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

一、概述

外圓磨床作為一種常用的標準機械加工設備，在機加工領域中的應用極為廣泛。傳統外圓磨床的砂輪電機基本都是通過傳統啟動電路運行，電機啟動后按照額定轉速運轉，但由于電網電壓的波動性，這導致砂輪和工件的摩擦負載不斷的在變化，令電機的轉速出現誤差，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，因此從提高加工質量和加工效率，節約能源等方面考慮，將變頻調速技術應用于外圓磨床中，可以收到滿意的效果。

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

二、外圓磨床加工的負載特性

根據不同的軸桿直徑的大小，主砂輪電機的轉速等于砂輪輸出的轉速。磨削力的大小取決于電機的輸出轉矩。在驅動工件旋轉的主軸電機的高速段，相對于砂輪輸出轉速不變，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，電機很難在恒轉矩/恒速度下運行，速度的變化就產生了如振刀紋/ 燒糊紋/ 加工精度等的變化。變頻調速電機的無級調速，恒轉矩輸出恰能彌補上述缺陷。

三、VFD的選擇

根據系統運行的特點，考慮滿足機械加工外圓磨床的使用要求和設備投資費用等角度考慮，選用帶自動轉矩提升功能的杭州三科生產的SKI600系列產品。根據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。具有自動轉矩提升功能，低速轉矩大，可實現更低噪音運行，16 段的低速，全系列三防漆，更耐油氣環境。

四、系統的啟動與調速

由于傳統外圓磨床的主砂輪電機啟動電路多是采用的星—三角轉換來完成啟動電路。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，將軟啟動時間調整為10S，停止剎車時間調整為15S，不同類型的砂輪啟動力矩可根據需求在50%--80% 之間進行自主調節。

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

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

由電機理論可知，當電壓不變，頻率增大時，電機每極下的磁通隨著頻率的增大而減小；當電機電流為額定電流時，最大允許輸出轉矩減小，容許輸出功率不變，屬恒功率調速，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= 常數的變壓變頻調速，當電機的電流為額定電流時，電機容許輸出轉矩不變，屬于恒轉矩調速，適用于恒轉矩負載。

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

五、系統設計的注意事項

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