“所謂往復(fù)運(yùn)動(dòng)周期，是指刨臺(tái)每往返一次的速度變化。以國(guó)產(chǎn)A系列龍門刨床為例，其往復(fù)周期如圖6－62所示。
圖中，v為線速度，t為時(shí)間。各時(shí)間段（t1～t5）的工況如下：
1．刨臺(tái)的往復(fù)周期
（1）切入工件段
即刨臺(tái)起動(dòng)、刨刀切入工件的階段（t1段）。在這一階段，為了減小刨刀剛切入工件的瞬間，刀具所受的沖擊，和防止工件被崩壞，故速度較低，為v0；
（2）正常切削段
刨刀切入工件后，刨臺(tái)將加速至正常的刨削速度vF（t2段）；
（3）退出工件段
在切削行程即將結(jié)束，刨刀退出工件之前，為了防止在刨刀退出時(shí)，工件邊緣被崩裂，故又將速度降低為v0（t3段）；
（4）高速返回段
返回過程是不切削工件的空行程，為了節(jié)省返回時(shí)間，提高工作效率，返回速度應(yīng)盡可能高一些，設(shè)為vR（t4段）；
（5）緩沖段
返回行程即將結(jié)束、再反向到工作速度之前，為了減小刨臺(tái)的動(dòng)能，又應(yīng)將速度降低為v0（t5段）；
之后，便進(jìn)入下一周期，重復(fù)上述過程。
2．往復(fù)周期的實(shí)施
早期龍門刨床實(shí)施往復(fù)周期時(shí)，使用了6個(gè)雙向行程開關(guān)，分別是SQ1～SQ6；碰撞行程開關(guān)的是4個(gè)檔塊，分別是1、2、3、4，它們的布置示意圖如圖6－63（a）所示。
假設(shè)：刨臺(tái)正處于刨削過程中，各行程開關(guān)的動(dòng)作順序是：
（1）退出工件段
檔塊2碰SQ1，使刨削速度降為低速，刨刀準(zhǔn)備退出工件；
（2）高速返回段
檔塊1碰SQ2，使刨臺(tái)高速返回；
如果刨臺(tái)因SQ2發(fā)生故障而未返回，則檔塊1將碰SQ5，迫使刨臺(tái)停止運(yùn)行；
在返回過程中，SQ2與SQ1相繼復(fù)位；
（3）緩沖段
檔塊3碰SQ3，使返回速度降為低速，準(zhǔn)備反向；
（4）切入工件段
檔塊4碰SQ4，刨臺(tái)反向，低速切入工件；
如果刨臺(tái)因SQ4發(fā)生故障而未反向，則檔塊4將碰SQ6，迫使刨臺(tái)停止運(yùn)行；
在反向過程中，SQ4復(fù)位；
（5）正常切削段
SQ3復(fù)位，刨臺(tái)升速為所要求的切削速度；
重復(fù)上述。
3．接近開關(guān)及其布置
近年來(lái)，開發(fā)出了刨臺(tái)專用的電子接近開關(guān)，由于消除了機(jī)械碰撞，因而具有故障率低，使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
如圖6－64所示，專用接近開關(guān)由3個(gè)接近開關(guān)S1、S2、S3組成，安裝在刨床的床身上。其中，S1、S2的感應(yīng)頭朝向外側(cè)面，S3的感應(yīng)頭則朝上，如圖（b）所示。
A、B是兩側(cè)的感應(yīng)檔板，C、D為上檔極，其形狀如圖（c）所示。檔板與感應(yīng)頭之間的距離為：
δ＝5mm±10%
接近開關(guān)的狀態(tài)與輸出端子的聯(lián)接圖如圖6－65（b）所示。
刨臺(tái)的往復(fù)運(yùn)行與接近開關(guān)的狀態(tài)如圖（c）所示：
刨臺(tái)的往復(fù)運(yùn)行與接近開關(guān)的狀態(tài)如圖（c）所示：
（1）在刨削過程和返回過程的中間，接近開關(guān)處于“0”狀態(tài)。
（2）刨削快要結(jié)束時(shí)，擋板A接近S1，接近開關(guān)處于“1”狀態(tài)，使刨削速度降為低速，刨刀準(zhǔn)備退出工件。
