【正文】 過熱脫扣電流瞬時過流脫扣電流 (A) 選擇方法 :(以 QFl 為例 ) 空氣開關(guān) QFl 帶的三相交流電機(jī) M1(橫梁升降電機(jī) )的額定功率 PE=，額定 電流 IE=38A，根據(jù)表 ，選擇 3VF14131DG11B3型空氣開關(guān)。 電機(jī)的啟動電流一般可 達(dá)到其額定電流的 5^10 倍。當(dāng)電機(jī)發(fā)生過流或過 載故障時，空氣開關(guān)的主觸點和輔助觸點會自動斷開，其主觸點切斷電機(jī)電源，輔助觸 點向 PLC 發(fā)出電機(jī)故障信號。 其它三相交流電機(jī)由于其額定電流均小于 10A，查表 ，都選擇截面積為 lmm2 的銅導(dǎo)線。 M2o(左側(cè)水平銑頭電機(jī) )、 Mao(右側(cè)水平銑頭電機(jī) )的額定電流 I2oe= I3oe =。 三相交流電機(jī)導(dǎo)線的選擇 根據(jù)電氣原理圖可知三相交流電機(jī)的額定電流。 伺服單元主回路導(dǎo)線的選擇 因工作臺伺服驅(qū)動器的 額定電流為 100A，查表 ，選擇截面積為 25mm 的銅導(dǎo)線。 根據(jù)《鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計參考資料》的銅導(dǎo)線。 2)溜板、滑枕、左側(cè)、右側(cè)進(jìn)給伺服電機(jī) :. 各軸伺服電機(jī)額定電流和 Iz 為 : Iz=79++++= 各接觸器吸引線圈所需電流按其操作電源變壓器 TCl 的容量確定。 16)滑枕銑頭潤滑電機(jī) :。 14)滑枕銑頭點動和變速電機(jī) :。 12)右側(cè)銑頭電機(jī) :。 10)靜壓多頭泵二電機(jī) :。 8)工作臺夾緊泵電機(jī) :。 6)總液壓站電機(jī) :4A。 4)右排屑電機(jī) :。 2)橫梁液壓泵電機(jī) :。 進(jìn)線電源導(dǎo)線 (即 L1/L2/L3 和 1 L1 /1 L2/1 L3)的選擇 求總電流 I: I=P/U () 式中 I 為 用電設(shè)備的額定電流。取最高環(huán)境溫度 t=400C, 使用 環(huán)境為空氣中敷設(shè)，故選擇塑料絕緣的銅導(dǎo)線。 根據(jù)伺服驅(qū)動器的額定輸出電流 30A，計算伺服變壓器容量為 P， UI =200x30=6kVA 考慮到留有一定的余量選擇 的伺服變壓器。 溜板、滑枕、左側(cè)和右側(cè)進(jìn)給伺服驅(qū)動器和伺服電機(jī)的選擇 原直流電機(jī)的額定功率為 4kW，額定轉(zhuǎn)速 1500 r/nim，原直流電機(jī)可產(chǎn)生的輸出轉(zhuǎn) 矩計算如下 : 將原直流電機(jī)數(shù)據(jù)代入式 (()，得 M=(9500 x P) / n 二 (9500x4)/1500= 根據(jù)計算結(jié)果查生產(chǎn)廠家提供的電機(jī)數(shù)據(jù)，選擇額定轉(zhuǎn)矩為 35Nm,額定轉(zhuǎn)速 為 1500rpm,額定電流為 的伺服電機(jī)。 由于伺服驅(qū)動器的電源電壓為三相 200VAC，因此要用一臺 380V/200V 的伺服變壓器。 N—— 直流電機(jī)額定轉(zhuǎn)速 (r/nim). 原直流電機(jī)額定功率為 17kW，額定轉(zhuǎn)速 1000r/nim，將此數(shù)據(jù)代入式 ()，得 M=(9500 x P) / n=(9500x17)/1000= 根據(jù)計算結(jié)果查生產(chǎn)廠家提供的電機(jī)數(shù)據(jù)，選擇額定轉(zhuǎn)矩為 170 Nm,額定轉(zhuǎn)速為1000r/nim，額定電流為 79A 的伺服電機(jī)。 原直流電機(jī)可產(chǎn)生的輸出轉(zhuǎn)矩 : M=(9500 x P) / n () 式中 :M—— 伺服電機(jī)額定輸出轉(zhuǎn)矩 (Nm)。 該伺服驅(qū)動器 還具有裝置自檢和報警輸出功能。