变频器在精密深孔机械加工中的应用

　　0 引言

　　在难加工材料上加工精密深孔，历来都是机械加工中的难点之一。长期以来，较为普遍的方式为采用钻原扩原铰的工艺。以后虽有枪钻、BTA钻、喷吸钻等深孔加工工具和方法，在加工效率和加工质量上有所进步，但是如断屑、排屑、刀具磨损过快等问题仍然存在，依旧不能满足高精度、高质量、高效率、低消耗的现代化工业生产要求。采用振动切削深孔加工技术与交流变频调速技术相结合，对现有机床进行适当的改造，将对深孔加工的效率和精度有一个明显的提高，并且加工质量也更为稳定。

　　1、变频器调速原理

　　变频器是多种技术和理论综合发展的产物，一般包括主电路、控制、检测和保护等部分。主电路部分包括整流、滤波稳压、逆变等三部分，还留有直流平波电抗器、制动电阻、制动单元等接口。控制部分一般包含数字信号处理器和（或）高速微控制器，它们共同完成控制算法的实现、控制的动态调节、PWM控制信号的输出。监测部分包括对电压、电流、温度等变量的检测，并判断是否超过设定值以便进行系统保护。一般所说的变频器是指适用于工业通用电机和一般变频电机，并由一般电网供电（单相220V/50Hz、三相380V/50Hz）作调速控制的通用变频器。此类变频器由于工业领域的广泛使用已成为变频器的主流。

　　将交流变成直流，经过平滑滤波，再经过逆变电路，把直流变成不同频率的交流。使电动机获得无级调速所需要的电压、电流、频率。这种变频器叫交-直-交变频器，交-直-交变频器比较好的是采用双极性正弦波脉宽调制方法进行控制。这种脉动转矩小，扩展了调速范围,提高了调速性能，因此，在数控机床的交流驱动中得到了广泛应用。

　　2、振动切削深孔加工的基本原理

　　振动切削深孔加工也就是通常说的振动钻削，它是把振动切削技术应用于钻孔加工，在传统深孔加工的基础上，给刀具附加一定频率和振幅的有规律振动，刀具一边进给、一边振动的同时完成钻削作业，将使切削厚度产生周期变化，达到控制切削形状和大小的目的，从而有效地解决了深孔加工中的断排屑难题，是改善深孔加工质量，提高加工效率的一种先进的工艺方法。该方法针对加工材料和不同钻孔规格，只要对主轴转速n、进给量s、振动振幅a和频率f进行适当的选择和匹配，既可有效地控制切屑的形状和大小，满足断续切削的要求。

　　根据这一理论，对机床进行振动深孔钻镗床的改造，把先进的振动切削深孔加工技术与交流变频调速技术有效地结合起来，形成一种专用的精密深孔加工系统，解决孔径小于60mm、孔深达到4000mm、长径比L/D大于70的非回转类零件深孔加工中存在的问题。

　　3、振动切削深孔加工对机床改造的要求

　　一般深孔加工由于加工材料、孔深、孔径大小不同，也就有不同的刀具和不同的切削速度的要求。所以，为了满足生产企业日益广泛的加工需求，就必须增大主轴电机的调速范围，同时为了满足振动切削的要求，振动电机的调速范围也必须成倍扩大。