D53K系列徑軸向數(shù)控碾環(huán)機生產(chǎn)線及其控制系統(tǒng)研究

劉利華

摘要：D53K系列徑軸向數(shù)控碾環(huán)機主要用于生產(chǎn)加工大中型法蘭、回轉(zhuǎn)支承等。該系列碾環(huán)機是我國自主開發(fā)研制，能夠很好適應(yīng)國內(nèi)需求，經(jīng)過多年發(fā)展，產(chǎn)品不斷更新完善，大大提高了該系列產(chǎn)品的國內(nèi)國際競爭力。主要介紹了D53K系列徑軸向數(shù)控碾環(huán)機生產(chǎn)線的組成部分，并且詳細(xì)說明了該系列碾環(huán)機控制系統(tǒng)的特點，并簡單闡述了該產(chǎn)品發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：數(shù)控碾環(huán)機；控制系統(tǒng)

引言

D53K系列徑軸向數(shù)控碾環(huán)機是應(yīng)用于環(huán)鍛行業(yè)的高技術(shù)設(shè)備，主要用于加工齒輪、法蘭、回轉(zhuǎn)支承等。目前，我國環(huán)件產(chǎn)品應(yīng)用范圍非常廣泛，工程機械、汽車、船舶、航空航天等行業(yè)都離不開環(huán)件產(chǎn)品，而碾環(huán)機加工質(zhì)量的好壞直接影響環(huán)件產(chǎn)品使用的可靠性。因此，碾環(huán)機是我國工業(yè)生產(chǎn)不可或缺的設(shè)備。環(huán)件的材料主要有合金鋼、銅合金、鋁合金、鈦合金、碳鋼等金屬材料，針對不同材料的環(huán)件，在加工過程中，碾環(huán)機會有相應(yīng)的調(diào)整，從而更準(zhǔn)確可靠的加工生產(chǎn)所需的各種環(huán)件產(chǎn)品。環(huán)件軋制是一種塑性成形，碾環(huán)機將環(huán)件壁厚壓薄，使直徑增大，環(huán)件的生產(chǎn)工藝流程主要為裁料、燒料、自由鍛、沖孔等，工步中各個環(huán)節(jié)銜接緊密。該生產(chǎn)工藝可以大幅降低設(shè)備噸位、節(jié)能節(jié)材、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點。全自動碾環(huán)機的工藝模型已經(jīng)建立，并且在不斷的更新完善，可以為環(huán)鍛行業(yè)帶來新的助力。

1.D53K系列徑軸向數(shù)控碾環(huán)機生產(chǎn)線主要組成

實際應(yīng)用過程中，D53K系列徑軸向數(shù)控碾環(huán)機生產(chǎn)線包括很多部分，下面介紹幾個主要的生產(chǎn)線部分。

1.1徑向軋制部分：徑向軋制部分包括徑向軋制機架、直流電機、減速箱、工作臺、芯輥、徑向軋制液壓缸等；

1.2軸向軋制部分：軸向軋制部分包括軸向機架、軸向軋制液壓缸、錐輥電機、錐輥等；1.3床身機座：床身機座關(guān)鍵包括導(dǎo)軌和床身等；

1.4電氣系統(tǒng)：電氣系統(tǒng)包括主操作臺、液壓系統(tǒng)控制柜、電氣控制柜等部分；

1.5液壓系統(tǒng)：液壓系統(tǒng)為碾環(huán)機的執(zhí)行元件提供主要動力；

1.6潤滑系統(tǒng)：碾環(huán)機的關(guān)鍵部分需要及時進行潤滑，避免關(guān)鍵部件磨損過度；

1.7冷卻系統(tǒng)：冷卻系統(tǒng)可以及時為熱軋的模具等提供冷卻，避免過熱產(chǎn)生變形誤差。D53K系列徑軸向數(shù)控碾環(huán)機生產(chǎn)線個組成部分布局合理，工作銜接緊密，電氣、液壓部分重要元氣件是采用國際知名的進口件，工作準(zhǔn)確可靠，可以滿足生產(chǎn)需求?？刂葡到y(tǒng)時效性強，控制可靠、準(zhǔn)確。該系列碾環(huán)機的控制軟件是我國自主研發(fā)的，為碾環(huán)機提供核心大腦，提高生產(chǎn)效率，實現(xiàn)智能化。

