自動深孔鉆孔設(shè)備的改造

杭州蕭山技師學(xué)院 馮啟榮

浙江杭州新月燈具廠有一臺老舊的自動深孔鉆孔設(shè)備無法正常使用，廠家委托我對這臺設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造，對設(shè)備改造提出以下技術(shù)要求：

（1）首先恢復(fù)設(shè)備的所有功能。

（2）在對設(shè)備進(jìn)行恢復(fù)功能過程，改造升級后的設(shè)備要把完整的電氣原理圖提交給廠家。

（3）改造升級的費(fèi)用要盡可能的少，要充分利用原來電氣控制柜內(nèi)的電氣元件，為了增加功能，可以增加部分元器件。改造后系統(tǒng)和原先的設(shè)備相比較，保護(hù)功能只能多不能少。

（4）目前是生產(chǎn)的旺季，改造升級設(shè)備所用時(shí)間要短。

接受這個(gè)改造升級任務(wù)后，首先我來到新月燈具廠找到企業(yè)和我對接的負(fù)責(zé)人，并讓他帶我到這臺設(shè)備旁邊，與此同時(shí)讓他通知一下操作這臺設(shè)備的技術(shù)人員也來到現(xiàn)場。首先我對這臺設(shè)備的整體情況進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)它的機(jī)械部分狀態(tài)都還不錯(cuò)，符合再次使用的技術(shù)要求。另外設(shè)備采用的是繼電控制方式，控制電氣控制柜內(nèi)的大部分電氣元器件由于使用時(shí)間比較長，大部分元器件都已經(jīng)有破損，現(xiàn)場環(huán)境也不太好，灰塵也比較多，導(dǎo)線上面的標(biāo)注都看不清楚。我咨詢了一下操作這臺設(shè)備的技術(shù)員，這臺設(shè)備的相關(guān)技術(shù)資料有沒有，給我的答復(fù)是所有的紙質(zhì)資料都沒有。鑒于以上情況，想讓這臺設(shè)備恢復(fù)所有的功能，并適當(dāng)增加部分功能只能采取對其控制系統(tǒng)進(jìn)行改造升級，就是利用控制器PLC取代原來的控制部分。相當(dāng)于控制柜重新制作一個(gè)，萬幸的是，操作這臺設(shè)備的技術(shù)員對這臺設(shè)備的動作比較熟悉，動作流程也比較清楚。這臺自動深孔鉆孔設(shè)備一共控制三臺電動機(jī)，第一臺是轉(zhuǎn)盤控制電動機(jī)，它是長時(shí)間單向轉(zhuǎn)動的，通過轉(zhuǎn)盤控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)到指定位置的鉆孔，再和機(jī)械機(jī)構(gòu)相配合實(shí)現(xiàn)在第一種半徑范圍內(nèi)規(guī)則鉆孔；第二臺電動機(jī)是移動電機(jī)也是長時(shí)間單向轉(zhuǎn)動的，通過它的轉(zhuǎn)動移動到第二種半徑范圍內(nèi)鉆孔；第三臺電動機(jī)原來采用是繞線式三速電動機(jī)，利用它實(shí)現(xiàn)對鉆頭速度的控制。這幾臺電動機(jī)動作過程如下，深孔鉆孔設(shè)備啟動以后，看轉(zhuǎn)盤電動機(jī)是不是在原位，移動電動機(jī)是不在原位，二臺電動機(jī)都在原位開始鉆孔，要是不在原位，首先要讓這二臺電動機(jī)轉(zhuǎn)動起來，直到回到原點(diǎn)為止。轉(zhuǎn)盤電動機(jī)在原位，移動電動機(jī)也在原位開始鉆孔，碰到行程開關(guān)SQ5，以低速300轉(zhuǎn)/min的速度鉆孔；碰到行程開關(guān)SQ6，以中速900轉(zhuǎn)/min鉆孔；碰到行程開關(guān)SQ7，以1200轉(zhuǎn)/min高速鉆孔，再鉆孔2s，鉆孔動作完成；鉆頭返回碰到行程開關(guān)SQ5，再運(yùn)行1s，鉆頭退回結(jié)束。鉆頭退回后，轉(zhuǎn)盤電機(jī)開始轉(zhuǎn)動，碰到轉(zhuǎn)盤工作位行程開關(guān)SQ2，轉(zhuǎn)盤電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動，重復(fù)鉆孔動作，一直到再次碰到轉(zhuǎn)盤電動機(jī)原點(diǎn)控制開關(guān)，到此為止，第一種半徑范圍內(nèi)規(guī)則鉆孔動作完成。移動電動機(jī)開始動作移動到下下一個(gè)工作半徑范圍內(nèi)規(guī)則鉆孔，重復(fù)上面的動作，直到第二種半徑范圍內(nèi)規(guī)則鉆孔動作完成。通過操作技術(shù)人員的介紹，我大體上了解了這臺設(shè)備的整個(gè)工作過程。