（3）擋板A又接近S2，接近開關(guān)處于“11”狀態(tài)，刨臺(tái)降速為0，刀架抬刀，接著刨臺(tái)高速返回。
（4）在返回過程中，擋板A相繼退出S2和S1，接近開關(guān)又處于“0”狀態(tài)。
（5）返回快要結(jié)束時(shí)，擋板B接近S2，接近開關(guān)處于“2”狀態(tài)，使返回速度降為低速，作為刨臺(tái)轉(zhuǎn)換方向的緩沖。
（6）擋板B又接近S1，接近開關(guān)處于“22”狀態(tài)，刨臺(tái)降速為0，刀架進(jìn)刀，然后刨臺(tái)反向，刨刀低速切入工件。
（7）在切削過程中，擋板B相繼退出S1和S2，接近開關(guān)又處于“0”狀態(tài)，刨臺(tái)升速至刨削速度。
（8）如果刨臺(tái)極限位置時(shí)，不能及時(shí)反向，則上擋板C或D的將接近S3，迫使刨臺(tái)停止運(yùn)行。
接下來(lái)就要考慮變頻調(diào)速的具體方案了，你回去考慮吧。”
刨臺(tái)變頻調(diào)速的方案
1．變頻調(diào)速系統(tǒng)的選擇
（1）電動(dòng)機(jī)的選擇
選擇YVP250M－4型變頻專用電動(dòng)機(jī)，并要求配置旋轉(zhuǎn)編碼器。電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)是：
PMN＝55kW；IMN＝105A； nMN＝980r/min； TMN＝350.1N•m。
（2）變頻器的選擇
如上述，電動(dòng)機(jī)已經(jīng)有相當(dāng)大的裕量了，故變頻器的容量可以不必加大。今選安川（日）的CIMR－G7A系列變頻器，主要數(shù)據(jù)是：
SN＝98kVA； IN＝128A；配用55kW電動(dòng)機(jī)。
2．電動(dòng)機(jī)控制電路
小孫又多次往返于張老師家和舅舅的工廠之間，最終確定了控制電路。最后，張老師讓小孫簡(jiǎn)要地口述其控制特點(diǎn)如下：變頻調(diào)速控制電路如圖6－66所示。
（1）控制方式
采用有反饋矢量控制方式，由旋轉(zhuǎn)編碼器PG進(jìn)行轉(zhuǎn)速反饋。
（2）刨削速度
由電位器RP1決定，受繼電器KA1控制。
（3）返回高速
由電位器RP2決定，受繼電器KA2控制。
（4）刨削低速和返回低速
分別由多擋轉(zhuǎn)速中的第1和第2擋轉(zhuǎn)速?zèng)Q定。
（5）加、減速時(shí)間
在刨削過程中（由低速上升至刨削速度以及由刨削速度下降至低速）采用第1加、減速時(shí)間（時(shí)間較長(zhǎng)，加、減速較緩慢）；在非刨削過程中（正轉(zhuǎn)起動(dòng)、高速返回以及返回結(jié)束時(shí)的停止）采用第2加、減速時(shí)間（時(shí)間較短，加、減速較快）。
（6）零速運(yùn)行及零速信號(hào)
零速運(yùn)行由多擋轉(zhuǎn)速中的第3擋轉(zhuǎn)速?zèng)Q定，零速信號(hào)由變頻器的PA－PC取出，用于保證刀架的進(jìn)刀和抬刀都在零速狀態(tài)下進(jìn)行。
（7）故障信號(hào)
變頻器因故障面跳閘后，由TA－TC輸出故障信號(hào)，以便切斷電源，進(jìn)行處理。
（8）刨臺(tái)的步進(jìn)與步退
由變頻器的正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)與反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)來(lái)實(shí)施。
3．變頻器控制電路
如圖6－67所示，說(shuō)明如下：
（1）PLC通電
由開關(guān)SA1控制。
（2）變頻器的通電
