W—25旋槽機電氣系統的改造設計

張玉林

摘 要：旋槽機是管件加工機床中的新生兒。它與傳統的端末機相比具有精度高、效率快、機床體積小等特點。并且在加工方式由以前的冷沖壓加工轉變為靈活性很高的旋轉壓軋式加工，是機電一體化技術集成度很高的產品。

關鍵詞：旋槽機；三菱FX1N-40MR；中間繼電器；滾輪機構；PLC；梯形圖。

本機為管端成型機一種，其工作原理是將材料固定在夾模上，使用連接油缸的旋轉滾輪在管端旋轉壓入成型；主要由夾模、旋轉滾輪、機座、管料定位等組件構成。管材加工技術在汽車工業、空調工業、航空航天工業中具有舉足輕重的地位。旋槽機是在管材加工中運用最廣的機械。旋槽機憑其加工精度高，機型體積小、經濟性高的特點在未來管型加工領域是未來發展的方向。本文就針對W-25系列旋槽機的原理對其系統進行改造設計。

1 旋槽機工作原理：

旋槽機的工作機構如圖1-1所示：

旋槽機主要靠滾輪機構即圖中φ25的模具旋轉、擠壓定位在中心的鋁管從而達到加工成型的目的。

它是一種數學極限思維的一種實際應用。因為三個滾輪與管件相接觸的是三個點--- ---三個切點。連接這三點則形成一個三角形，而三角形的中心點為管件的中心點。當一個三角形繞這它的中心點以無限的速度旋轉的時候這個三角形就近似的看成一個圓。因為 A，B，C三個點是滾輪與管件相切的三個點，所以這時候可以近似看成圓。

2 旋槽機的結構

旋槽機的實物圖它是由機械結構、液壓系統、氣動控制系統、電氣控制系統等部分組成。

3 旋槽機的電氣系統的設計

3.1 電氣控制系統的電器選型

旋槽機是采用PLC進行控制，相對于傳統的接觸器繼電器控制而言它可以減少接線量減少人的工作強度。便于根據生產的實際情況調整生產的控制流程。與單片機控制而言除了便于根據實際生產情況調整生產的控制流程外而且更加便于進行系統的維護。因為普通的電氣技術人員就可以對PLC進行編程調試。而在中國目前而言三菱的PLC運用相對而言比較廣泛點。所以我們就選用三菱的PLC。考慮到企業的生產成本問題。和實際控制中所占有的I/O口點數。我們選擇了三菱的FX1N-40MR。

變頻器的選擇：在旋槽機工作時候。我們要通過改變那臺三相異步電機的轉速從而達到控制卡盤的轉速。所以我們要選擇一臺變頻器來進行對三相異步電機的變頻調速。 根據我們的工況條件。和我們輸入輸出的電壓。以及三相異步電機的功率（1500W）考慮到公司的經濟成本我們選擇了臺灣東元的7200MA JNTMBGBB7R50AZ變頻器。

變壓器的選擇：由于我們PLC選擇的是FX 1N-40MR。而我們的輸入電壓為三相380V 50HZ 因此我們要有一個變壓器讓三相380V 50HZ的電源轉變成兩相220V 50 HZ的電源。考慮經濟性和穩定性我們選擇正泰的JBK5-1K （功率為1KW的變壓器）。

中間繼電器的選擇：在市面上由很多國產的和國外的中間繼電器。我們考慮到經濟性和產品的穩定性我們選擇OMRON MY4N220V他的額定電流為4A，額定電壓為220V。

空氣開關的選擇：由于我們電源的供電為380V50HZ 我們電器控制柜內的電器總功率為4800W 而三菱NF30-CS/3P 30A的額定功率為11400W的額定功率。而且產品的穩定性比較高。

短路器的選擇：由于我們從主干路上我們分了兩個干路一個是三相另一個是兩相。考慮到我們每條線上所承受的電流值。我們選擇正泰的NZ47-1P 3A 。五個。

交流接觸器選擇：我們要考慮到為液壓泵的電機的保護考慮到電機的實際功率，我們要選擇三菱S-N12/AC 220V的接觸器。

傳感器的選擇：博大T L-W5MC1的傳感器的感應距離為30MM符合我們實際的要求。而且只對Fe有感應作用。避免了干擾。

3.2 主供電電路的設計

在旋槽機的電氣系統中，我們可以把電器分為兩大類，一類是三相380V供電的液壓電機，和變頻器。另一類是兩相220V供電的PLC等

在干路上我們用空氣開關來對整個電路進行保護。在380V一線上我們分別并連了變頻器和油壓馬達。

在220V一支路上我們通過變壓器來進行變相、變壓連接變壓器。

3.3 急停開關的設計

我們在220V支路上設計了一個急停開關在緊急情況下我們按下急停后PLC、電磁閥斷電。這樣液壓系統和機械系統會停止工作。就起到了對機械結構保護的作用。

3.4 輸入輸出端口的分配

根據實際應用中我們所涉及到的開關點和傳感器的輸入輸出。我們把輸入端口分布如圖。在分配得時候我們主要考慮到強電與弱電的干擾。因為輸入口的接線都是弱電。而電氣柜里有很多強電電路。他們會對這些信號線產生干擾。

3.5 PLC程序

我們根據上面的端口分配和機器的動作流程圖來。編譯該機器的程序。（見程序附錄）

我們在三菱的GPPW的軟件上選擇監視模式。根據實際情況進行調試。

4 對機器加工管材樣品的實際情況進行調試（參照實物）：

我們對旋槽機實際加工的管子進行調試。（樣品為例）

我們測量A管的扁平率為8絲。整個管子加工成三角形。表面粗糙度不符合實際加工要求。

分析：

表面的粗糙度是由于我們模具表面有很多以前試樣殘留的鋁粉。

管子截面呈三角形主要原因是滾輪進給速度快，導致而成的。

解決方案：

我們用煤油清洗模具表面，去除殘留的鋁粉。

我們調節回轉油缸來調節卡盤的進給速度。來達到我們加工的管材的要求。

參考文獻

[1]劉守勇 機械制造工藝與機床夾具第二版 北京； 電子工業出版社 、 2014.1。

[2]氣力可株式會社 氣力可氣動控制元件綜合目錄 臺灣：氣力可株式會社、2014.1。

[3]三菱電氣株式會社 三菱PLCFX1N使用手冊 日本； 三菱電氣株式會社，2012.1。

[4]三菱電氣株式會社 三菱FX系列PLC編程手冊 日本； 三菱電氣株式會社，2012.1。

[5]W-25旋槽機圖片資料庫。