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變頻器在精密深孔機械加工中的應(yīng)用

發(fā)布時間:2019-08-02 10:21:47來源:

變頻器在精密深孔機械加工中的應(yīng)用
引言
   在難加工材料上加工精密深孔,歷來都是機械加工中的難點之一。長期以來,較為普遍的方式為采用鉆原擴原鉸的工藝。以后雖有槍鉆、BTA鉆、噴吸鉆等深孔加工工具和方法,在加工效率和加工質(zhì)量上有所進步,但是如斷屑、排屑、刀具磨損過快等問題仍然存在,依舊不能滿足高精度、高質(zhì)量、高效率、低消耗的現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)要求。采用振動切削深孔加工技術(shù)與交流變頻調(diào)速技術(shù)相結(jié)合,對現(xiàn)有機床進行適當(dāng)?shù)母脑欤瑢ι羁准庸さ男屎途扔幸粋€明顯的提高,并且加工質(zhì)量也更為穩(wěn)定。
1、變頻器調(diào)速原理
   變頻器是多種技術(shù)和理論綜合發(fā)展的產(chǎn)物,一般包括主電路、控制、檢測和保護等部分。主電路部分包括整流、濾波穩(wěn)壓、逆變等三部分,還留有直流平波電抗器、制動電阻、制動單元等接口。控制部分一般包含數(shù)字信號處理器和(或)高速微控制器,它們共同完成控制算法的實現(xiàn)、控制的動態(tài)調(diào)節(jié)、PWM控制信號的輸出。監(jiān)測部分包括對電壓、電流、溫度等變量的檢測,并判斷是否超過設(shè)定值以便進行系統(tǒng)保護。一般所說的變頻器是指適用于工業(yè)通用電機和一般變頻電機,并由一般電網(wǎng)供電(單相220V/50Hz、三相380V/50Hz)作調(diào)速控制的通用變頻器。此類變頻器由于工業(yè)領(lǐng)域的廣泛使用已成為變頻器的主流。
   將交流變成直流,經(jīng)過平滑濾波,再經(jīng)過逆變電路,把直流變成不同頻率的交流。使電動機獲得無級調(diào)速所需要的電壓、電流、頻率。這種變頻器叫交-直-交變頻器,交-直-交變頻器比較好的是采用雙極性正弦波脈寬調(diào)制方法進行控制。這種脈動轉(zhuǎn)矩小,擴展了調(diào)速范圍,提高了調(diào)速性能,因此,在數(shù)控機床的交流驅(qū)動中得到了廣泛應(yīng)用。
2、振動切削深孔加工的基本原理
   振動切削深孔加工也就是通常說的振動鉆削,它是把振動切削技術(shù)應(yīng)用于鉆孔加工,在傳統(tǒng)深孔加工的基礎(chǔ)上,給刀具附加一定頻率和振幅的有規(guī)律振動,刀具一邊進給、一邊振動的同時完成鉆削作業(yè),將使切削厚度產(chǎn)生周期變化,達到控制切削形狀和大小的目的,從而有效地解決了深孔加工中的斷排屑難題,是改善深孔加工質(zhì)量,提高加工效率的一種先進的工藝方法。該方法針對加工材料和不同鉆孔規(guī)格,只要對主軸轉(zhuǎn)速n、進給量s、振動振幅a和頻率f進行適當(dāng)?shù)倪x擇和匹配,既可有效地控制切屑的形狀和大小,滿足斷續(xù)切削的要求。
    根據(jù)這一理論,對機床進行振動深孔鉆鏜床的改造,把先進的振動切削深孔加工技術(shù)與交流變頻調(diào)速技術(shù)有效地結(jié)合起來,形成一種專用的精密深孔加工系統(tǒng),解決孔徑小于60mm、孔深達到4000mm、長徑比L/D大于70的非回轉(zhuǎn)類零件深孔加工中存在的問題。
3、振動切削深孔加工對機床改造的要求
   一般深孔加工由于加工材料、孔深、孔徑大小不同,也就有不同的刀具和不同的切削速度的要求。所以,為了滿足生產(chǎn)企業(yè)日益廣泛的加工需求,就必須增大主軸電機的調(diào)速范圍,同時為了滿足振動切削的要求,振動電機的調(diào)速范圍也必須成倍擴大。
   就我國目前所使用的機床來看,主要采用變級多速三相異步電動機和在機床床頭箱內(nèi)用電磁離合器來變換齒輪達到變速的目的,無法實施精度較高的恒線性控制,還不能適應(yīng)那些要求主軸轉(zhuǎn)速高低跨度大,高,中,低速兼有的零件加工需要。而對于一些采用直流調(diào)速拖動的數(shù)控機床,雖然可以實現(xiàn)無級調(diào)速,但必須經(jīng)常維護換流電刷,使用成本較高,且電機比較高轉(zhuǎn)速受限制。因此,我們把變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用到數(shù)控機床上,通過變頻器對電機進行直接變速傳動,可實現(xiàn)無級平滑調(diào)速,減小了大電機啟動時對電網(wǎng)的沖擊;提高了功率因數(shù),節(jié)能效果顯著;提高了加工效率和精度。
