自動(dòng)深孔鉆孔設(shè)備的改造

杭州蕭山技師學(xué)院 馮啟榮

浙江杭州新月燈具廠有一臺(tái)老舊的自動(dòng)深孔鉆孔設(shè)備無(wú)法正常使用，廠家委托我對(duì)這臺(tái)設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造，對(duì)設(shè)備改造提出以下技術(shù)要求：

（1）首先恢復(fù)設(shè)備的所有功能。

（2）在對(duì)設(shè)備進(jìn)行恢復(fù)功能過(guò)程，改造升級(jí)后的設(shè)備要把完整的電氣原理圖提交給廠家。

（3）改造升級(jí)的費(fèi)用要盡可能的少，要充分利用原來(lái)電氣控制柜內(nèi)的電氣元件，為了增加功能，可以增加部分元器件。改造后系統(tǒng)和原先的設(shè)備相比較，保護(hù)功能只能多不能少。

（4）目前是生產(chǎn)的旺季，改造升級(jí)設(shè)備所用時(shí)間要短。

接受這個(gè)改造升級(jí)任務(wù)后，首先我來(lái)到新月燈具廠找到企業(yè)和我對(duì)接的負(fù)責(zé)人，并讓他帶我到這臺(tái)設(shè)備旁邊，與此同時(shí)讓他通知一下操作這臺(tái)設(shè)備的技術(shù)人員也來(lái)到現(xiàn)場(chǎng)。首先我對(duì)這臺(tái)設(shè)備的整體情況進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)它的機(jī)械部分狀態(tài)都還不錯(cuò)，符合再次使用的技術(shù)要求。另外設(shè)備采用的是繼電控制方式，控制電氣控制柜內(nèi)的大部分電氣元器件由于使用時(shí)間比較長(zhǎng)，大部分元器件都已經(jīng)有破損，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境也不太好，灰塵也比較多，導(dǎo)線上面的標(biāo)注都看不清楚。我咨詢了一下操作這臺(tái)設(shè)備的技術(shù)員，這臺(tái)設(shè)備的相關(guān)技術(shù)資料有沒(méi)有，給我的答復(fù)是所有的紙質(zhì)資料都沒(méi)有。鑒于以上情況，想讓這臺(tái)設(shè)備恢復(fù)所有的功能，并適當(dāng)增加部分功能只能采取對(duì)其控制系統(tǒng)進(jìn)行改造升級(jí)，就是利用控制器PLC取代原來(lái)的控制部分。相當(dāng)于控制柜重新制作一個(gè)，萬(wàn)幸的是，操作這臺(tái)設(shè)備的技術(shù)員對(duì)這臺(tái)設(shè)備的動(dòng)作比較熟悉，動(dòng)作流程也比較清楚。這臺(tái)自動(dòng)深孔鉆孔設(shè)備一共控制三臺(tái)電動(dòng)機(jī)，第一臺(tái)是轉(zhuǎn)盤控制電動(dòng)機(jī)，它是長(zhǎng)時(shí)間單向轉(zhuǎn)動(dòng)的，通過(guò)轉(zhuǎn)盤控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)到指定位置的鉆孔，再和機(jī)械機(jī)構(gòu)相配合實(shí)現(xiàn)在第一種半徑范圍內(nèi)規(guī)則鉆孔；第二臺(tái)電動(dòng)機(jī)是移動(dòng)電機(jī)也是長(zhǎng)時(shí)間單向轉(zhuǎn)動(dòng)的，通過(guò)它的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)到第二種半徑范圍內(nèi)鉆孔；第三臺(tái)電動(dòng)機(jī)原來(lái)采用是繞線式三速電動(dòng)機(jī)，利用它實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆頭速度的控制。這幾臺(tái)電動(dòng)機(jī)動(dòng)作過(guò)程如下，深孔鉆孔設(shè)備啟動(dòng)以后，看轉(zhuǎn)盤電動(dòng)機(jī)是不是在原位，移動(dòng)電動(dòng)機(jī)是不在原位，二臺(tái)電動(dòng)機(jī)都在原位開(kāi)始鉆孔，要是不在原位，首先要讓這二臺(tái)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，直到回到原點(diǎn)為止。轉(zhuǎn)盤電動(dòng)機(jī)在原位，移動(dòng)電動(dòng)機(jī)也在原位開(kāi)始鉆孔，碰到行程開(kāi)關(guān)SQ5，以低速300轉(zhuǎn)/min的速度鉆孔；碰到行程開(kāi)關(guān)SQ6，以中速900轉(zhuǎn)/min鉆孔；碰到行程開(kāi)關(guān)SQ7，以1200轉(zhuǎn)/min高速鉆孔，再鉆孔2s，鉆孔動(dòng)作完成；鉆頭返回碰到行程開(kāi)關(guān)SQ5，再運(yùn)行1s，鉆頭退回結(jié)束。鉆頭退回后，轉(zhuǎn)盤電機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，碰到轉(zhuǎn)盤工作位行程開(kāi)關(guān)SQ2，轉(zhuǎn)盤電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，重復(fù)鉆孔動(dòng)作，一直到再次碰到轉(zhuǎn)盤電動(dòng)機(jī)原點(diǎn)控制開(kāi)關(guān)，到此為止，第一種半徑范圍內(nèi)規(guī)則鉆孔動(dòng)作完成。移動(dòng)電動(dòng)機(jī)開(kāi)始動(dòng)作移動(dòng)到下下一個(gè)工作半徑范圍內(nèi)規(guī)則鉆孔，重復(fù)上面的動(dòng)作，直到第二種半徑范圍內(nèi)規(guī)則鉆孔動(dòng)作完成。通過(guò)操作技術(shù)人員的介紹，我大體上了解了這臺(tái)設(shè)備的整個(gè)工作過(guò)程。

