C13接箍車絲機主軸傳動系統的研究與升級

黎文淼 唐鵬 謝廣正

摘 要 本文介紹了C13接箍車絲機主軸傳動系統的現狀和組成，簡述了其存在的主要問題，分析了升級改造主軸傳動系統的辦法。

關鍵詞 接箍車絲機;主軸傳動系統;整流器調試

前言

C13接箍車絲機是我們公司從比利時PMC COLINET公司引進的數控車床，專門用于加工連接無縫鋼管的接箍。該設備的主軸傳動系統使用的是ABB公司的ACS800變頻器和交流主軸電機，經過近10年的運行后，該接箍車絲機加工部分產品時主軸出現了轉速不穩、動力不足的現象，我們需要對主軸傳動系統進行分析和研究，找到辦法解決這一問題，提升設備的性能。

1主軸傳動系統存在的問題及分析

C13接箍車絲機在加工接箍時，需要主軸帶動卡盤高速旋轉提供一個較大的切削力，同時需要在加工過程中保持轉速穩定，確保接箍加工后的精度滿足要求。但是實際生產中，該車絲機加工低鋼級接箍時能滿足要求，加工高鋼級或合金鋼接箍時主軸轉速不穩，掉轉嚴重，生產的產品也無法滿足工藝要求。通過我們分析，產生這種問題的主要原因是負載大幅增大后，主軸電機輸出的轉矩和功率無法滿足要求，導致轉速下降較快，要想解決該問題，必須從提高主軸傳動系統的轉矩和功率上入手。

2主軸傳動系統的升級

2.1 主軸傳動系統的原有配置

C13接箍車絲機主軸傳動系統上使用的ACS800變頻器型號為：ACS800-11-0100-3+P901+E200+L502，所控制的ABB主軸電機型號為：CR32300202102A000 72.5kW，其硬件連接如下：

（1）主回路：U1、V1、W1：380VAC三相供電電源，U2、V2、W2：交流電機動力電纜;

（2）模擬量給定：X21.3：10V，X21.4：0V;

（3）模擬量輸出：X21.11：+，X21.12：-;

（4）數字量輸入：X22.1：Q40.0（START/STOP），X22.2：Q40.1（RUN ENABLE），X22.3： Q40.2（RESET），X22.11：急停;

（5）數字量輸出：X25.3：I41.4（READY），X26.3：I41.5（RUNNING），X27.3：I41.6 （FAULT-1）

（6）RTAC-01編碼器模塊：X2.1：屏蔽，X2.3：A+，X2.4：A-，X2.5：B+，X2.6：B-，X2.7

：Z+，X2.8：Z-，X1.2：0V，X1.3：V OUT。

2. 2主軸傳動系統的改造

C13接箍車絲機主軸傳動系統改造選用的主軸電機為ABB直流主軸電機，其型號為：DMP180-4C 93kW，相應的ABB公司生產的DCS550整流器型號為：DCS550-S02-0520-05-00-00，其硬件連接如下：

（1）主回路：U1、V1、W1： 380VAC三相供電電源，C1、D1：直流電機電樞電纜，F+、F-：直流電機勵磁電纜，X99：220VAC整流器供電電纜，X52：220VAC整流器風扇供電電纜;

（2）模擬量給定：X1.6：10V，X1.5：0V;

（3）模擬量輸出：X2.9：+，X2.10：-;

（4）數字量輸入：X4.8：Q40.0（START/STOP），X4.7：Q40.1（RUN ENABLE），X4.6： Q40.2（RESET），X4.5：急停;

（5）數字量輸出：X5.1：I41.4（READY），X5.2：I41.5（RUNNING），X5.3：I41.6 （FAULT-1）

（6）編碼器接線：X3.1：A+，X3.2：A-，X3.3：B+，X3.4：B-，X3.5：Z+，X3.6：Z-，X3.7：? ? 0V，X3.10：+24V。

我們使用DCS控制盤的Start-up assistants mode（啟動向導模式）來完成直流模塊的基本調試工作，DCS550整流器的調試具體步驟如下：

首先切換到本地控制以確保外部控制已經通過按鍵被禁用，本地控制在控制盤上方的窗格中顯示 “LOC”，在MAIN MENU下選擇ASSISTANTS進行操作調試：

（1）銘牌數據：9901：English，9902：400V，9903：259A，9904：1510rpm，2001：-1500rpm，2002：4500rpm，9911：6.13A，3009：120%，3016：4500，9910：380V。

（2）宏操作：9908：Standard。

（3）勵磁電流調節器自優化：9911：6.13A，9912：Onboard，4401：EMF，自整定成功完成以后，自動修改的參數將顯示在顯示屏上等待確認。

（4）電樞電流調節器自優化：9903：259A，2005：100%，2006：-100%，2012：120%，2013：-120%，自整定成功完成以后，自動修改的參數將顯示在顯示屏上等待確認。

（5）速度反饋幫助測量：5003：Encoder，2001：-1500rpm，2002：4500rpm，9902：400V，9904：1510rpm，5004：1024ppr，5002：A+-/B+- dir，電機逐步運轉到基速，完成后相應的參數就設定好了。

（6）速度調節器自優化：9904：1510rpm，2001：-1500rpm，2002：4500rpm，2003：20rpm，2201：6S，2202：9S，2306：0ms，電機將運轉到基速，速度調節器通過階躍給定的方式進行優化并設定參數。

（7）弱磁輔助功能：9902：400V，9904：1510rpm，2001：-1500rpm，2002：4500rpm，9911：6.13A，3012：20%，4401：EMF，電機提速到基速，在減小勵磁電流時，計算EMF調節器的數據，優化并設定參數。

完成以上的步驟后，主軸傳動系統的改造就基本完成了。

3結束語

C13接箍車絲機主軸傳動系統的升級改造完成后，主軸的性能得到較大改善，設備的加工精度有所提升，其加工的規格和鋼級種類也不再受限，設備主軸傳動系統存在的問題得到徹底解決。

參考文獻

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