摘要：T2670G鏜床是60年代初期由蘇聯(lián)引進的重型機床，主軸直徑200MM，最大鏜孔深度1800MM，該機床適用于鉆孔、擴孔、取芯鉆（用空心鉆鉆削）及鉸孔，以及進行平面加工，銑削平面、帽和進行線切割（螺紋加工），擔負著我公司大件加工的生產(chǎn)任務。

關(guān)鍵詞：鏜床；機組

1機床的主傳動是由一臺59KW直流電動機拖動，并由一臺65KW直流發(fā)電機供電，主軸、徑向刀架和上滑板分別由兩臺6.6KW直流電動機拖動，主軸箱和下滑板分別由兩臺9KW直流電動機拖動，它們由一臺13KW直流發(fā)電機供電，主傳動和進給傳動都分別采用交磁放大機作為調(diào)節(jié)控制器的拖動系統(tǒng)，電氣線路采用繼電器控制方式，使用幾十年后，由于元件老化，（有些已無備件），近幾年故障頻繁，影響設備的正常生產(chǎn)。為此我公司按照節(jié)能、穩(wěn)定、可靠、安全的原則，并考慮應用新技術(shù)的可能性，綜合大修進行技術(shù)改造，使設備在大修改造后，各種性能指標不低于修前水平。為此我們提出了電氣改造的具體方案：

原有的機組供電，采用兩臺交流電動機拖動直流發(fā)電機，總功率為90KW，能耗、維修量和噪音都大，改用可控硅整流調(diào)速裝置代替，主傳動采用6RA27-V57（400V，250A）裝置，進給采用兩套KSA23（400V，60A）裝置。

原控制線路中各種繼電器近百個，維修量大，故障多，現(xiàn)采用日本OMRON可編程控制器(CQM1H-CPU21)作為電氣控制。

原5套直流電動機使用30多年，整流子及碳刷磨損嚴重，特性變軟，現(xiàn)采用最新Z4系列電機(測速機與電機同軸連接)代替。

利用上述驅(qū)動裝置及可編程控制器，設計符合機床要求的全套電氣圖紙(包括電氣原理圖、電柜配線圖、機床電氣安裝圖、懸掛按鈕站接線圖及電氣設備明細表等)。

原5個坐標10個方向全部增設數(shù)字顯示。主軸及徑向刀架采用軸環(huán)表數(shù)字顯示，主軸箱及上下滑板采用SF32感應同步器數(shù)字顯示。

制作新的懸掛按鈕站及面板，更換原懸掛按鈕站所有按鈕和轉(zhuǎn)換開關(guān)。

電氣原理框圖如下：

原理簡述：

以PLC為控制中心，利用模擬量及開關(guān)量，完成在CPU及外圍設備對直流主軸及各部分進給電機的調(diào)速等邏輯動作控制。下面就各部分做詳細闡述。

2主傳動調(diào)速系統(tǒng)

T2670G鏜床的主傳動是由一臺75KW的直流電動機拖動。

電機參數(shù)如下：Z4-225-11 1000/2000轉(zhuǎn)/分

電樞：400V 193A

勵磁：180V，14.2A

根據(jù)電動機參數(shù)，我們選用了6RA27-V57（400V，250A）的可控硅整流調(diào)

速系統(tǒng)，下面對該調(diào)速系統(tǒng)作簡略說明：

6RA27系列調(diào)速裝置系全數(shù)字化的可控硅直流調(diào)速裝置，該裝置所有的開環(huán)和閉環(huán)功能-從斜坡函數(shù)發(fā)生器到觸發(fā)裝置-幾乎所有的功能都由一個16位的微處理器來實現(xiàn)，因此具有其它采用模擬電路的調(diào)速裝置所不能比擬的優(yōu)點。6RA27-V57系列可控硅整流調(diào)速裝置是一個三相、四象限、全數(shù)字化的、電樞可逆的邏輯無環(huán)流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。該裝置將直流電供給功能為1-450KW的他激直流電動機的電樞和磁場，借助于電樞電流反向使電動機在四個象限內(nèi)運行。電動機的調(diào)速是無級的，并且分為兩個區(qū)域，即低于額定轉(zhuǎn)速采用恒力矩方式，高于額定轉(zhuǎn)速采用弱磁調(diào)速（即恒功率調(diào)速）。

