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回饋單元PGC在數(shù)控機(jī)床上面的應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間:

2021-12-29
來源:

一 數(shù)控機(jī)床介紹


數(shù)控機(jī)床是數(shù)字控制機(jī)床(Computer numerical control machine tools)的簡稱,是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號(hào)指令規(guī)定的程序,并將其譯碼,用代碼化的數(shù)字表示,通過信息載體輸入數(shù)控裝置。經(jīng)運(yùn)算處理由數(shù)控裝置發(fā)出各種控制信號(hào),控制機(jī)床的動(dòng)作,按圖紙要求的形狀和尺寸,自動(dòng)地將零件加工出來。數(shù)控機(jī)床較好地解決了復(fù)雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題,是一種柔性的、高效能的自動(dòng)化機(jī)床,代表了現(xiàn)代機(jī)床控制技術(shù)的發(fā)展方向,是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。


回饋單元PGC在數(shù)控機(jī)床上面的應(yīng)用


1、數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)

(1)加工精度高。數(shù)控機(jī)床是按數(shù)字形式給出的指令進(jìn)行加工的。目前數(shù)控機(jī)床的脈沖當(dāng)量普遍達(dá)到了0.001,而且進(jìn)給傳動(dòng)鏈的反向間隙與絲杠螺距誤差等均可由數(shù)控裝置進(jìn)行補(bǔ)償,因此,數(shù)控機(jī)床能達(dá)到很高的加工精度。對(duì)于中、小型數(shù)控機(jī)床,其定位精度普遍可達(dá)0.03,重復(fù)定位精度為0.01。

(2)對(duì)加工對(duì)象的適應(yīng)性強(qiáng)。數(shù)控機(jī)床上改變加工零件時(shí),只須重新編制程序,輸人新的程序就能實(shí)現(xiàn)對(duì)新的零件的加工,這就為復(fù)雜結(jié)構(gòu)的單件、小批量生產(chǎn)以及試制新產(chǎn)品提供了極大的便利。對(duì)那些普通手工操作的普通機(jī)床很難加工或無法加工的精密復(fù)雜零件,數(shù)控機(jī)床也能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加工。

(3)自動(dòng)化程度高,勞動(dòng)強(qiáng)度低。數(shù)控機(jī)床對(duì)零件的加工是按事先編好的程序自動(dòng)完成的,操作者除了安放穿孔帶或操作鍵盤、裝卸工件、對(duì)關(guān)鍵工序的中間檢測(cè)以及觀察機(jī)床運(yùn)行之外,不需要進(jìn)行復(fù)雜的重復(fù)性手工操作,勞動(dòng)強(qiáng)度與緊張程度均可大為減輕,加上數(shù)控機(jī)床一般有較好的安全防護(hù)、自動(dòng)排屑、自動(dòng)冷卻和自動(dòng)潤滑裝置,操作者的勞動(dòng)條件也大為改善。

(4)生產(chǎn)效率高。零件加工所需的時(shí)間主要包括機(jī)動(dòng)時(shí)間和輔助時(shí)間兩部分。數(shù)控機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量的變化范圍比普通機(jī)床大,因此數(shù)控機(jī)床的每一道工序都可選用有利的切削用量。由于數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)剛性好,因此,允許進(jìn)行大切削量的強(qiáng)力切削,這就提高了切削效率,節(jié)省了機(jī)動(dòng)時(shí)間。因?yàn)閿?shù)控機(jī)床的移動(dòng)部件的空行程運(yùn)動(dòng)速度快,所以工件的裝夾時(shí)間、輔助時(shí)間比一般機(jī)床少。

數(shù)控機(jī)床更換被加工零件時(shí)幾乎不需要重新調(diào)整機(jī)床。故節(jié)省了零件安裝調(diào)整時(shí)間。數(shù)控機(jī)床加工質(zhì)量穩(wěn)定,一般只做首件檢驗(yàn)和工序間關(guān)鍵尺寸的抽樣檢驗(yàn),因此節(jié)省了停機(jī)檢驗(yàn)時(shí)間。當(dāng)在加工中心進(jìn)行加工時(shí)一臺(tái)機(jī)床實(shí)現(xiàn)了多道工序的連續(xù)加工,生產(chǎn)效率的提高更為明顯。