   要采用振動深孔鉆削,就需要對深孔鉆鏜床或者對普通機床進行適當(dāng)?shù)母脑觳拍艿靡詫崿F(xiàn)。若對普通車床進行改造,就需要在原車床的基礎(chǔ)上增加振動裝置、授油器、供油系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等四大部件。若對深孔鉆鏜機床進行改造時,則只需增加振動裝置和控制系統(tǒng),其它部位稍作改動即可。其中,電氣控制系統(tǒng)是實現(xiàn)振動深孔鉆削的核心部件。
4、控制系統(tǒng)的原理
   根據(jù)振動切削理論斷屑公式,在進給量s和振動振幅a為定值時,要使式(1)成立,必須使振動頻率f和主軸轉(zhuǎn)速n保持特定的比例,頻轉(zhuǎn)比的控制是整個控制系統(tǒng)的核心,它的性能直接決定著斷屑效果和加工過程的平穩(wěn)性。為了滿足振動切削深孔加工的高精度要求,確保加工過程中頻轉(zhuǎn)比保持相對穩(wěn)定,必須采用以主軸電機的轉(zhuǎn)速作為給定量,使振動軸的轉(zhuǎn)速作為反饋量的電動機閉環(huán)調(diào)速控制系統(tǒng)。一般情況下,調(diào)速系統(tǒng)都采用轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng),但是通用變頻器本身有限流保護,所以采用速度單閉環(huán)控制,不但結(jié)構(gòu)簡單,而且可取得良好的綜合性能指標(biāo)。
   本系統(tǒng)采用如圖1所示的控制方案,通過測速傳感器檢測主軸轉(zhuǎn)速n和振動轉(zhuǎn)速f,與事先設(shè)定好的速度比率(即頻轉(zhuǎn)比參數(shù))k=f/n進行比較,通過PI調(diào)節(jié),再將比較的差值轉(zhuǎn)換成PWM電壓信號發(fā)送給變頻器,通過變頻器對振動電機轉(zhuǎn)速進行控制,使其跟隨主軸電機在不同的切削負荷下轉(zhuǎn)速的變化,從而使f/n維持設(shè)定比例k,保證數(shù)控車床的加工精度和穩(wěn)定性。
5、控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)
   整個控制系統(tǒng)是由頻轉(zhuǎn)比控制器(80196KC單片機)、變頻器和交流電機三個重要部分組成,如圖2所示。在該系統(tǒng)中,頻轉(zhuǎn)比控制器通過檢測主軸轉(zhuǎn)速和振動轉(zhuǎn)速,按設(shè)定的頻率轉(zhuǎn)速比,通過控制交流電機變頻調(diào)速器的外部電壓控制端來調(diào)節(jié)振動電機速度,從而保證維持設(shè)定的頻轉(zhuǎn)比值。
   其中主電機帶動一級同步齒形帶傳動,帶動主軸(刀具)旋轉(zhuǎn),振動電機驅(qū)動連桿機構(gòu)實現(xiàn)主軸(刀具)的軸向振動,當(dāng)主電機運轉(zhuǎn)時,主軸電機與振動電機均由變頻器控制實現(xiàn)主軸轉(zhuǎn)速和振動頻率的無級調(diào)節(jié),且振動電機與主軸電機之間運轉(zhuǎn)為閉環(huán)控制,即通過控制器設(shè)定比率控制振動電機頻率;振動振幅采用雙偏心機構(gòu)來實現(xiàn),可根據(jù)所選進給量的大小來調(diào)節(jié).
 根據(jù)主軸電機比較大轉(zhuǎn)速1000r/s的要求,該控制系統(tǒng)頻轉(zhuǎn)比率應(yīng)在0.00~5.00之間無級可調(diào)。在電機傳動中,為了保持調(diào)速時電機的比較大轉(zhuǎn)矩不變,該系統(tǒng)必須保持頻率和電壓之比為常數(shù)。在出現(xiàn)異常情況下,系統(tǒng)必須具備應(yīng)急故障處理功能和發(fā)出報警顯示。
6、變頻器的選型
 變頻器的選擇,必須根據(jù)應(yīng)用場合及負載特性的具體情況,并從容量、輸出電壓、輸出頻率、保護構(gòu)造、V/F(電壓/頻率)模式、電網(wǎng) 主站蜘蛛池模板: 欧美色欧美亚洲高清在线观看| 欧美亚洲春色系列| mmmxxx黄大片| 人人干在线| 夜色天堂| 91精品视频在线| 欧美激情小视频| 亚洲成人99| 国内久久久久久久久久| 亚洲激情视频网站| 99久久国产综合精品麻豆| 久久久久久久岛国免费播放| 亚洲深爱| 97豆奶| 黄色链接在线观看| 色老板免费| 伊人久久影院大香线蕉| 国产二区自拍| 久九九久福利精品视频视频| 亚洲天堂成人在线观看| 99久久好看一级毛片| 国产成人网| 黄视频在线观看免费| 欧美亚洲国产精品久久| 色图综合| 色综合网址| 中文字幕一区二区三区精彩视频| 国产黄色自拍视频| 国产精品一区二区三区四区| 久久久久综合网| 久久综合伊人| 日本久久网站| 日本在线观看永久免费网站| 一区卡二区卡三区卡视频| 99久久国产综合精品国| 成人开心激情| 国产欧美一区二区三区免费| 久久免费99精品国产自在现线| 日韩亚洲欧美一区噜噜噜| 色视频免费观看| 日本视频一区二区免费播放|