淺談?dòng)肞LC和變頻器改造B2012A型龍門刨床

趙傳東

B2012A型龍門刨床被用于實(shí)習(xí)教學(xué)及加工零部件。該設(shè)備使用日久，出現(xiàn)了精度降低、調(diào)速性差、生產(chǎn)效率低等問(wèn)題，而且故障率高。一方面為節(jié)省費(fèi)用，另一方面作為實(shí)習(xí)教學(xué)的一項(xiàng)重要課題，筆者及單位相關(guān)技術(shù)人員決定對(duì)此進(jìn)行一次技術(shù)改造。為了使其達(dá)到功耗低、安全可靠、易于維護(hù)等要求，采用了變頻器結(jié)合PLC的改造方法。

一、龍門刨床的控制要求

一是無(wú)級(jí)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。

二是能根據(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。

三是起動(dòng)和制動(dòng)性能好，快速、平穩(wěn)起動(dòng)和制動(dòng)，對(duì)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。

四是高速切削平穩(wěn)，靜差度小。

五是系統(tǒng)簡(jiǎn)單，安全可靠，便于維修。

六是噪聲低，效率高，可靠性好，節(jié)能明顯。

二、改造方法

1．主運(yùn)動(dòng)控制

主工作臺(tái)采用一臺(tái)三菱的FR系列55KW通用型變頻器控制一臺(tái)45KW鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，代替原來(lái)的電機(jī)擴(kuò)大機(jī)一發(fā)電機(jī)一電動(dòng)機(jī)組(A—G—M系統(tǒng))系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。用變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)工作臺(tái)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(tái)3.7kW變頻器來(lái)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．刨床的控制電路

刨床的各個(gè)動(dòng)作都由PLC來(lái)控制，PLC根據(jù)操作指令和現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，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。PLC選擇的基本原則是，在滿足要求的前提下，考慮選擇最可靠、維護(hù)使用方便以及性價(jià)比最優(yōu)的機(jī)型，所以，再三考慮采用三菱FX2N-64MR，具有32點(diǎn)輸入、32點(diǎn)輸出。根據(jù)控制系統(tǒng)的具體要求其輸入、輸出的點(diǎn)數(shù)I／O，留有10％左右的備用。

三、問(wèn)題及處理方法

1．返回過(guò)程中的爬行問(wèn)題

在實(shí)際的改造的工作中，刨刀返回的過(guò)程中由于行程開(kāi)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30cm左右的爬行。通過(guò)PLC來(lái)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(guò)10cm，是允許的)，但已能很好地滿足設(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，要求加工速度和返回速度可調(diào)。在設(shè)計(jì)中對(duì)快速加工和高速返回兩個(gè)階級(jí)，使用兩個(gè)電位器來(lái)調(diào)節(jié)，這樣操作人員就可以根據(jù)不同規(guī)格的工件，很方便地調(diào)節(jié)其加工速度。

2、制動(dòng)問(wèn)題的處理

主電動(dòng)機(jī)在工作時(shí)，由于負(fù)載大速度快，所以在快速換向時(shí)因?yàn)橹苿?dòng)會(huì)產(chǎn)生很大的反饋能量。如何吸收掉這些能量對(duì)整個(gè)加工有很大的影響。在改造時(shí)充分考慮到這個(gè)因素，對(duì)刨臺(tái)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(lái)實(shí)現(xiàn)。實(shí)踐證明，這樣的組合制動(dòng)方式，不僅簡(jiǎn)單可靠，而且造價(jià)很低。

整個(gè)機(jī)床的改造過(guò)程涉及許多測(cè)試、調(diào)整的具體問(wèn)題，尤其是硬件方面要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，需要多次反復(fù)的安裝調(diào)整，使機(jī)械配合靈活，動(dòng)作到位。變頻器的參數(shù)設(shè)置與原機(jī)床的配接情況，必須進(jìn)行仔細(xì)的斟酌，無(wú)數(shù)次的試驗(yàn)，方可進(jìn)行。PLC程序的外部開(kāi)關(guān)量、模擬置的輸入輸出，要經(jīng)過(guò)仔細(xì)的分析，然后灌入編程，十分復(fù)雜，既要考慮自身的特點(diǎn)，又要考慮B2012A的加工要求問(wèn)題，因?yàn)榇隧?xiàng)改造對(duì)原來(lái)較為復(fù)雜的繼電器控制過(guò)程，轉(zhuǎn)換為PLC和變頻器的聯(lián)合控制過(guò)程，需要大量的精心的準(zhǔn)備與后期的安裝調(diào)試，才能真正達(dá)到和實(shí)現(xiàn)提高加工精度、效率、減少故障、維修成本的目標(biāo)，真正實(shí)現(xiàn)低功耗、安全可靠、易于維護(hù)的控制特點(diǎn)。