由按鈕SB1、SB2控制。按下SB1，接觸器KM得電，變頻器通電；按下SB2，接觸器KM失電，變頻器斷電。
（3）刨臺(tái)步進(jìn)與步退
由按鈕SJF、SJR控制。按下SJF，PLC的Y2有信號(hào)輸出，變頻器處于正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)狀態(tài)；按下SJR，PLC的Y3有信號(hào)輸出，變頻器處于反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)狀態(tài)。
（4）刨臺(tái)前進(jìn)
由按鈕SF控制。按下SF，一方面，PLC的Y0有信號(hào)輸出，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，刨臺(tái)前進(jìn)；另一方面，PLC的Y17也有信號(hào)輸出，繼電器KA1得電，刨臺(tái)的前進(jìn)速度由電位器RP1決定。此外，SF也常作為刨臺(tái)循環(huán)運(yùn)行的起始按鈕。
（5）刨臺(tái)后退
由按鈕SR控制。按下SR，一方面，PLC的Y1有信號(hào)輸出，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，刨臺(tái)后退；另一方面，PLC的Y20也有信號(hào)輸出，繼電器KA2得電，刨臺(tái)的后退速度由電位器RP2決定。此外，SR也可作為刨臺(tái)循環(huán)運(yùn)行的起始按鈕。
（6）刨臺(tái)停止
由按鈕ST控制，在刨臺(tái)運(yùn)行過程中，或刨削結(jié)束后，用于停止刨臺(tái)的運(yùn)行。
4．變頻器的功能預(yù)置
見表6－9。
表6－9 龍門刨床用變頻器的主要功能預(yù)置
功能碼 功能碼含義 數(shù)據(jù)碼 數(shù)據(jù)碼含義 說(shuō) 明
A1－02 控制方式 3 帶PG矢量控制 有反饋矢量控制方式
b1－01 頻率指令 1 輸入端子控制 模擬給定
H3－01 A1端子信號(hào)電平 0 0～＋10V
H3－04 A3端子信號(hào)電平 0 0～＋10V
b1－02 運(yùn)行指令 1 輸入端子控制 外接輸入端子控制
b1－03 停止方法 0 減速停止
C1－01 加速時(shí)間1 2s 用于空行程加速，如啟動(dòng)和高速返回的加速
C1－02 減速時(shí)間1 2s 用于空行程減速，如變換方向時(shí)的減速
C1－03 加速時(shí)間2 4s 用于切削過程中的加速
C1－04 減速時(shí)間2 4s 用于切削過程中的減速
H1－02 端子S4功能. 12 正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng) 用于刨臺(tái)步進(jìn)
H1－03 端子S5功能. 13 反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng) 用于刨臺(tái)步退
H1－04 端子S6功能 3 多段速指令1
H1－05 端子S7功能 4 多段速指令2
H1－06 端子S8功能 7 加、減速時(shí)間1
H1－07 端子S9功能 1A 加、減速時(shí)間2
H1－08 端子S10功能. 5 多段速指令3
H2－01 端子M1－M2功能 1 零速運(yùn)行中
d1－01 頻率指令1 10Hz 用于前進(jìn)低速
d1－02 頻率指令2 10Hz 用于后退低速
d1－03 頻率指令3 0Hz 用于進(jìn)刀之時(shí)
d1－17 點(diǎn)動(dòng)頻率 7Hz
E1－01 變頻器輸入電壓 380V
E1－04 最高輸出頻率 75 Hz
E2－01 電動(dòng)機(jī)額定電流 105A
