C1540立式車床電氣控制系統(tǒng)改造

杭州機(jī)床維修

隨著電氣技術(shù)的飛速發(fā)展,，PLC控制技術(shù)廣泛的應(yīng)用各個領(lǐng)域的工業(yè)控制，通過用戶程序控制生產(chǎn)工藝過程,，具有較高的穩(wěn)定性和可靠性，較強(qiáng)的實(shí)時處理能力,，使用簡單維護(hù)方便,。交流伺服以獨(dú)特的定位精度和調(diào)速方式，在各工業(yè)領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用,，而在機(jī)床的應(yīng)用則更具有代表性,。
) T/ b) }1 q1 u一、概述
0 d3 J( J9 w6 t( ~2 e" M9 y    原機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)主要包括工作臺的主傳動和刀架的移動以及進(jìn)給機(jī)構(gòu)的邏輯控制三大部分,。工作臺的拖動和刀架進(jìn)給拖動是70年代改型的晶閘管——電動機(jī)組（V——M）系統(tǒng),，邏輯控制普遍采用繼電器控制。由于該機(jī)床使用頻率高,、線路復(fù)雜,、耗電量大，元器件老化嚴(yán)重故障率高,，運(yùn)行質(zhì)量低且對電網(wǎng)和機(jī)械的沖擊很大,，維修麻煩。已無法滿足現(xiàn)代生產(chǎn)的需求,，因此對電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行全面的技術(shù)改造,。
二、控制系統(tǒng)的配置
    工作臺驅(qū)動采用SSD590系列直流調(diào)速裝置,，刀架的驅(qū)動采用安川交流伺服驅(qū)動,，系統(tǒng)邏輯控制選用三菱FX2N系列PLC。
& e/ t& Y( \6 Z7 w# _% B' ]三,、工作臺調(diào)速系統(tǒng)
  f6 {/ u8 v4 l+ Z2 W    工作臺原拖動電機(jī)為67KW直流電動機(jī),，機(jī)械傳動有四檔機(jī)械變速，所以驅(qū)動器選用英國歐陸590-380A-4Q數(shù)字直流調(diào)速裝置,，配合日本三菱的FX2N-4DA模擬輸出模塊實(shí)現(xiàn)對工作臺進(jìn)行無極調(diào)速,，加裝測速機(jī)作速度反饋進(jìn)行閉環(huán)控制，還可顯示主電機(jī)的電壓電流和轉(zhuǎn)速,。590直流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速范圍是1:100,，進(jìn)行閉環(huán)控制后在弱磁狀態(tài)下可以達(dá)到1:300,，配合機(jī)械四檔變速，能夠充分滿足不同工件的加工需求,。
    在設(shè)計(jì)時除了正常的正轉(zhuǎn),、反轉(zhuǎn)、加速,、減速之外,，考慮到工作臺在Ⅰ檔和Ⅳ檔速度相差較大，所以在點(diǎn)動時設(shè)置了兩套參數(shù),，Ⅰ,、Ⅱ檔公用一套，Ⅲ,、Ⅳ檔公用一套,，這樣在點(diǎn)動工作時工作臺的轉(zhuǎn)速基本上是一致的，同時為工作臺變速時獨(dú)立設(shè)置了一套微動工作參數(shù),，保證變速時齒輪能夠順利的嚙合,。
; [! P' W6 i+ I3 X4 b0 N  S四、刀架調(diào)速系統(tǒng)
2 v" x: g# b; `" e' M2 C( ?    刀架原來的驅(qū)動方式為一臺6.7KW直流電動機(jī)用作進(jìn)給,，另外一臺7.5KW交流電動機(jī)用作快速移動,，通過機(jī)械變速傳動和電磁離合器進(jìn)行切換，在機(jī)械方面也是個故障高發(fā)部位,，在改造時做了大膽的決策,，去掉了原來復(fù)雜的機(jī)械變速箱，兩個刀架選用了四臺日本安川SGMGH75A2A交流伺服電動機(jī)和SGDM-75AD交流伺服驅(qū)動器,，配合日本三菱的FX2N-1PG脈沖輸出模塊進(jìn)行調(diào)速,，交流伺服的調(diào)速范圍可以達(dá)到1:10000，而且有著極高的低速性能和定位精度,，然后配以1:8的直連減速器,，直接安裝在橫梁的端面分別與絲杠和光杠聯(lián)接，分別驅(qū)動兩個刀架的X(U)軸和Y(W)軸,，既可以實(shí)現(xiàn)低速進(jìn)給又能夠滿足快速移動的要求,。
    刀架的調(diào)速采用數(shù)字編碼開關(guān)來進(jìn)行進(jìn)給量大小的選擇，既可以手動選擇又可以自動跟隨工作臺轉(zhuǎn)速的變化而進(jìn)行跟蹤自動調(diào)整,，快速移動和慢速對刀分別設(shè)為固定值,，充分滿足加工操作的需求。
五,、PLC控制
    PLC是整個機(jī)床的控制中心，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際輸入,、輸出點(diǎn)的作用和數(shù)量,，結(jié)合改造要求,，PLC選用日本三菱FX2N-128MR和3個擴(kuò)展輸入模塊FX2N-EYR，1個模擬輸出模塊FX2N-4DA對工作臺進(jìn)行速度控制,，4個脈沖輸出模塊FX2N-1PG分別對四臺交流伺服電機(jī)進(jìn)行速度及定位控制,；同時還考慮預(yù)留了部分輸入輸出點(diǎn)，滿足日后的維護(hù)及系統(tǒng)的擴(kuò)展,。
    PLC程序編寫過程中,，工作臺用按鈕來實(shí)現(xiàn)加速、減速,，通過FX2N-4DA來進(jìn)行數(shù)－模轉(zhuǎn)換為590提供給定電壓的大小及極性的變化,，同時也為刀架進(jìn)給量自動跟隨工作臺轉(zhuǎn)速變化提供實(shí)時數(shù)據(jù)。刀架的調(diào)速則考慮把數(shù)字開關(guān)選定的進(jìn)給脈沖量,，與工作臺轉(zhuǎn)速的脈沖量通過PLC進(jìn)行浮點(diǎn)運(yùn)算,，由FX2N-1PG輸出結(jié)果脈沖，實(shí)時改變進(jìn)給電機(jī)的速率完成調(diào)速,，這樣就實(shí)現(xiàn)了進(jìn)給量大小自動跟隨工作臺轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較精確的變化,，操作人員可根據(jù)不同工件的加工要求，改變工作臺的轉(zhuǎn)速進(jìn)給量也會自動跟隨發(fā)生相應(yīng)的變化,，加工精度比人為的調(diào)節(jié)有了大幅度的提高,。
! G+ L% L/ k5 B7 d9 t: |/ M    另外，PLC程序的編制充分考慮操作指令和現(xiàn)場信號,，整個操作變得比較簡單,，工作臺的旋轉(zhuǎn)、點(diǎn)動,、變檔,、調(diào)速，刀架的進(jìn)給,、點(diǎn)動,、快速移動以及橫梁的控制，油泵以及相互的聯(lián)鎖保護(hù)和顯示等功能均有PLC完成,。
1 O" n6 k2 v1 I: ?% ~9 C% i2 E  p六,、結(jié)束語

    本機(jī)床改造后投入運(yùn)行一年多來，運(yùn)行平穩(wěn)一切性能穩(wěn)定良好,，幾乎是在無故障運(yùn)行,，操作簡單可靠，工作效率及工件的加工精度得以提高,。