuǎn)矩負載。

但當(dāng)速度較低時因電機內(nèi)阻不可忽略，若仍保持V/F 為常數(shù)，則電機轉(zhuǎn)矩將減小，無法滿足低速時負載要求的轉(zhuǎn)矩大，過載能力強的性能，因此采用VFD的轉(zhuǎn)矩自動補償功能，選擇補償后的V/F 曲線加以修正。

五、系統(tǒng)設(shè)計的注意事項

磨削砂輪平衡的精度要提高：將電機在額定轉(zhuǎn)速上運行，為了減小高速時的振動，應(yīng)提高電機轉(zhuǎn)子和砂輪的動平衡度，并加以校正。低速時的散熱情況：因電機為自冷風(fēng)扇方式散熱冷卻，低速時散熱條件變差，而負載轉(zhuǎn)矩較大，電機溫度會增加，因此最低轉(zhuǎn)速的設(shè)定以電機表面溫差不超過容許值為依據(jù)。由于變頻調(diào)速時輸出的電流含有高次諧波，會導(dǎo)致電機出現(xiàn)電磁噪音，因此需要在輸出端需安裝濾波器。還有一點需要工控技術(shù)人員注意的地方，那就是變頻器的參數(shù)設(shè)定項目中，我們需要將反轉(zhuǎn)/ 最高頻率/ 失速等功能進行鎖定！