(5)經(jīng)濟(jì)效益良好。數(shù)控機(jī)床雖然價(jià)值昂貴,加工時(shí)分到每個(gè)零件上的設(shè)備折舊費(fèi)高,但是在單件、小批量生產(chǎn)的情況下:①使用數(shù)控機(jī)床加工,可節(jié)省劃線工時(shí),減少調(diào)整、加工和檢驗(yàn)時(shí)間,節(jié)省了直接生產(chǎn)費(fèi)用;②使用數(shù)控機(jī)床加工零件一般不需要制作專用夾具,節(jié)省了工藝裝備費(fèi)用;③數(shù)控加工精度穩(wěn)定,減少了廢品率,使生產(chǎn)成本進(jìn)一步下降;④數(shù)控機(jī)床可實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用,節(jié)省廠房面積,節(jié)省建廠投資。因此,使用數(shù)控機(jī)床仍可獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。


2、 數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用 數(shù)控機(jī)床有普通機(jī)床所不具備的許多優(yōu)點(diǎn)。其應(yīng)用范圍正在不斷擴(kuò)大,但它并不能完全代替普通機(jī)床,也還不能以經(jīng)濟(jì)的方式解決機(jī)械加工中的所有問題.數(shù)控機(jī)床適合加工具有以下特點(diǎn)的零件:

(1)多品種、小批量生產(chǎn)的零件。

(2)形狀結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的零件。

(3)需要頻繁改型的零件。

(4)價(jià)值昂貴、不允許報(bào)廢的關(guān)鍵零件。

(5)設(shè)計(jì)制造周期短的急需零件。

(6)批量較大、精度要求較高的零件。
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二 數(shù)控機(jī)床改造方案
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1、設(shè)備概況

中山利瓊數(shù)控加工廠節(jié)能改造機(jī)床主要參數(shù)如下:

(1)機(jī)床品牌:億潤.凱特爾 型號(hào):YRX-46A 機(jī)床主軸功率:7.5KW

(2)運(yùn)行周期5秒 剎車時(shí)間1秒 剎車電流12A

(3)電源:380V 50HZ
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2、再生電能的處理

當(dāng)數(shù)控機(jī)床在一個(gè)動(dòng)作完成或一個(gè)工作周期結(jié)束時(shí),機(jī)床的電動(dòng)機(jī)將處于再生發(fā)電狀態(tài)。逆變器中的六個(gè)二極管將傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能回饋到中間直流回路,并引起儲(chǔ)能電容兩端電壓升高。若不采取必要的措施,當(dāng)直流回路電容電壓升到保護(hù)極限值后變頻器將過電壓跳閘。 在高性能的工程型變頻器中,對(duì)連續(xù)再生電能的處理有以下兩種方案:①在中間直流回路設(shè)置電阻器,讓連續(xù)再生電能通過電阻器以發(fā)熱的形式消耗掉,這種方式稱為能耗制動(dòng);② 采用再生整流器方式,將連續(xù)再生電能送回電網(wǎng),這種方式稱為回饋制動(dòng)。

(1)能耗制動(dòng) 能耗制動(dòng)由制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻構(gòu)成。

(2)回饋制動(dòng) 為了實(shí)現(xiàn)把制動(dòng)狀態(tài)的電動(dòng)機(jī)再生發(fā)電能向電網(wǎng)回饋,網(wǎng)側(cè)變流器應(yīng)采用可逆變流器。加能公司推出的IPC-PGC正弦波節(jié)能回饋裝置,它的網(wǎng)側(cè)變流器與逆變器結(jié)構(gòu)相同,采用一塊具有PWM控制方式的電網(wǎng)電壓識(shí)別板。由于采用了PWM控制技術(shù),對(duì)網(wǎng)側(cè)交流電壓的大小和相位可以進(jìn)行控制,可以使交流輸入電流與電網(wǎng)電壓同相位并接近正弦波,傳動(dòng)系統(tǒng)的功率因數(shù)大于0.96,回饋制動(dòng)時(shí)有100%電網(wǎng)回饋能力,而不需要自耦變壓器。