工作臺的快速、點動、進(jìn)給三種工作狀態(tài)由中間繼電器 KA104, KA106 進(jìn)行控制，中間繼電器 KA102, KA103 控制伺服電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，伺服驅(qū)動器 VCMD 端的給定輸入電壓由 112V 直流穩(wěn)壓電源經(jīng)過電阻分壓確定。 進(jìn)給控制回路硬件設(shè)計 XQ2021 龍門銑床的凈額控制包括工作臺進(jìn)給、滑枕銑頭進(jìn)給、溜板進(jìn)給、左側(cè)洗頭進(jìn)給和右側(cè)銑頭進(jìn)給，全部進(jìn)給控制采用的是數(shù)字式直流伺服系統(tǒng)，使用的是歐陸 6RA70 直流驅(qū)動器， 其位置控制、速度控制、力矩控制、這三種控制形式合為一體，可在運行中切換，并能根據(jù)輸出的力矩和轉(zhuǎn)速估算并自動降低干擾，抑制速度波動，使伺服電機(jī)運轉(zhuǎn)更加平穩(wěn)。以右 側(cè)銑頭電路舉例： 圖 在圖 中，空氣開關(guān) QF13 主要用于電機(jī)過流和過載保護(hù)。對 PLC 的輸入電路電源采用的是 24V 直流穩(wěn)壓供電，因為普通的整流濾波電源，由于波紋的影響，容易使 PLC 接受到錯誤信息。采用電源隔離變壓器和低通濾波器，可以有效的抑制竄入交流電源中的噪聲。電源系統(tǒng)向機(jī)床所有用電設(shè)備提供電力供應(yīng)；機(jī)床液壓系統(tǒng)的運行以及除進(jìn)給之外的機(jī)床其他運動由交流電機(jī)實現(xiàn)，機(jī)床所有進(jìn)給功能的實現(xiàn)由伺服驅(qū)動器驅(qū)動伺服電機(jī)完成。為了充分利用伺服驅(qū)動器的自動報警功能，便于機(jī)床故障的維修，在電氣系統(tǒng)改造中還增加了故障報警顯示功能。機(jī)床工作臺、滑枕銑頭、溜板、左側(cè)銑頭、右側(cè)銑頭的進(jìn)給控制由PLC 控制進(jìn)給伺服驅(qū)動器驅(qū)動伺服電機(jī)實現(xiàn)。數(shù)顯測量儀裝置 是 一套獨立系統(tǒng)，屬于機(jī)床附屬設(shè)備。動片和定片上刻有很細(xì)的條紋。 本設(shè)備由于最大檢測距離為 10米，故采用光柵滾動數(shù)顯測量儀。直線型數(shù)顯測量儀可以采用上述 6 中類型中的任意一種原理制造，但當(dāng)測量距離超過 2米時其價格迅速上升，除特殊要求外，長距離檢測一般采用滾動型數(shù)顯測量儀。 數(shù)顯測量儀的分類 數(shù)顯測量儀按照檢測原理分為：光柵數(shù)顯、磁柵數(shù)顯、容柵數(shù)顯、球柵數(shù)顯、光帶數(shù)顯和感應(yīng)同步數(shù)顯測量儀等 6種類型。由于數(shù)顯測量儀可直接測量機(jī)床移動部分和固定部分的相對位移，故可忽略機(jī)床機(jī)械傳動中出現(xiàn)的累計誤差，提高加工精度；它可實現(xiàn)邊加工邊測量，提高加工效率。 數(shù)顯測量儀的使用 數(shù)顯測量儀裝置 是 一種高 精度、高效率的數(shù)字顯示位移 測量儀器，由于它具有精度高、讀數(shù)直觀、 抗干擾能力強、對環(huán)境要求低及有數(shù)字信息輸出等優(yōu)點，所以被廣泛用于機(jī)械加工的位移檢測、工件尺寸測量和數(shù)控機(jī)床的位置反饋，以及其他精度測量。 利用 PLC 將原來的繼電器控制邏輯的硬件部分去掉，由軟件代替，從而簡化了控制線路，使電路變得簡潔，可以根據(jù) 方 案情況很方便的進(jìn)行修改?？珊芎玫慕鉀Q機(jī)床控制線路復(fù)雜，故障多，維 修困難的問題。更重要的一點是數(shù)字系統(tǒng)中已經(jīng)根據(jù)大多數(shù)現(xiàn)場情況設(shè)定好了各種參數(shù)，如無特殊需要，只要把電機(jī)銘牌數(shù)據(jù)錄入，其他參數(shù)無需修改，大大縮短了調(diào)試周期。而數(shù)字系統(tǒng)的調(diào)整時通過改變系統(tǒng)參數(shù)實現(xiàn)的。 3）直流伺服系統(tǒng)的調(diào)整采用了數(shù)字化菜單形式，給系統(tǒng)的調(diào)整帶來了極大的方便。 2）有多種反饋比較原理與方法。 快速響應(yīng)是伺服系統(tǒng)動態(tài)品質(zhì)的標(biāo)志之一及跟蹤指令信號的響應(yīng)快。