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關鍵詞：龍門銑床的變頻調速，變頻器容量計算，變頻器參數設置
一. 概述
龍long門men銑xi床chuang是shi加jia工gong較jiao大da型xing工gong件jian的de機ji加jia設she備bei，其qi電dian器qi控kong製zhi係xi統tong包bao括kuo工gong作zuo台tai的de主zhu傳chuan動dong和he進jin給gei機ji構gou的de邏luo輯ji控kong製zhi兩liang大da部bu分fen。河he南nan焦jiao作zuo邁mai科ke公gong司si有you一yi台tai龍long門men銑xi床chuang，從cong70年nian代dai至zhi今jin使shi用yong了le多duo年nian。龍long門men銑xi床chuang的de工gong作zuo台tai主zhu傳chuan動dong采cai用yong直zhi流liu可ke逆ni調tiao速su拖tuo動dong方fang式shi。早zao期qi的de直zhi流liu調tiao速su控kong製zhi係xi統tong由you分fen立li元yuan件jian構gou成cheng，使shi用yong了le若ruo幹gan年nian以yi後hou，故gu障zhang率lv明ming顯xian上shang升sheng，維wei修xiu工gong作zuo量liang量liang不bu斷duan增zeng大da，故gu障zhang停ting工gong工gong時shi急ji劇ju上shang升sheng，已yi經jing嚴yan重zhong影ying響xiang生sheng產chan的de正zheng常chang進jin行xing。原yuan來lai的de直zhi流liu調tiao速su係xi統tong已yi經jing淘tao汰tai了le，沒mei有you可ke能neng對dui直zhi流liu調tiao速su係xi統tong換huan新xin處chu理li，進jin行xing技ji術shu改gai造zao是shi必bi然ran的de選xuan擇ze。
二. 改造方案
對直流調速係統改造，如果保留直流電機，調速係統可用數字式可控矽直流調速係統，如歐陸590A，西門子6RA70，ABB DCS400deng。zhezhongfangandeyoudianjiushiliyongyuanyoudezhiliudianji，jingjishangbijiaosheng，danquedianyeshimingxiande，qiquedianshizhiliudianjijiaojiaoliuyibushulongdianjideweihugongzuoliangda，tebieshishiyongleduoniandezhiliudianji，zhengliuzimosunyanzhong，weixiuhuafeigengduo。lingyizhongfanganjiucaiyongjiaoliutiaosuxitong，jiangzhuchuandongzhiliudianjihuanweijiaoliuyibushulongdianji，tiaosukongzhixitongshiyongbianpinqi。zhezhongfangandequedianshichuxuyaobianpinqiwai，haixuyaojiangzhiliudianjihuanweijiaoliudianji，gaizaodefeiyongxiangduigaoyixie，danshi，jiaoliudianjijiegoujiandan，weihuliangxiao，bianpinqixingnengyouliang，bianyushixianzuiyoukongzhi。bijiaoliangzhongfangandeyouliehou，xuanzeyongjiaoliutiaosudegaizaofangan。
三. 龍門銑床工作台運動過程
龍門銑床工作台的拖動屬於平穩快速的運動係統，工作台的工作流程如圖1所示：
 圖1 龍門銑床工作台工作流程圖
圖中表示了銑床工作台工作銑削行程和返回過程的變化。0~t1銑床工作台空行程起動；t1~ t2銑床工作台以穩定速度n1運轉；t2~ t3銑床工作台帶銑削負載加速；t3~ t4銑床工作台以穩定速度n2運轉；t4~ t5銑床工作台減速；t5~ t6銑床工作台保持n3速度條件下刀具離開工件；t6~ t7銑床工作台減速到零；t7~ t10銑床工作台反向加速到高速運轉製動後返回原加工位置，由此在重複上麵所述的銑削循環。