IPC-PGC正弦波節(jié)能回饋裝置可以把電機(jī)調(diào)速等過程中所產(chǎn)生的再生電能回饋到電網(wǎng),避免了采用常規(guī)能耗式制動(dòng)單元因電阻發(fā)熱而造成的能量損耗,從而達(dá)到理想的節(jié)能效果,實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)行。


3、選型配置

1、根據(jù)現(xiàn)場的工況參數(shù),結(jié)合我公司工程改造的經(jīng)驗(yàn),推薦選型如下:
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項(xiàng)目

節(jié)能回饋裝置

額定電流

峰值電流

臺(tái)數(shù)

備注

數(shù)控機(jī)床

PGC4GN

11A

17A

1


保留原來的制動(dòng)單元+制動(dòng)電阻的系統(tǒng),與原來的系統(tǒng)相互冗余。

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4、控制原理


回饋單元PGC在數(shù)控機(jī)床上面的應(yīng)用

回饋單元PGC在數(shù)控機(jī)床上面的應(yīng)用


5、使用案例?中山市某五金加工廠數(shù)控機(jī)床經(jīng)濟(jì)效益測(cè)算:

數(shù)控機(jī)床的耗電量直接由機(jī)床的電機(jī)功率和機(jī)床的持續(xù)運(yùn)行時(shí)間決定,而數(shù)控機(jī)床的持續(xù)運(yùn)行時(shí)間由機(jī)床的運(yùn)行工況即啟停頻率、加速時(shí)間、加工時(shí)間、停機(jī)時(shí)間決定。因此我們根據(jù)數(shù)控機(jī)床的功率、運(yùn)行時(shí)間和運(yùn)行工況系數(shù)進(jìn)行耗電計(jì)算。


耗電計(jì)算
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數(shù)量(臺(tái))

機(jī)床功率(KW)

工況系數(shù)

日運(yùn)行時(shí)間(h)

年運(yùn)行天數(shù)

電價(jià)?(元/度)

單臺(tái)年耗電量(度)

單臺(tái)年電費(fèi)

1

7.5

0.5

16

312

1

18720度

18720元


效益計(jì)算
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數(shù)量(臺(tái))

單臺(tái)年耗電量(度)

節(jié)電率(%)

安裝回饋裝置單臺(tái)機(jī)床年總節(jié)電量

單臺(tái)機(jī)床每年節(jié)約電費(fèi)(元)

1

18720度

35%

6552度

6552元



回饋單元PGC在數(shù)控機(jī)床上面的應(yīng)用

數(shù)控機(jī)床節(jié)能改造現(xiàn)場,安裝電表實(shí)際測(cè)量節(jié)電量
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三、IPC-PGC正弦波節(jié)能回饋裝置產(chǎn)品介紹

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IPC-PGC正弦波節(jié)能回饋裝置是采用加拿大技術(shù)生產(chǎn)制造的低噪聲節(jié)能產(chǎn)品,采用先進(jìn)的算法實(shí)現(xiàn)完全的正弦波能量回饋。其可以將電機(jī)調(diào)速過程中所產(chǎn)生的再生電能回饋至電網(wǎng),避免采用常規(guī)能耗式制動(dòng)單元造成的能量損耗,從而達(dá)到節(jié)能效果。PGC正弦波節(jié)能回饋裝置產(chǎn)品內(nèi)部已經(jīng)安裝有電抗器和噪聲濾波器,可以直接接駁電網(wǎng),不會(huì)對(duì)電網(wǎng)和周邊的電器設(shè)備造成干擾。

