圆锥滚子凸度超精研机的变频调速控制

李万校　吉智军
（洛阳轴承研究所，河南洛阳　471039）

　　圆锥滚子经超精研形成的微量凸度可以有效地改善滚子在轴承中的受力分布，减少或消除滚子边缘应力集中，减小温升，其表面的交叉网格有利于形成弹性流体润滑，从而降低轴承噪声，提高轴承寿命。圆锥滚子凸度超精加工工艺及设备将直接影响轴承质量，关系铁路客车、轿车等主机的配套工作，因此研究圆锥滚子凸度超精研加工仍是目前我国轴承行业的一个前沿课题。
　　1　超精研速度
　　在贯穿式滚子凸度超精研工艺过程中，影响滚子超精效果的主要工艺参数有：超精导辊转速、超精油石振荡频率和振幅、油石型号、油石压力和冷却润滑等。其中超精研速度（包括导辊转速、油石振荡频率）对超精效果和生产效率影响Z大，决定着圆锥滚子超精研后的凸度量、表面粗糙度、波纹度和圆度。因此，如何方便有效地控制导辊电机转速和油石振荡电机转速，获得合适的导辊转速和油石振荡频率，实际上是完成圆锥滚子凸度超精研加工的关键技术。
　　国内的超精研机传统上多采用可控硅直流调速装置，实现对超精研速度的控制。由于控制线路复杂，故障率高，维修成本大，无法满足工厂自动化生产需要。洛阳轴承研究所吸收国外轴承设备先进经验，在研制开发的新型3MZ6130圆锥滚子凸度超精研机上应用先进的变频调速技术，导辊旋转和油石振荡均由变频调速器控制，实现无级调整，高效可靠。
　　2　变频调速原理
　　交流异步电机的转速公式为 　　式中　n——电机转速
　　　　　P——极对数
　　　　　f——定子供电频率
　　　　　S——转差率
　　由上式可知，如果均匀地改变电机定子供电频率f，则可平滑地改变电机的同步转速。目前，通过使用变频调速器改变交流电动机输入电源频率，实现交流电动机的无级调速控制，是一种高效的调速手段，其性能优于以往的变极调速、调压调速、串级调速、滑差电机调速等方式，在工业发达国家已逐步取代直流调速系统。
　　3　变频调速控制
　　3MZ6130圆锥滚子凸度超精研机选用两台进口FR-A044系列变频器分别控制油石振荡电机和导辊电机。图1是油石振荡电机的变频调速控制线路简图。 　　图中变频器主电路输入端R、S和T接三相交流输入电源380V、50Hz，输出端U、V和W接油石振荡电机。输入、输出端接线不允许接反，变频器和电机要分别可靠接地。变频器输入控制电路10、2和5端用屏蔽信号线接频率设定电位器（2W、1kΩ），实现模拟信号输入控制。变频器输出控制电路FM、SD端接频率计监控仪表。
　　只需调节机床操作面板上安装的频率设定电位器，方便地将输入电源工频50Hz转换成0～60Hz，实现油石振荡电机交流变频无级调速控制，经过机床振荡机构，从而得到合适的油石振荡频率和振幅。也可直接用参数单元FR-PU03进行频率设定，实现数字信号输入控制。油石振荡频率由仪表或参数单元监控显示。
　　同理，用另一台变频器可以实现导辊电机的交流变频无级调速控制，经过机床的减速装置，得到合适的导辊转速。整个变频控制系统稳定可靠，能够准确高效地保证圆锥滚子凸度超精研加工的要求。
　　3MZ6130圆锥滚子凸度超精研机采用变频调速控制，具有调速范围宽，动态响应好，调速精度高等特点，更因功能完善，操作方便，运行稳定可靠，便于工厂自动化生产，目前已逐步成为国内圆锥滚子生产厂家提高滚子终加工质量的重要设备，在西北轴承厂等多家轴承企业得到应用。
　　参考文献
　　[1]赵永和.滚子滚针外径加工文选集.中国轴协技术委员会，1999.
　　[2]满永奎等.通用变频器及其应用.北京：机械工业出版社，1995.
　　[3]日本三菱电机株式会社.变频调速器使用手册.1995.