四. 龍門銑床的變頻改造
1. 變頻器的選型和容量的計算-
變頻器的選型要根據交流電機的容量，交流電機的容量的選擇又要以直流電機為參考依據。原工作台直流電機參數為：PN=18.5kW，nN=1000r/min，與此相對應的交流電機PN=18.5kW，nN=970r/min，龍(long)門(men)銑(xi)床(chuang)經(jing)常(chang)工(gong)作(zuo)在(zai)低(di)速(su)加(jia)工(gong)狀(zhuang)態(tai)，為(wei)保(bao)證(zheng)加(jia)工(gong)質(zhi)量(liang)，要(yao)求(qiu)電(dian)機(ji)低(di)速(su)時(shi)轉(zhuan)矩(ju)大(da)，考(kao)慮(lv)到(dao)交(jiao)流(liu)電(dian)機(ji)的(de)機(ji)械(xie)特(te)性(xing)，在(zai)選(xuan)擇(ze)交(jiao)流(liu)電(dian)機(ji)時(shi)適(shi)當(dang)增(zeng)大(da)容(rong)量(liang)。本(ben)例(li)交(jiao)流(liu)電(dian)機(ji)選(xuan)為(wei)22kW 6極鼠籠電機。
電(dian)機(ji)容(rong)量(liang)確(que)定(ding)後(hou)，可(ke)直(zhi)接(jie)選(xuan)擇(ze)變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)容(rong)量(liang)。龍(long)門(men)銑(xi)床(chuang)工(gong)作(zuo)台(tai)為(wei)恒(heng)轉(zhuan)矩(ju)負(fu)載(zai)，要(yao)求(qiu)起(qi)動(dong)和(he)低(di)速(su)力(li)矩(ju)大(da)，最(zui)好(hao)選(xuan)用(yong)矢(shi)量(liang)控(kong)製(zhi)變(bian)頻(pin)器(qi)，選(xuan)用(yong)希(xi)望(wang)森(sen)蘭(lan)公(gong)司(si)生(sheng)產(chan)的(de)SB61G變頻器。該變頻器采用先進的無速度傳感器矢量控製算法，功能齊全，在各種行業中應用自如。可以選擇V/f開環、V/f閉環、無PG矢量控製和有PG矢量控製方式；可選用鍵盤和外部端子，功能端子的操作方式，並有RS485串行通訊口，便於與計算機組網控製。在設計中進行可靠性設計，電磁兼容設計，穩定性分析等，具有非常優良的性能。本例選用森蘭SB61G22KW變頻器。考慮到銑床工作台返回行程時間比較短，慣性較大，需要配用製動單元和製動電阻，製動電阻按100%製動轉矩時的標準配置30Ω，5kW，考慮到製動比較頻繁，適當加大電阻的容量到10kW。
常chang規gui設she計ji的de自zi冷leng式shi交jiao流liu異yi步bu電dian動dong機ji，在zai額e定ding工gong況kuang及ji規gui定ding的de環huan境jing溫wen度du範fan圍wei內nei，是shi不bu會hui超chao過guo額e定ding溫wen升sheng的de。但dan在zai變bian頻pin調tiao速su後hou自zi冷leng式shi交jiao流liu異yi步bu電dian動dong機ji在zai20Hz頻pin率lv以yi下xia運yun行xing時shi，轉zhuan子zi自zi帶dai風feng扇shan的de風feng力li減jian低di，電dian機ji的de散san熱re性xing能neng變bian差cha，如ru果guo在zai恒heng轉zhuan矩ju負fu載zai條tiao件jian下xia長chang期qi運yun行xing時shi電dian機ji會hui過guo熱re。因yin此ci，對dui長chang期qi低di速su運yun行xing的de電dian機ji需xu加jia恒heng速su風feng扇shan降jiang溫wen。加jia恒heng速su風feng扇shan的de方fang法fa是shi將jiang交jiao流liu異yi步bu電dian動dong機ji的de尾wei罩zhao卸xie下xia，在zai尾wei罩zhao上shang挖wa一yi個ge與yu軸zhou流liu風feng機ji相xiang適shi應ying的de圓yuan孔kong，使shi其qi軸zhou流liu風feng機ji裝zhuang好hao後hou，所suo吹chui出chu的de風feng能neng全quan部bu到dao電dian機ji的de後hou端duan蓋gai上shang，經jing機ji殼ke導dao流liu片pian導dao流liu到dao電dian機ji機ji身shen的de各ge個ge方fang向xiang上shang，使shi之zhi能neng對dui電dian機ji各ge個ge部bu分fen都dou能neng均jun勻yun冷leng卻que。軸zhou流liu風feng機ji的de電dian源yuan用yong220V市電。