目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、伺服控制系統(tǒng)等場合。

其主回路原理圖如4-1圖所示:


回饋單元PGC在數(shù)控機(jī)床上面的應(yīng)用

圖3-1
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當(dāng)數(shù)控機(jī)床或者伺服控制系統(tǒng)的主軸急速剎車時(shí),電動(dòng)機(jī)將處于再生發(fā)電狀態(tài)。逆變器中的六個(gè)二極管將傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能回饋到中間直流回路,并引起儲(chǔ)能電容兩端電壓升高。為了實(shí)現(xiàn)把制動(dòng)狀態(tài)的電動(dòng)機(jī)再生電能向電網(wǎng)回饋,網(wǎng)側(cè)變流器應(yīng)采用可逆變流器。加能公司推出的IPC-PGC電能回饋裝置,采用一塊具有PWM控制方式的電網(wǎng)電壓識(shí)別板。由于采用了PWM控制技術(shù),對(duì)網(wǎng)側(cè)交流電壓的大小和相位可以進(jìn)行控制,可以使交流輸入電流與電網(wǎng)電壓同相位并接近正弦波,傳動(dòng)系統(tǒng)的功率因數(shù)大于0.96,回饋制動(dòng)時(shí)有100%電網(wǎng)回饋能力,而不需要自耦變壓器。


IPC-PGC電能回饋裝置可以把電機(jī)調(diào)速等過程中所產(chǎn)生的再生電能回饋到電網(wǎng),避免了采用常規(guī)能耗式制動(dòng)單元因電阻發(fā)熱而造成的能量損耗,從而達(dá)到理想的節(jié)能效果,實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)行。


當(dāng)電動(dòng)機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)時(shí),電機(jī)產(chǎn)生的電能通過逆變側(cè)的二極管回流到直流母線,當(dāng)直流母線電壓超過一定的值,IPC-PGC電能回饋裝置將啟動(dòng),將直流逆變成交流,通過控制電能回饋裝置的電壓相位和幅值將電能回饋到電網(wǎng),達(dá)到節(jié)能的目的。


此時(shí)能量經(jīng)由逆變部分、回饋部分流向電網(wǎng)。變頻器工作在第二、第四象限。輸出電抗器的主要功能是電流濾波?;仞侂娏骱碗娋W(wǎng)電壓波形如圖4-2所示。


回饋單元PGC在數(shù)控機(jī)床上面的應(yīng)用

圖3-2


IPC-PGC正弦波節(jié)能回饋裝置的主要技術(shù)特點(diǎn):

技術(shù)指標(biāo):

最大機(jī)械能回收功率:12KW

機(jī)械能轉(zhuǎn)換電能效率:70%-95%

電能質(zhì)量:純正弦波,THD < 5% @ 100%負(fù)載

響應(yīng)時(shí)間:10ms(0.01秒)

適配電機(jī):主軸電機(jī)系統(tǒng),伺服電機(jī)系統(tǒng)

極限停機(jī)時(shí)間:0.3秒

正常停機(jī)時(shí)間:1-4秒

適配電壓:360V-460V,50/60HZ,三相

安全和電磁兼容標(biāo)準(zhǔn): EN50178-1997 EN12015-2004 EN12016-2004 EN61000
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項(xiàng)目

規(guī)范

電源

電網(wǎng)電壓

三相340~460Vac

電網(wǎng)頻率

45Hz~65Hz

控制

電流控制方式

矢量控制

輸出控制方式

直流母線電壓預(yù)測(cè)控制

輸出電流波形

正弦波,THD≤5% @100%負(fù)載

回饋起始電壓

590~740 Vdc多檔可調(diào)(三相340~460Vac)

過熱保護(hù)

83℃(IGBT內(nèi)部溫度)