E2－02 電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)差 20 r/min
E2－04 電動(dòng)機(jī)磁極數(shù) 6
E2－11 電動(dòng)機(jī)額定功率 55kW
b2－01 直流制動(dòng)起始頻率 5Hz
b2－02 直流制動(dòng)電流 110% 等于電動(dòng)機(jī)額定電流的110%
b2－04 停止時(shí)直流制動(dòng)時(shí)間 2s
L1－01 過載保護(hù) 2 適用于變頻專用電動(dòng)機(jī)
5．主電路其他電器的選擇
（1）空氣開關(guān)
IQN≥（1.3～1.4）×105
＝136.5～147Ａ
選 IQN＝150A
（2）接觸器
IKN≥105A
選 IKN＝120A
（3）制動(dòng)電阻
如上述，刨臺(tái)在工作過程中，處于頻繁地往復(fù)運(yùn)行的狀態(tài)。為了提高工作效率、縮短輔助時(shí)間，刨臺(tái)的升、降速時(shí)間應(yīng)盡量地短。因此，直流回路中的制動(dòng)電阻與制動(dòng)單元是必不可少的。
制動(dòng)電阻的電阻值：根據(jù)實(shí)際試驗(yàn)，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩應(yīng)不小于電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的1.5倍。則由式（3－8）：
RB＝ ＝ ＝8.9Ω
實(shí)際購(gòu)得380V，5kW的電熱管，則：
每根電熱管的電阻值是：
R01＝ ＝ ＝29Ω
兩根串聯(lián)為一組，則每組的電阻值是：
R1＝2R01＝2×29＝58Ω
應(yīng)并聯(lián)組數(shù)設(shè)為n組，則
≈8.9Ω
n＝ ＝ ＝6.5
取 n＝6組，即12根。
12根電熱管的總?cè)萘浚?/div>
PB1＝12×5＝60kW
制動(dòng)電阻所需容量：因?yàn)?/div>
PB0＝ ＝ ＝55 kW＜PB1
所以，上述電熱管組的容量是足夠的。
抬刀控制和停電時(shí)的煞車控制
龍門刨床的改造取得了成功，小孫十分高興。可是，過了不幾天，舅舅又把他叫了去，說(shuō)：“抬刀機(jī)構(gòu)抬刀無(wú)力，工件上有時(shí)有劃痕，抬刀電磁鐵線圈有燒糊味。”
小孫問張老師：“抬刀電磁鐵原來(lái)由勵(lì)磁發(fā)電機(jī)供電，電壓是230V。我采用副方電壓為220V的變壓器經(jīng)全波整流后供電，電壓只相差10V，抬刀電磁鐵就吸不住了？”
張老師笑著說(shuō)：“220V交流電壓全波整流后的直流電壓是多大？”
被張老師一問，小孫仿佛想起了什么，拍著腦袋說(shuō)：“啊呀，單相全波整流后的平均電壓應(yīng)該是：
UD＝0.9UA
（6－6）
式中，UD—全波整流后的平均 電壓，V；
UA—整流前交流電壓的有效值，V。
計(jì)算結(jié)果如下：
UD＝0.9UA＝0.9×220＝198V
如圖6－68（b）所示，怪不得抬刀無(wú)力呢。要不，把抬刀電磁鐵改成交流電磁鐵行不行？”
張老師說(shuō)：“要知道，抬刀動(dòng)作在刨削過程中是十分頻繁的呢。交流電磁鐵在未吸合前，因?yàn)榭諝庀遁^大，電感量和感抗都較小，所以，剛開始吸合時(shí)的沖擊電流很大，如果頻繁動(dòng)作，線圈容易燒壞。直流電磁鐵則沒有這方面的問題。所以，還是以采用直流電磁鐵為宜。”
“要不，把變壓器的副方繞組多繞幾圈，升高一點(diǎn)交流電壓總可以吧？”小孫問。