穩(wěn)定性 是指系統(tǒng)在給定輸入或外界干擾作用下，能在短暫的調(diào)節(jié)過程后到達(dá)新的狀態(tài)或者恢復(fù)到原有的平衡狀態(tài)的特性。由于上訴技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展，可以很容易的構(gòu)成高精度、快速響應(yīng)的穩(wěn)定的直流伺服系統(tǒng)。 用直流伺服電機(jī)作為執(zhí)行元件的伺服系統(tǒng)，叫直流伺服系統(tǒng)。它是伴隨著控制論、微電子和電子電力等技術(shù)的應(yīng)用而發(fā)展起來，最 早出現(xiàn)在 20 世紀(jì)初，到 20 世界中期，伺服系統(tǒng)的理論與實踐趨于成熟，并得到廣泛應(yīng)用。勵磁繞組和電樞分別由兩個獨立的電源供電。 直流伺服電動機(jī)的工作原理也跟直流電動機(jī)相同。 直流伺服電動機(jī)工作原理 直流伺服電動機(jī)的結(jié)構(gòu)與直流電動機(jī)基本相同。 （ 2）伺服系統(tǒng)要具有較寬的調(diào)速范圍 。 數(shù)控機(jī)床的最高運動速度、跟蹤及定位精度、加工表面質(zhì)量、生產(chǎn)率及工作可靠性等技術(shù)指標(biāo)，主要由伺服系統(tǒng)的動態(tài)和靜態(tài)性能決定，數(shù)控機(jī)床的故障也主要出現(xiàn)在伺服系統(tǒng)上，因此，是否選擇高性能和高可靠性的伺服系統(tǒng)對機(jī)床改造的成敗也起關(guān)鍵作用。圍繞伺服系統(tǒng)動態(tài)特性與靜態(tài)特性的提高，近年來發(fā)展了多種伺服控制驅(qū)動技術(shù)。隨著微處理器技術(shù)和大功率晶體管技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在又進(jìn)入了交流主軸伺服系統(tǒng)的時代。但當(dāng)要求機(jī)床有螺紋加工、準(zhǔn)停和恒線速加工等功能時，對主軸也提出了相應(yīng)的位置控制要求，因此 ，要求其輸出功率大，具有恒轉(zhuǎn)矩及恒功率段，有準(zhǔn)停控制，主軸與進(jìn)給聯(lián)動。根據(jù)系統(tǒng)使用的電機(jī)，進(jìn)給伺服可細(xì)分為步進(jìn)伺服、直流伺服、交流伺服及支線伺服。 進(jìn)給伺服以數(shù)控機(jī)床的各坐標(biāo)為控制對象，產(chǎn)生機(jī)床 切削進(jìn)給運動。 伺服系統(tǒng)主要由三部分組成：控制器、功率驅(qū)動裝置、反饋裝置和電動機(jī)。這類系統(tǒng)控制 電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，實現(xiàn)運動機(jī)械 的運動要求。增加數(shù)顯測量儀系統(tǒng)。 龍門銑床技術(shù)改造方案及可行性論證 電氣技術(shù)改造方案 針對 XQ2021 龍門銑床發(fā)生的上訴問題，經(jīng)過多種方案比較，決定將龍門 銑床的直流調(diào)速系統(tǒng)變換為數(shù) 字直流伺服控制系統(tǒng)（歐陸 6RA70）， 保留原來的主軸交流電機(jī)驅(qū)動 、交流電磁閥、交流電磁離合器等。這套控制系統(tǒng)設(shè)計調(diào)速比為 1:100，目前實際測量穩(wěn)定運行的調(diào)速范圍低于 1:10，并且經(jīng)常發(fā)生爬行和震蕩現(xiàn)象。電機(jī)的正反轉(zhuǎn)靠直流側(cè)的接觸器控制。 XQ2021 目前采用的直流調(diào)速系統(tǒng)是我國 70 年代技術(shù)的驅(qū)動器。龍門銑床適用于各種機(jī)械上的大中型黑色金屬或有色金屬零件的水平平面、垂直平面或斜面溝槽的銑削，銑鏜頭，還可以進(jìn)行鏜孔和鉆孔以及根據(jù)用戶需要的各類改進(jìn)，同時承接各類加工與制造。 性能特點 。 銑削裝置，龍門銑床銑削裝置活動裝設(shè)于該 Y 軸導(dǎo)軌上， X、 Y、 Z 三軸的立體空間銑削加工。 Z軸導(dǎo)軌 裝設(shè)于龍門架上。 XQ2021 龍門銑 床 床 身上裝設(shè)有 X 軸導(dǎo)軌，龍門銑床工作臺跨越緊固在該床身上。