臺達變頻器在切削力測量實驗中的應(yīng)用
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圖3 變頻器調(diào)速的電氣控制接線圖
主電機實現(xiàn)了無級調(diào)速，主軸轉(zhuǎn)速仍可通過轉(zhuǎn)速手柄改變，故變頻調(diào)速后，主軸轉(zhuǎn)速由主電機工作頻率和轉(zhuǎn)速手柄共同決定，對于CA6140車床，可推導(dǎo)出頻率與切削速度間的關(guān)系式
γ ——變頻器頻率(Hz)，已設(shè)定為0~50Hz；
n0 ——車床主軸箱轉(zhuǎn)速手柄所指轉(zhuǎn)速(r/min)。
若d=100mm，n0 =400r/min，則根據(jù)式(2)可知，切削速度可在0~125.6 m/ min的范圍內(nèi)無級變化，能夠滿足實驗要求。
5 實驗系統(tǒng)及效果對比
5.1 實驗系統(tǒng)
圖4給出了CA6140車床變頻調(diào)速測切削力的實驗系統(tǒng)。為了方便觀察和操作，將變頻器的數(shù)字操作器、按鈕及滑動變阻器等安裝在配做的控制面板上。用Kistler9257A型測力儀、5807A型電荷放大器及計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測量切削力。
圖4 CA6140車床變頻調(diào)速測切削力的實驗系統(tǒng)
實驗所用工件材料為45鋼圓棒料(正火，180HBS)，實驗時直徑d=82mm，選擇n0 =900r/min，由式(2)可知vc能在0~232m/min的范圍內(nèi)無級變化。若用轉(zhuǎn)速手柄調(diào)節(jié)主軸轉(zhuǎn)速，vc可得到2.57~232m/min中的22點，但根據(jù)式(1)計算可知20~50m/min之間只有5點。實驗所刀具為YT15可轉(zhuǎn)位外圓車刀，γo=14o, αo=αo′=6o,κr=75o, κr′=15o, λs= -6o, rε=0.4mm。切削用量為ap=1mm，f=0.1mm/r。
實驗先采用轉(zhuǎn)速手柄調(diào)節(jié)主軸轉(zhuǎn)速，測得2.57~232m/min中的22個切削速度時的主切削力，經(jīng)數(shù)據(jù)處理得到有級調(diào)速時的Fc-vc關(guān)系曲線。而后采用變頻器無級調(diào)速，使vc從2.57m/min連續(xù)升高至232m/min，直接可得到無級調(diào)速時的Fc-vc關(guān)系曲線。圖5給出了實驗效果對比情況。
由圖5 a)可知，駝峰曲線中的極小值點B出現(xiàn)在vc=30min/min附近，較明顯，但極大值點C并不明顯，應(yīng)在vc=50-75min/min之間。由圖5 b)不難看出，極小值點B也在vc=30min/min附近，而極大值點C則出現(xiàn)在有級調(diào)速時的2點之間，從而說明了無級調(diào)速可以清晰完整地得到切削力與切削速度的駝峰曲線。
圖5 實驗效果對比情況
6結(jié) 論
(1) 為了得到切削速度連續(xù)變化時切削力的駝峰曲線，采用臺達變頻器對機床主電機進行無級調(diào)速，設(shè)計了附加控制電路，易于變頻器的進入和退出，使用變頻器后，主軸轉(zhuǎn)速由電機工作頻率和調(diào)速手柄共同決定；
(2) 無級調(diào)速可使切削速度不受工件直徑變化的影響，經(jīng)實驗對比，無級調(diào)速時可以清晰完整地得到切削力與切削速度的駝峰曲線；
(3) 采用變頻器對機床主電機進行無級調(diào)速，還能在刀具磨損實驗中保持切削速度恒定，擴大了應(yīng)用范圍。
作者簡介
張悅(1980-)，男，沈陽工業(yè)大學(xué)機械工程學(xué)院，研究方向機械加工新技術(shù)。
參考文獻
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