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八米外园磨床改造

八米外园磨床改造

2005/10/24 16:11:00
摘要:   为了提高产品的质量,以及生产设备可以节能、安全、稳定的运行.随着高新技术的发展、PLC、变频器在工业上的应用越来越广泛,并取得了很好的效果.本人采用三菱PLC系统代替以前的继电器系统.砂轮电机采用变频器控制.另增加磁力泵清除冷却液中的铁粉.经改造以后,产品质量有了明显提高.操作者操作方便,整机性能稳定,工作效率大大提高. 关键词: PLC 变频器 节能   本机床(H169型专用磨床)最大磨削直径500mm,最长的磨削长度8000mm.在我公司主要用于磨削各种细长轴类工件,也叫哥林柱.此类产品在公司很多,且利润也相当高.由于此机床是上海机床厂八十年代初期产品.头架、拖板均采用直流电机,分别为三相可控硅、单相可控硅调速系统,所以继电系统相当复杂.使用多年以后,系统稳定性差、故障多.砂轮电机是采用星形起动-三角形运行,只有一种转速.既浪费能源又不能很好地满足生产需要.由于机加工行业外园磨床加工的产品种类繁多,工件大小尺寸不同,要求加工精度各异.另外砂轮外径也在不断发生变化.按磨削规范:砂轮线速度为35~45m/s;工件的线速度为1/60~1/80的砂轮线速度.所以单纯调整工件的线速度是不能调整到理想状态.又由于电网电压有一定的波动、细长轴类加工过程中会产生应力弯曲.在磨削过程中会产生砂轮的进给力矩不同,相应的产生振刀纹或烧纹等.因此造成本机床生产效率低、精密度低等.磨削工作会产生大量的磨泥(以细铁粉为主)给操作人工作、清洁带来很多不便.由于上述原因,本机床不能高效地生产出高精密度、高光洁度、高质量的产品.   随着高新科技的发展,PLC、变频器的广泛应用.带来巨大的社会效益.PLC系统可以平均无故障工作达2万小时以上.变频器可以保持电动机恒转速、恒转矩、过载能力强的特点.   根据上述情况,本人从技术上、经济上考虑打算对本机床的三个方面进行改造.(一)用PLC系统代替原来的继电器控制系统.(二)用变频器来给砂轮电机调速替换原来的星形起动-三角形运行.(三)增加磁力泵.   〈A〉PLC的选择,应用.本人选用了三菱FXon-40MR型.这种PLC的功能比较强大,且为继电器输出.输入有X0~X7、X10~X17、X20~X27,输出有Y0~Y7、Y10~Y17.各方面都相当适合本机床.PLC的控制逻辑:本机床共有温泵、润滑泵、冷却泵、砂轮电机、头架电机、新增的磁力泵总共七个电机.整机工作须在油泵、润滑泵、冷却泵热继电器没有动作;以及油泵、润滑泵运转以后的情况下.且砂轮电机拖板电机还必需在润滑油的压力达到要求的情况下才可以工作.根据工作的要求,控制系统可分为三个部分.一、点动控制部分.可以任意点动砂轮电机、头架电机、拖板电机、冷却泵.此时拖板电机不受限位开关的控制.另外,还有手动控制可以通过闭合手动离合器的同时松开刹车离合器进行手摇移动拖板.二、砂轮修整控制部分.砂轮在使用过程中经常需要修整.控制的过程是砂轮向前运动的同时,砂轮电机、冷却泵自动运转.按下拖板工作按钮向左(向右)以后拖板在限位开关的配合作用下带着修砂轮用的金刚石做往复运动.三、执行磨削工作控制部分.磨削工作又分成3种情况:1.向左单向进刀,向右快速返回.2.向右单向进刀向左快速返回.3.双向进刀,无论那种情况在换向时,首先是由电磁感应器发出换向信号,拖板电机降速,接着碰到限位开关后停止.停止时间的长短通过调整操作面板上的时间继电器,根据生产的需要进行调节.自动进刀、手动进刀靠推动机械挂轮转换..   下面是I/O端口分配情况. X0 分布在各处的停止按钮串在一起 X1 分别为油泵、润滑泵、冷却泵热继电器的常闭触点串在一起 X2 起动按钮 X3 点动 X4 自动 X5 俢砂轮程序启动 X6 头架开关 X7 拖板向左 X10 拖板向右 X11 手动拖板 X12 砂轮架进(退) X13 冷却泵开关 X14 砂轮电机开关 X15 润滑压力开关触头 X16 拖板向左限位 X17 拖板向右限位 X20 拖板向左运动时进刀 X21拖板向右运动时进刀 X22 拖板向左、向右双向进刀 X23 拖板换向停留的时间 Y0 油泵、润滑油、磁力泵 Y1 头架电机 Y2 拖板向左(电机正转) Y3 拖板向右(电机反转) Y4 拖板工进离合器 Y5 拖板快进离合器 Y6 拖板刹车离合器 Y7 拖板手动离合器 Y10 砂轮架进(退)电磁阀 Y11 冷却泵 Y12 砂轮电机 Y13 自动进刀电磁阀 Y14 头架点动   输入、输出I/o分配图、PLC梯形图见附图   〈B〉变频器的选择,设置.根据砂轮电机功率、负载特等等方面 的情况,本人选用了带自动转矩提升的通用型变频器(东元Speecon-7200MA,15KW).额定电压三相380V,输出电流32A.频率控制0.5~400HZ,过负载能力150%/60S.具有自动转矩提升功能,柔性PWM控制.根据生产的需要把变频器设置为外部控制.由接触器触头闭合使变频器正转运行,外接电位器进行频率调整.考虑到主轴的寿命,材料和组成不同砂轮对转速的要求不一样,工作时对砂轮的线速度的要求等等方面的原因.变频器的最高频率设定为60HZ,最低频率设定为35HZ,基准频率为50HZ.基频以下采用恒磁通U1/F1=常数调速,基频以上采用恒功率U1/√F1=常数调速.考虑砂轮电机起动时惯性,拖板、头架的直流电机起动特性,提高生部效率,以及砂轮停止时需甩水的特点,设置变频器的起动时间为10S,停止时刹车时间为15S.    变频器的接线图见附图(整机主电路图).   本人通过对公司H169型八米磨床的分析, 结合本公司磨削加工的 特点、要求进行改造.动用PLC、变频器技术使问题得到很好地解决.改造以后,机床操作工能得心应手地、高效地加工高精密的合格产品.为公司带来巨大的利润和提高公司在同行业的竞争能力.   合理地运用新技术,可以推动整个社会的经济高速发展.   致谢:傅学胜工程师 杨金波先生 参考文献: 1上海机床厂 H169型八米外园磨床《使用说明书》 2 刘守操 余文烋 梁志坤 刘结成 许振茂 《可编程序控制器与变频技术》 3 扬建东 田春林等著《高速研磨技术》 附图:
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