第五章是結(jié)束語，介紹了通過這次龍門銑床的電氣控制系統(tǒng)的改造設(shè)計，對 機(jī)床的數(shù)控化改造與 PLC 的應(yīng)用體會。在第三章中，介紹了 XQ2021 龍門銑床電氣技術(shù)改造硬件設(shè)計，詳細(xì)描述了 XQ2021 龍門銑床的電氣技術(shù)改造方案中電氣系統(tǒng)的組成、電氣控制原理圖的設(shè)計和主要電氣部件參數(shù)的選擇。 第一章是緒論，主要介紹了課題的研究背景和機(jī)床技術(shù)改造行業(yè)的產(chǎn)生和發(fā)展。 本文的主要工作 通過對 XQ2021 龍門銑床目前的使用情況和存在的問題進(jìn)行分析，提出完整的電氣控制 系統(tǒng)改造方案并完成電氣系統(tǒng)的硬件設(shè)計和 PLC 程序的編制與調(diào)試。而在我國，這一產(chǎn)業(yè)才剛剛興起，按照 應(yīng)具備的條件衡量還相距甚遠(yuǎn)。 8)降低投資風(fēng)險。 6）可以更快的獲取更新的更實用的備件。 5）更有利于使用與維護(hù)。 4）可以更充分的提現(xiàn)用戶的意愿。 3）設(shè)計風(fēng)險小。 2）性能更穩(wěn)定。 舊機(jī)床的大修，翻新，升級改造與購買新機(jī)床相比，具有以下優(yōu)勢： 1）交貨期短。 對于機(jī)床大修改造業(yè)內(nèi)公司來說，這不僅為他們的服務(wù)企業(yè)產(chǎn)生巨大社會經(jīng)濟(jì)效益，而且也是他們自身生存和發(fā)展的根 本動力。 對于機(jī)床擁有者來說，只需花費購買相同新機(jī)床 30%以下的費用即可獲得相同的使用效果。這些諸多因素都需要對機(jī)床進(jìn)行大修及數(shù)控化升級改造。 我國是一個發(fā)展中國家，近二十多年來，我們在艱難的發(fā)展民族機(jī)床制造業(yè)的同時，積極的引進(jìn)了世界先進(jìn)技術(shù)與設(shè)備。為增加銑床加工適應(yīng)性和精確性制造，為了使銑床控制穩(wěn)定與可靠，具有極高的可靠性和靈活性，更容易檢修，更能適應(yīng)經(jīng)常變動的工藝條件，取得較好的經(jīng)濟(jì)效益，而做出對機(jī)床主軸電機(jī)驅(qū)動部分及控制系統(tǒng)的改造設(shè)計。 隨著社會的進(jìn)步，制造業(yè)的發(fā)展越來越迅速，各種先進(jìn)的電氣控制元件普遍運用于各類制造工業(yè)。 在電氣控制系統(tǒng)中，故障的查找于排除是非常困難的，特別是在繼電器接觸式控制系統(tǒng)，由于定期開展線路觸點多、線路復(fù)雜、故障率高、檢修周期長，給生產(chǎn)與維護(hù)帶來諸多不便，嚴(yán)重地影響生產(chǎn)。 PLC 是以計算機(jī)技術(shù)為技術(shù)核心的通用自動控制裝置，在各行各業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。 目錄 第一章 概述 ....................................................................................................... 5 銑床的國內(nèi)外研究狀況和發(fā)展趨勢 .............................................................................. 5 機(jī)床改造行業(yè)的產(chǎn)生和和發(fā)展 ...................................................................................... 5 本文的主要工作 .............................................................................................................. 6 第二章 龍門銑床電氣技術(shù)改造方案 ................................................................ 7 龍門銑床概述 ..