“升高變壓器的副方電壓當(dāng)然可行。但是，把變壓器的副方繞組多繞幾圈太麻煩了，我告訴你一個(gè)簡(jiǎn)單的辦法。”說(shuō)罷，張老師在小孫的圖紙上補(bǔ)充了起來(lái)。接著說(shuō)：
“只需要加兩個(gè)升壓電容器就可以了，如圖（c）那樣。升壓電容器的電容量，只要比濾波電容器的電容量略小一點(diǎn)就可以了。”
過了幾天，小孫打電話給張老師，說(shuō)加了兩個(gè)升壓電容器后，抬刀問題解決了。
停電時(shí)的煞車控制
一個(gè)月后，小孫神色慌張地到張老師家，說(shuō)：“龍門刨床出事了！”
“什么事？”看到小孫的神情，張老師也不免吃了一驚。
“今天，舅舅的廠里突然停了電，結(jié)果，龍門刨床的刨臺(tái)因?yàn)閼T性太大，竟滑出了導(dǎo)軌。后來(lái)，舅舅調(diào)來(lái)了起重機(jī)，才把刨臺(tái)重新安裝上。”
“啊，這種情況事先沒有考慮到，也算是一種疏忽吧。不過，辦法是有的。你可以仿照以前講過的圖3－43，在停電瞬間向電動(dòng)機(jī)繞組里注入直流電流，來(lái)它個(gè)外接直流制動(dòng)么。”張老師說(shuō)。
“都停電了，接觸器也不管用了呀”小孫想，張老師大概也沒考慮到。
“你可以不用接觸器，改用晶閘管么。晶閘管觸發(fā)電路的電源是不可能瞬間消失的，而晶閘管一旦導(dǎo)通之后，又不再關(guān)斷了。”張老師一邊說(shuō)，一邊畫出了圖6－69。
“那，停電后，變頻器的故障繼電器還能動(dòng)作嗎？”小孫又問。
“你沒注意過，變頻器每次切斷電源之后，都會(huì)顯示‘欠電壓’故障么？這說(shuō)明，變頻器在切斷電源的短時(shí)間內(nèi)，控制電路還在繼續(xù)工作。而晶閘管也只需要在很短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)脈沖就可以了。”張老師說(shuō)。
兩天以后，小孫告訴張老師說(shuō)，這個(gè)辦法的效果很好。
――――――――――――――――――――――――――――――――――
小 孫 的 筆 記
1。A系列龍門刨床的機(jī)械特性是：25m/min以下是恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，25m/min以上是恒功率調(diào)速，25m/min是計(jì)算速度。
2。A系列龍門刨床分兩擋傳動(dòng)比，從45m/min到90m/min之間，傳動(dòng)比是λ，45m/min以下的傳動(dòng)比是2λ。
3。直流電動(dòng)機(jī)由于電樞回路和勵(lì)磁回路互相獨(dú)立，而運(yùn)行中的反饋信號(hào)只能作用于電樞回路。所以，直流電動(dòng)機(jī)實(shí)際上只使用了額定轉(zhuǎn)速以下的調(diào)速。而異步電動(dòng)機(jī)的電路結(jié)構(gòu)并未分開，矢量控制時(shí)，額定轉(zhuǎn)速上下的機(jī)械特性都很硬，額定轉(zhuǎn)速以上也可以利用。所以，在改造成變頻調(diào)速時(shí)，電動(dòng)機(jī)的容量可以適當(dāng)減小。
4。刨臺(tái)往復(fù)運(yùn)行的切換可以由專用的接近開關(guān)控制。刨削速度和返回速度分別由電位器控制，刨削低速、返回低速以及零速則由多擋轉(zhuǎn)速控制。
5。抬刀控制必須注意有足夠的直流電壓，當(dāng)采用單相橋形整流時(shí)，應(yīng)加入增壓電容器。
6。為了防止突然停電時(shí)刨臺(tái)因慣性太大而沖出導(dǎo)軌，可在停電瞬間，向電動(dòng)機(jī)內(nèi)通入直流電流，進(jìn)行直流制動(dòng)。
――――――――――――――――――――――――――――――――――
共0條 [查看全部] 網(wǎng)友評(píng)論