顯示

狀態(tài)指示

電源指示、故障指示、回饋狀態(tài)指示等

安裝環(huán)境

安裝場所

室內(nèi)、海拔不高于1000m(海拔每升高1000 m,須降額10%使用),無陽光直射,無導(dǎo)電性粉塵及腐蝕性氣體。

環(huán)境溫度

-10~40℃,通風(fēng)良好

環(huán)境濕度

90%RH以下(不結(jié)露)

振動(dòng)度

0.5g以下

空氣環(huán)境

無塵埃、陽光直射、腐蝕性氣體、可燃性氣體、油霧、蒸汽、水體等,不含太多鹽分

儲(chǔ)存環(huán)境

環(huán)境溫度

-40~70℃

環(huán)境濕度

5~95%RH

空氣環(huán)境

無塵埃、陽光直射、腐蝕性氣體、可燃性氣體、油霧、蒸汽、水體等,不含太多鹽分

其他

EMC

滿足EN 55022 CLASS A


四 使用IPC-PGC正弦波節(jié)能回饋裝置的優(yōu)點(diǎn)



回饋單元PGC在數(shù)控機(jī)床上面的應(yīng)用

回饋單元PGC在數(shù)控機(jī)床上面的應(yīng)用

回饋單元PGC在數(shù)控機(jī)床上面的應(yīng)用



4 內(nèi)置電抗器與濾波器,即插即用

PGC采用一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),內(nèi)置電抗器及濾波器,用戶無須另行采購


回饋單元PGC在數(shù)控機(jī)床上面的應(yīng)用


5 完全取代電阻制動(dòng)

PGC完全可以取代電阻制動(dòng),把耗能的部件變?yōu)榘l(fā)癲的部件,并可以節(jié)省60%以上的安裝空間。


回饋單元PGC在數(shù)控機(jī)床上面的應(yīng)用


6 操作簡單,減少安裝及培訓(xùn)成本

每一款PGC產(chǎn)品出廠前,都已經(jīng)做好滿足90%以上需求的技術(shù)參數(shù)設(shè)置,可即插即用,同時(shí),為了滿足復(fù)雜的工況需求,用戶也只需簡單的調(diào)節(jié)動(dòng)作閥值,即可確保100%使用。因此,即便您不是技術(shù)專家,您也可以迅速上手操作PGC。


回饋單元PGC在數(shù)控機(jī)床上面的應(yīng)用


7 使用全球電網(wǎng)頻率,應(yīng)用無地域限制

PGC產(chǎn)品THD滿足全球世界的濾波標(biāo)準(zhǔn); EMC/EMI滿足苛刻的EN55022 Class A標(biāo)準(zhǔn);45Hz-65Hz的電網(wǎng)頻率下均可穩(wěn)定工作。 因此,PGC產(chǎn)品應(yīng)用完全不受地域限制


回饋單元PGC在數(shù)控機(jī)床上面的應(yīng)用


五 質(zhì)量保證及服務(wù)承諾


1、質(zhì)量保證


本公司產(chǎn)品自用戶從廠家購買之日起,實(shí)行為期18個(gè)月的免費(fèi)保修期(出口國外/非標(biāo)機(jī)產(chǎn)品除外),并享有有償終身服務(wù)。 但是,如由于下述原因引起的故障,即使在保修期內(nèi)亦作有償修理:


1、由于使用錯(cuò)誤,自行改造及不適當(dāng)?shù)木S修等原因:


2、超過技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求使用:


3、地震、火災(zāi)、雷擊、異常電壓、其它自然災(zāi)害等原因 (未盡事宜詳見《IPC-PGC節(jié)能回饋裝置》保修條款)


2、服務(wù)承諾


1、在質(zhì)保期內(nèi)如果不是因操作不當(dāng)和不可抗力因素而出現(xiàn)故障,我方負(fù)責(zé)進(jìn)行免費(fèi)維修;


2、售后服務(wù)的承諾:服務(wù)2小時(shí)內(nèi)響應(yīng),24小時(shí)內(nèi)抵達(dá)現(xiàn)場服務(wù);


3、超過保修期的修理,在修理后向用戶收取器件費(fèi)用。

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