由于這臺(tái)設(shè)備大部分電氣元器件使用時(shí)間比較長(zhǎng)，有破損，利用這一次改造的機(jī)會(huì)全部進(jìn)行更換。控制轉(zhuǎn)盤電動(dòng)機(jī)接觸器和熱繼電器各一個(gè)；控制移動(dòng)電動(dòng)機(jī)接觸器和熱繼電器各一個(gè)；原來(lái)控制開(kāi)關(guān)、位置控制開(kāi)關(guān)和降壓變壓器都無(wú)明顯的損壞，仍然繼續(xù)使用。對(duì)原來(lái)使用的繞線式三速電動(dòng)機(jī)變成變頻電動(dòng)機(jī)，利用變頻器來(lái)控制它的速度。最終形成的電氣原理圖如圖1所示。

圖1 自動(dòng)深孔鉆孔設(shè)備電氣原理圖

按照?qǐng)D1完成設(shè)備的接線，根據(jù)技術(shù)人員描述的設(shè)備的工作流程，加上我對(duì)這臺(tái)設(shè)備理解，最終形成以下的動(dòng)作過(guò)程。按下啟動(dòng)按鈕，設(shè)備開(kāi)始運(yùn)行，首先判斷轉(zhuǎn)盤電動(dòng)機(jī)和移動(dòng)電動(dòng)機(jī)是不是在原位，不在原位，按下啟動(dòng)按鈕這二臺(tái)電動(dòng)機(jī)開(kāi)始回原位，只有這二臺(tái)電動(dòng)機(jī)全部在原位，且轉(zhuǎn)盤電動(dòng)機(jī)和移動(dòng)電動(dòng)機(jī)都處于停止?fàn)顟B(tài)，旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)才能帶鉆頭進(jìn)行鉆孔操作。碰到正向限速開(kāi)關(guān)SQ5，電動(dòng)機(jī)以一個(gè)較低的速度300轉(zhuǎn)/min的速度鉆孔，由于原來(lái)繞線式電動(dòng)機(jī)變成了變頻電動(dòng)機(jī)，低速時(shí)變頻器控制速度的參數(shù)設(shè)對(duì)應(yīng)的頻率為10HZ；碰到行程開(kāi)關(guān)SQ6，以中速900轉(zhuǎn)/min鉆孔，變頻器控制速度的參數(shù)設(shè)對(duì)應(yīng)的頻率為30HZ；碰到行程開(kāi)關(guān)SQ7，以1200轉(zhuǎn)/min高速鉆孔，變頻器控制速度的參數(shù)設(shè)對(duì)應(yīng)的頻率為40HZ；通過(guò)程序來(lái)控制PLC的輸出，再由PLC的輸出去控制變頻器，從而實(shí)現(xiàn)正向的低速、中速、高速鉆孔，高速鉆孔2s后，鉆孔動(dòng)作完成，變頻電動(dòng)機(jī)反向以40HZ速度快速返回，碰到行程開(kāi)關(guān)SQ5，再過(guò)1s鉆孔返回動(dòng)作完成。此時(shí)轉(zhuǎn)盤電動(dòng)機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，去下一個(gè)鉆孔位置，碰到SQ2，轉(zhuǎn)盤電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，變頻電動(dòng)機(jī)開(kāi)始工作，再次執(zhí)行鉆孔操作，重復(fù)以上動(dòng)作，直到轉(zhuǎn)盤電動(dòng)機(jī)再次碰到SQ1，則第一個(gè)工作半徑內(nèi)所有的深孔都已經(jīng)加工好了，移動(dòng)電動(dòng)機(jī)開(kāi)始移動(dòng)到碰到SQ4，此時(shí)到了第二個(gè)工作半徑區(qū)域內(nèi)鉆孔，重復(fù)以上動(dòng)作，開(kāi)始鉆孔直到再次碰到SQ1，則第二個(gè)工作半徑內(nèi)所有的深孔都已經(jīng)加工好了。整個(gè)加工工作完成，等準(zhǔn)備完成后，再次按下啟動(dòng)按鈕重新開(kāi)始自動(dòng)鉆孔。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)了問(wèn)題時(shí)，按下停止按鈕SB2，或者設(shè)備有過(guò)載，則所有電動(dòng)機(jī)自動(dòng)停止運(yùn)行。

由于篇幅的關(guān)系，對(duì)應(yīng)的控制程序就不提供。將符合設(shè)計(jì)思路的控制程序下載到PLC后，讓企業(yè)的技術(shù)人員過(guò)來(lái)操作，直到設(shè)備的動(dòng)作完全符合他的要求為止，到此設(shè)備所有的功能已經(jīng)恢復(fù)；改造后的電氣原理圖如1所示，也提交給了企業(yè)操作技術(shù)人員；整個(gè)改造升級(jí)過(guò)程中，我在原來(lái)電氣控制柜當(dāng)中，更換了二個(gè)交流接觸器，二個(gè)熱繼電器，一個(gè)仿三菱PLC帶調(diào)速功能模塊，一個(gè)變頻電動(dòng)機(jī)，其他的東西仍然在使用，對(duì)整個(gè)控制電氣柜的改變也不是很大，設(shè)備原先各種保護(hù)都存在，且在程序當(dāng)中增加自動(dòng)回原位功能和設(shè)備過(guò)載自動(dòng)停機(jī)功能；整個(gè)改造完成用了二個(gè)工作日，用時(shí)也比較短。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的試運(yùn)行，設(shè)備比較穩(wěn)定，符合設(shè)計(jì)要求。