由于這臺設(shè)備大部分電氣元器件使用時(shí)間比較長，有破損，利用這一次改造的機(jī)會全部進(jìn)行更換?？刂妻D(zhuǎn)盤電動機(jī)接觸器和熱繼電器各一個(gè)；控制移動電動機(jī)接觸器和熱繼電器各一個(gè)；原來控制開關(guān)、位置控制開關(guān)和降壓變壓器都無明顯的損壞，仍然繼續(xù)使用。對原來使用的繞線式三速電動機(jī)變成變頻電動機(jī)，利用變頻器來控制它的速度。最終形成的電氣原理圖如圖1所示。

圖1 自動深孔鉆孔設(shè)備電氣原理圖

按照圖1完成設(shè)備的接線，根據(jù)技術(shù)人員描述的設(shè)備的工作流程，加上我對這臺設(shè)備理解，最終形成以下的動作過程。按下啟動按鈕，設(shè)備開始運(yùn)行，首先判斷轉(zhuǎn)盤電動機(jī)和移動電動機(jī)是不是在原位，不在原位，按下啟動按鈕這二臺電動機(jī)開始回原位，只有這二臺電動機(jī)全部在原位，且轉(zhuǎn)盤電動機(jī)和移動電動機(jī)都處于停止?fàn)顟B(tài)，旋轉(zhuǎn)電動機(jī)才能帶鉆頭進(jìn)行鉆孔操作。碰到正向限速開關(guān)SQ5，電動機(jī)以一個(gè)較低的速度300轉(zhuǎn)/min的速度鉆孔，由于原來繞線式電動機(jī)變成了變頻電動機(jī)，低速時(shí)變頻器控制速度的參數(shù)設(shè)對應(yīng)的頻率為10HZ；碰到行程開關(guān)SQ6，以中速900轉(zhuǎn)/min鉆孔，變頻器控制速度的參數(shù)設(shè)對應(yīng)的頻率為30HZ；碰到行程開關(guān)SQ7，以1200轉(zhuǎn)/min高速鉆孔，變頻器控制速度的參數(shù)設(shè)對應(yīng)的頻率為40HZ；通過程序來控制PLC的輸出，再由PLC的輸出去控制變頻器，從而實(shí)現(xiàn)正向的低速、中速、高速鉆孔，高速鉆孔2s后，鉆孔動作完成，變頻電動機(jī)反向以40HZ速度快速返回，碰到行程開關(guān)SQ5，再過1s鉆孔返回動作完成。此時(shí)轉(zhuǎn)盤電動機(jī)開始轉(zhuǎn)動，去下一個(gè)鉆孔位置，碰到SQ2，轉(zhuǎn)盤電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動，變頻電動機(jī)開始工作，再次執(zhí)行鉆孔操作，重復(fù)以上動作，直到轉(zhuǎn)盤電動機(jī)再次碰到SQ1，則第一個(gè)工作半徑內(nèi)所有的深孔都已經(jīng)加工好了，移動電動機(jī)開始移動到碰到SQ4，此時(shí)到了第二個(gè)工作半徑區(qū)域內(nèi)鉆孔，重復(fù)以上動作，開始鉆孔直到再次碰到SQ1，則第二個(gè)工作半徑內(nèi)所有的深孔都已經(jīng)加工好了。整個(gè)加工工作完成，等準(zhǔn)備完成后，再次按下啟動按鈕重新開始自動鉆孔。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)了問題時(shí)，按下停止按鈕SB2，或者設(shè)備有過載，則所有電動機(jī)自動停止運(yùn)行。

由于篇幅的關(guān)系，對應(yīng)的控制程序就不提供。將符合設(shè)計(jì)思路的控制程序下載到PLC后，讓企業(yè)的技術(shù)人員過來操作，直到設(shè)備的動作完全符合他的要求為止，到此設(shè)備所有的功能已經(jīng)恢復(fù)；改造后的電氣原理圖如1所示，也提交給了企業(yè)操作技術(shù)人員；整個(gè)改造升級過程中，我在原來電氣控制柜當(dāng)中，更換了二個(gè)交流接觸器，二個(gè)熱繼電器，一個(gè)仿三菱PLC帶調(diào)速功能模塊，一個(gè)變頻電動機(jī)，其他的東西仍然在使用，對整個(gè)控制電氣柜的改變也不是很大，設(shè)備原先各種保護(hù)都存在，且在程序當(dāng)中增加自動回原位功能和設(shè)備過載自動停機(jī)功能；整個(gè)改造完成用了二個(gè)工作日，用時(shí)也比較短。經(jīng)過一段時(shí)間的試運(yùn)行，設(shè)備比較穩(wěn)定，符合設(shè)計(jì)要求。