富凌變頻器在龍門刨床改造中的應(yīng)用

龍門刨床的電氣控制系統(tǒng)主要包括工作臺的主傳動(dòng)和進(jìn)給機(jī)構(gòu)的邏輯控制兩大部分。目前，國內(nèi)龍門刨床主要采用的主傳動(dòng)系統(tǒng)有三種：

一種是50年代的電機(jī)擴(kuò)大機(jī) ——發(fā)電機(jī)——電動(dòng)機(jī)組（A——G——M）系統(tǒng)，

第二種70年代改型的晶閘管——電動(dòng)機(jī)組（V——M）系統(tǒng)，這兩種系統(tǒng)的邏輯控制普遍采用繼電器控制，故障率高，低速時(shí)損耗大，功率因素低，且對電網(wǎng)和機(jī)械的沖擊很大，維修麻煩。80年代后隨著變頻技術(shù)的高速發(fā)展和可編程控制器(PLC)的不斷更新，它們結(jié)合為龍門刨床提供了一種更好的控制系統(tǒng)。用這種系統(tǒng)控制的龍門刨床不僅克服了以上其它控制系統(tǒng)的各個(gè)缺點(diǎn)，還大大提高了控制精度和加工質(zhì)量，更主要的是節(jié)約了大量的能源。因此，龍門刨床控制系統(tǒng)的變頻及PLC改造已成必然的趨勢。

一、龍門刨床的控制要求： 

1.無級調(diào)速---調(diào)速范圍寬，系統(tǒng)運(yùn)行的平滑性好，動(dòng)態(tài)品質(zhì)更好。 

2.能根據(jù)不同工件自由調(diào)節(jié)工作速度，而且前進(jìn)和后退的速度要單獨(dú)調(diào)整。 

3.起動(dòng)和制動(dòng)性能好----快速、平穩(wěn)的起動(dòng)和制動(dòng)，對電網(wǎng)和機(jī)械的沖擊小，能很好地實(shí)現(xiàn)慢速切入，快速換向等工藝要求。 

4.高速切削平穩(wěn)，靜差度小。 

5.系統(tǒng)簡單，安全可靠，便于維修。 

6.噪音低，效率高，可靠性好，節(jié)能明顯。

二、改造的方法 

1.主運(yùn)動(dòng)控制主工作臺采用一臺富凌牌DZB100系列55KW通用型變頻器控制一臺45KW鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，代替原來的電機(jī)擴(kuò)大機(jī)----發(fā)電機(jī)----電動(dòng)機(jī)組（簡稱A-G-M系統(tǒng)）系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。用變頻器來實(shí)現(xiàn)對工作臺的各種不同速度的控制和往返換向。 

2.垂直，左右刀架的控制 垂直刀架和左右刀架分別由三臺富凌DZB100系列3.7KW變頻器來驅(qū)動(dòng)2.2KW的刀具電機(jī)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)刀量的高精度進(jìn)給。 

3.刨床的各個(gè)動(dòng)作都由PLC來控制，PLC根據(jù)操作指令和現(xiàn)場信號,按照所編制的程序?qū)ψ冾l器、橫梁、油泵及風(fēng)冷電機(jī)進(jìn)行人工或自動(dòng)循環(huán)控制。

三、龍門刨床主運(yùn)動(dòng)的工作特點(diǎn) 

1.工件和刨刀的相對運(yùn)動(dòng)（也就是主工作臺的往復(fù)運(yùn)動(dòng)），為了保證加工質(zhì)量和加工效率，要求在不同的階段所運(yùn)行的速度是不一樣的。從理論上講：在高速加工時(shí)為了減少刀具所承受的沖力和防止工件邊緣崩裂，切削工作開始（t0-t1）階段要求慢速切入；（t1-t2）為加速到穩(wěn)定的工作速度階段――快速加工；（t2-t3）為了防止工件邊緣的崩裂，進(jìn)入刀具減速退出工件階段—緩速收尾；（t3-t4）為高速返回階段；（t4-t5）是為了減小反向時(shí)因沖力過大而引起的越位和對傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的沖擊設(shè)定的一個(gè)減速過程。 

2.在實(shí)際的改造的工作中，刨刀返回的過程中由于行程開關(guān)從減速到換向階段的時(shí)間很短，所以在變頻器參數(shù)設(shè)定最佳狀態(tài)時(shí)仍有30公分左右的爬行。根據(jù)這種情況我們通過PLC來控制，由于刨刀運(yùn)動(dòng)速度較快，即使兩種制動(dòng)同時(shí)起作用，刨刀仍有短距離爬行（這個(gè)爬行一般只要不超過10cm是允許的），但已能很好的滿足設(shè)備在重負(fù)載的情況下的要求了。由于在日常工作中不可能只加工一種規(guī)格的工件，為了在保證加工質(zhì)量的同時(shí)提高工作效率，所以要求加工的速度和返回的速度是可調(diào)的。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)指標(biāo)，我們在設(shè)計(jì)中對快速加工和高速返回兩個(gè)階級，使用兩個(gè)電位器來調(diào)節(jié)，這樣操作人員就可以根據(jù)不同規(guī)格的工件，很方便的調(diào)節(jié)其加工速度。

四、制動(dòng)問題的處理

　　主電動(dòng)機(jī)在工作時(shí)，由于其負(fù)載大速度快，所以在快速換向時(shí)因?yàn)橹苿?dòng)會產(chǎn)生很大的反饋能量。如何吸收掉這些能量對整個(gè)加工有很大的影響。我們在改造時(shí)充分考慮到這個(gè)因素，對刨臺的換向制動(dòng)采用直流制動(dòng)+減速制動(dòng)[富凌制動(dòng)單元兩個(gè)，制動(dòng)電阻個(gè)兩個(gè)]來實(shí)現(xiàn)。實(shí)踐證明：這樣的組合制動(dòng)方式，不僅簡單可靠，而且造價(jià)很低。

五、控制電路和軟件流程 

1.為了便于操作變頻器，采用外部端口連接，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制�？蓪�(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)和反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)，外部異常，通過RST報(bào)警。 

2.軟件流程龍門刨床的工藝流程由PLC控制主變頻器驅(qū)動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)來實(shí)現(xiàn)。整個(gè)工藝過程可以自動(dòng)也可以人工操作。刨臺的運(yùn)動(dòng)，刀架的升降，橫梁的控制以及互相聯(lián)鎖和顯示等功能都由PLC來實(shí)現(xiàn)。為方便操作，在控制柜上裝有刨臺運(yùn)動(dòng)速度顯示和各種運(yùn)行指令及報(bào)警信號，且操作完全符合原操作習(xí)慣。

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