6RA27-V57系統(tǒng)的電氣特點：

該裝置除了上述一般性能外，還具有它獨特的電氣特點：

V57系統(tǒng)為使電動機在啟動時減少轉(zhuǎn)速的超調(diào)量和制動時限制電動機的火花，采用了外限幅電路（即轉(zhuǎn)速限幅電路）。使得速度調(diào)節(jié)器的輸出限幅值變化規(guī)律隨速度的一次函數(shù)變化。

系統(tǒng)中速度調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器都采用比例與積分分開的P-I調(diào)節(jié)器，使整機調(diào)整較為方便。

6RA27-V57系統(tǒng)在提高可靠性方面的措施：

系統(tǒng)可靠性高，除了有一般的超速保護、弱磁保護、過流保護、缺相保護等外，還設置了欠壓保護和相位保護，最大的特點是采用了填充式的雙脈沖制，還具有快速性高的特點。

36RA27-V57工作原理：

主回路采用三相橋式反并聯(lián)電路；勵磁回路為單相半控橋電路，因此可實現(xiàn)額定轉(zhuǎn)速以下電壓調(diào)速，額定轉(zhuǎn)速以上的弱磁調(diào)速的功能。借助于邏輯無環(huán)流可逆方式，可以四象限運行?？刂撇糠钟梢粋€16位的微處理器構(gòu)成。裝置的全部功能由微處理器及接口電路實現(xiàn)，所有參數(shù)的更改均有一個鍵盤和顯示單元來完成。

主傳動電氣原理圖，在懸掛按鈕站上，用模擬電位器實現(xiàn)主傳動調(diào)速，依靠正反轉(zhuǎn)按鈕來確認模擬電位器調(diào)速生效，其他按鈕完成機床最基本得一部分操作功能。

４進給傳動調(diào)速系統(tǒng)

T2670G鏜床的進給傳動由四臺直流電動機拖動。電動機參數(shù)如下:

上滑板主軸電動機：Z4-112/4-1 11KW 3000轉(zhuǎn)/分

電樞：440V 28.9A 勵磁：180V 2.39A

下滑板主軸箱電動機：Z4-132-1 18.5KW 3000轉(zhuǎn)/分

電樞：440V 47.4A 勵磁：180V 2.39A

根據(jù)機械加工要求及電動機的參數(shù)，我們選用了KSA23（220V，60A）的可控硅整流調(diào)速裝置，下面對該系統(tǒng)作簡略說明:

KSA23直流調(diào)速裝置是一種單閉環(huán)邏輯無環(huán)流電樞可逆的調(diào)速系統(tǒng)，該系統(tǒng)的調(diào)速裝置，具有調(diào)速范圍寬(1:10000)，低速性能好，響應快，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，可靠性高，體積小，重量輕，易于操作，便于維修等特點. 該裝置采用一個帶并聯(lián)限流環(huán)節(jié)的速度調(diào)節(jié)器，還設有相序監(jiān)視、相位監(jiān)視、欠電壓監(jiān)視等檢測電路。

主回路采用三相橋式反并聯(lián)電路，借助于邏輯無環(huán)流可逆方式，可以四象限運行。

５ 用OMRON可編程控制器(CQM1H-CPU21)改造鏜床電氣系統(tǒng)。

主控PLC選用OMRON SYSMAC CQM1H型，CQM1H是一種功能完善的緊湊型PLC，能為分散控制等提供高性能機器控制，利用先進的內(nèi)裝板（包括高速計數(shù)器板、串行通信板、脈沖I/O板、模擬量I/O板等）可靈活地配置系統(tǒng)，通過中央個人計算機監(jiān)控PLC操作、編輯PLC程序、及讀/寫PLC數(shù)據(jù)等，以及Windows環(huán)境下的CX-Programmer編程軟件，具有高效的軟件開發(fā)能力，程序容量、DM容量和I/O點數(shù)都較同類產(chǎn)品優(yōu)越，且性能穩(wěn)定，是一款性價比極高的工程型中小型PLC產(chǎn)品。

T2670G鏜床選用CQMIH-CPU21為主控CPU，選用模擬量I/O作為與6RA27-V57、KSA23直流調(diào)速系統(tǒng)進行模擬量交換，實現(xiàn)各部分直流電機的速度給定及實際速度的測取。

通過調(diào)試及運行，主傳動、進給傳動起制動及調(diào)速性能都很好，PLC運行也很好，各項性能指標都達到或超過原設計的工藝要求，取得了很好的經(jīng)濟效益。