2.D53K系列徑軸向數(shù)控碾環(huán)機電氣控制系統(tǒng)特點

傳統(tǒng)的數(shù)控機床液壓系統(tǒng)的工作原理是，當(dāng)控制系統(tǒng)發(fā)出操作指令，電磁鐵通電驅(qū)動電磁閥動作，實現(xiàn)機床液壓系統(tǒng)工作；工作的同時反饋檢測裝置信號，通過與初始命令相比較，進行誤差修正。所以，液壓系統(tǒng)只起到傳動作用，驅(qū)動執(zhí)行部分完成加工工藝，而不能自己獨立工作。因此，碾環(huán)機的電氣及控制系統(tǒng)就尤為重要。D53K系列徑軸向數(shù)控碾環(huán)機的控制系統(tǒng)采用PLC輸入輸出電路設(shè)計，智能化程度高，提高通信速度。該系列碾環(huán)機采用中央集中控制的電氣控制系統(tǒng)，主站和從站之間用電纜連接，布線簡單清晰。電氣控制系統(tǒng)主要包括以下幾個方面：

2.1生產(chǎn)線采用S7-300系列的PLC作為核心控制單元，該處理器存儲量大，處理速度快，運行可靠性高，輸入和輸出采用ET200S模塊可以增加控制模塊。并且可以用互聯(lián)網(wǎng)進行數(shù)據(jù)傳輸與反饋，提高處理速率。該生產(chǎn)線采用STEP7編程語言，使生產(chǎn)工藝的控制更加靈活；輸入與輸出點采用梯形圖表達方式，更加明了易懂，進行調(diào)試時更加方便。控制系統(tǒng)有多個DB數(shù)據(jù)塊、FB和FC功能塊，所有的編程命令都恰當(dāng)?shù)膽?yīng)用到了該控制系統(tǒng)中。

2.2上位機控制軟件是我國獨立研發(fā)的，操作簡單，運行可靠性強；該軟件是利用CP5611用OPC通過Profibus與細(xì)微機進行數(shù)據(jù)傳輸；有一部分處理運輸是在上位機中完成的，很大程度減小了下位機的運行壓力；上位機軟件還為用戶提供了歷史數(shù)據(jù)查看、參數(shù)設(shè)置、模擬運行等模塊，在內(nèi)存允許條件下可以存儲很多碾環(huán)機所需的多種工藝參數(shù)。上位機軟件有特定的數(shù)據(jù)庫，建立了歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫、材料規(guī)格數(shù)據(jù)庫等多種庫。利用這些數(shù)據(jù)庫便于操作人員進行生產(chǎn)參數(shù)設(shè)定，并且開發(fā)人員可以通過數(shù)據(jù)庫了解碾環(huán)機實際加工過程中存在的問題，從而對其進行改進更新。上位機軟件可以根據(jù)成品尺寸自動生成加工模擬曲線以供操作人員參考，并且在生產(chǎn)過程中與模擬曲線進行對比，以便在今后的軋制工藝中進行優(yōu)化。該軟安裝簡單，界面友好，操作人員可以實時掌握碾環(huán)機的工作情況。

2.3D53K系列徑軸向數(shù)控碾環(huán)機的生產(chǎn)線采用MTS液壓油缸，并且采用多種先進傳感器等檢測元件，計入Profibus總線，可以對油缸的行程進行準(zhǔn)確控制。液壓站的液壓表和油溫檢測都是采用數(shù)字式檢測裝置，可以將檢測信息及時可靠的反饋給控制系統(tǒng)，保證設(shè)備運行準(zhǔn)確、安全。

2.4采用直流控制各個軋制電機，能夠更可靠的控制軋制電機，兩臺主軋輥電機和兩臺軸向軋輥電機都是采用直流電機，用Siemens的直流調(diào)速裝置進行控制，將各個分系統(tǒng)通過主線接入總系統(tǒng)，利用總線控制，使控制更加可靠，并且還能夠把生產(chǎn)時出現(xiàn)的數(shù)據(jù)進行保存和讀取，用于以后的分析優(yōu)化。

3.結(jié)語

D53K系列徑軸向數(shù)控碾環(huán)機是我國自主研發(fā)的碾環(huán)機，經(jīng)過多年更新發(fā)展，已經(jīng)吸引了更多國內(nèi)外企業(yè)的關(guān)注。該系列碾環(huán)機的生產(chǎn)線可以滿足不同材料、不同規(guī)格環(huán)件產(chǎn)品的生產(chǎn)要求，D53K系列徑軸向數(shù)控碾環(huán)機的應(yīng)用大大縮短了企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)的生產(chǎn)周期，擺脫了環(huán)鍛件依賴進口的格局，節(jié)省了設(shè)備投資資金，有良好的社會經(jīng)濟效益。

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