剃齿机刀具电机驱动的变频升级改造

李国强

（中国重汽大同齿轮公司， 山西 大同 037305）

1 实施背景

加工部目前在用的30台YW4232型剃齿机，大部分为2000年左右购置的设备，因设计缺陷存在以下问题：

1）刀具电机硬启动且频繁换向的反复冲击，造成主轴传动链各零部件故障率居高不下（平均每2个月就需要更换），不仅设备故障率高，维修停机时间长（部件更换通常需要3 h），且存在安全隐患（属高空作业且防护困难），维修费用高，加工部每年更换该类零部件费用高达10万余元；

2）刀具转速调整为挂轮调整方式，调整时间长，并且调整只能有固定速度，无法依据工艺实际需求调整转速；

3）部分产品剃齿工序出现齿向折线，消除的办法要求刀具转速能进行宽范围平滑调整，而设备的设计转速调整是通过挂轮在55～270转之间的8个固定转速点调整，无法达到消除齿向折线所需要的转速调整范围；

4）在加工运行过程中刀具的骤启骤停冲击，在工件表面留下停刀纹影响齿面粗糙度；

5）频繁的交复式冲击加速造成刀具寿命降低。

2 实施方案

应用变频调速器对原电机的接触器控制驱动电路进行升级改造，并对控制线路及控制程序进行相应的设计和优化，达到使变频调速器可以完美融入整个加工控制体系的目的。

最先挑选加工部在用的三台损坏故障频次最高的剃齿机进行升级改造验证，若效果良好进行全部推广。

3 改造效果

1）最先改造的三台故障率最高的验证设备已正常稳定运行5个月，安全渡过两个故障周期，检查传动链零部件依然完好。并在全加工部推广，见图1、图2。

图1 改善前后调速对比图

图2 改善前后齿向对比图

2）变频调速器的调速功能较之前的挂轮调速更加简便精准，刀具转速调整只需15 s以内即可设定完成，大幅提高了设备调整效率。

3）变频调速范围可在30～360转之间平滑精确调整，使原设备无法实现的转速区域得以实现，满足了消除产品齿向折线所需的转速调整范围要求。

4）保护刀具传动链中每一零部件，大幅延长零部件的使用寿命。年节约配件费用8～10万元。

5）消除了停刀纹提高了产品的表面质量，齿面无明显停刀纹，齿面粗糙度Ra1.0 μm以上。

6）减少了切削过程中的冲击，保护剃刀免受冲击。

7）刀具传动链故障需在设备顶部进行维修，维修人员工作强度大危险系数高。改造后顶部维修次数大幅降低，且会逐步趋近与零。消除了维修作业的安全隐患。