2. 變頻器功能的設定
從龍門銑床工作台工作流程圖可見，工作台的運行速度有4段，即n1、、n2、n3和返回運行速度。設SB61S22KW變頻器為多段速度控製方式，變頻器的多端頻率控製輸入端子為X1，X2，X3，X4;多段速度的頻率值由所加工的工件決定，加、減速的時間，由功能代碼F009，F010，F631-F636決定.qikongzhixinhaoquzixichuangwuchudiankaiguan，zhiyaoxichuanggongzuotaiyundongdaoxiangyingdeweizhi，wuchudiankaiguanshuchuxinhaosongdaobianpinqixiangyingdeshuruduankoushang，bianpinqijiujiasu、減速、反向或恒速運行。
3. PLC的應用
由於控製線路和低壓元器件老化，在對龍門銑床工作台主傳動變頻調速改造的同時，對銑床的控製線路進行改造。用PLC可大大的減少控製電路的複雜性，並可減低成本。PLC選用HOLLIAS-LEC G3 40點PLC，編程方式為梯形圖，比較簡單，不再贅述。
五. 後記
我國70年(nian)代(dai)以(yi)前(qian)生(sheng)產(chan)的(de)機(ji)床(chuang)，需(xu)要(yao)調(tiao)速(su)時(shi)采(cai)用(yong)變(bian)速(su)箱(xiang)機(ji)械(xie)換(huan)檔(dang)調(tiao)速(su)方(fang)式(shi)或(huo)采(cai)用(yong)直(zhi)流(liu)調(tiao)速(su)方(fang)式(shi)。直(zhi)流(liu)電(dian)源(yuan)的(de)獲(huo)得(de)是(shi)使(shi)用(yong)交(jiao)流(liu)電(dian)動(dong)機(ji)帶(dai)動(dong)直(zhi)流(liu)發(fa)電(dian)機(ji)，發(fa)出(chu)的(de)直(zhi)流(liu)電(dian)驅(qu)動(dong)直(zhi)流(liu)電(dian)動(dong)機(ji)調(tiao)速(su)運(yun)行(xing)。70年nian代dai後hou，可ke控kong矽gui整zheng流liu器qi出chu現xian後hou，直zhi流liu調tiao速su省sheng去qu了le交jiao流liu電dian動dong機ji帶dai直zhi流liu發fa電dian機ji的de環huan節jie，效xiao率lv大da幅fu度du的de提ti高gao，運yun行xing噪zao聲sheng極ji大da的de下xia降jiang。隨sui著zhe變bian頻pin技ji術shu的de發fa展zhan和he完wan善shan，變bian頻pin器qi的de性xing能neng不bu斷duan的de提ti高gao，而er價jia格ge不bu斷duan下xia降jiang，已yi逐zhu步bu取qu代dai直zhi流liu調tiao速su係xi統tong。通tong過guo其qi外wai圍wei少shao數shu幾ji個ge端duan子zi，就jiu可ke以yi實shi現xian對dui機ji床chuang全quan範fan圍wei的de控kong製zhi，且qie變bian頻pin器qi內nei部bu有you較jiao完wan善shan的de保bao護hu功gong能neng，無wu需xu在zai設she計ji控kong製zhi電dian路lu時shi考kao慮lv保bao護hu電dian路lu，既ji簡jian化hua了le電dian路lu又you降jiang低di了le成cheng本ben。
通過對龍門銑床工台拖動係統的改造，使用了PLC和變頻器，用交流調速係統取代直流調速係統，簡化了設備的控製線路，故障率幾乎下降到零，實現了可靠、快速、靈活的控製，使工件的銑削質量和工作效率都有明顯的提高。
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