離心鑄造機，在業內也簡稱離心機。將熔融金屬澆入旋轉的鑄型中，在離心力的作用下完成充填、凝固成型獲得金屬鑄件的機器。數控離心鑄造機，就是在離心機的基礎上，實現自動化控制運行。
基本介紹
- 中文名：全自動數控離心鑄造機
- 別稱：離心機
- 性能特點：金屬補縮效果好
- 結構簡述：主機
前言
主要介紹離心鑄造機的電氣控制部分，從離心鑄造機的設備種類來看，因為涵蓋面較多，不能一一涉及，將有側重點的只對軋輥離心鑄造機、鋼管離心鑄造機等相應鑄造設備的電氣部分予以較為詳細的闡述，特別是在離心軋輥製造的自動化控制方面，所述及的技術功能，在國內具有領先的創新意義。
1.設備總體概述
離心鑄造，是將液態金屬澆入旋轉的鑄型里，在離心力作用下充型並凝固成鑄件的鑄造方法。離心鑄造用的機器稱為離心鑄造機。
按照鑄型的旋轉軸方向不同，離心鑄造機分為臥式、立式和傾斜式3種。
臥式離心鑄造機主要用於澆注各種管狀鑄件,如軋輥製造過程中的前期管型結構，灰鑄鐵、球墨鑄鐵的水管和煤氣管,管徑最小75毫米,最大可達3000毫米，此外可澆注造紙機用大口徑銅輥筒,各種碳鋼、合金鋼管以及要求內外層有不同成分的雙層材質鋼軋輥。
立式離心鑄造機則主要用以生產各種環形鑄件和較小的非圓形鑄件。
離心鑄造所用的鑄型，根據鑄件形狀、尺寸和生產批量不同，可選用非金屬型(如砂型、殼型或熔模殼型)、金屬型或在金屬型內敷以塗料層或樹脂砂層的鑄型。鑄型的轉數是離心鑄造的重要參數，既要有足夠的離心力以增加鑄件金屬的緻密性，離心力又不能太大，以免阻礙金屬的收縮。尤其是對於鉛青銅，過大的離心力會在鑄件內外壁間產生成分偏析。根據產品對於重力係數要求的不同，工藝設計要求作出的轉速要求不同，一般需要達到在每分鐘幾十轉到1500轉左右。
性能特點
離心鑄造的特點是金屬液在離心力作用下充型和凝固，金屬補縮效果好，鑄件組織緻密，機械性能好；鑄造空心鑄件不需澆冒口，金屬利用率可大大提高。因此對某些特定形狀的鑄件來說澆注小車、取件機構，離心鑄造是一種節省材料、節省能耗、高效益的工藝，但須特別注意採取有效的安全措施。
結構簡述
離心鑄造機由主機、澆注小車、取件機構、噴塗機構、電氣控制與監測系統、冷型（冷型（管模））預熱裝置、水冷系統、安全防護罩等部分組成。
1、主機
主機是離心鑄造機的核心部分，完成冷型（管模）的旋轉動作。冷型（管模）轉速可無級調節，以滿足不同管徑的工藝要求。主機由大底座、電機底座、調速電機、軸承座、軸、皮帶傳動等部分組成。
2、
噴塗機構完成冷型（管模）的噴塗料動作，主要由氣動元件、塗料罐、噴塗移動小車等組成。
3、電氣控制與監測系統
冷型或者冷型（管模）的旋轉由調速主電機提供動力，調速平穩，且調速範圍寬，以適應不同冷型管徑的生產要求。
本文主要講述的就是設備的電氣控制和監測部分。所涉及內容，將會貫通到整機的各個部分。
4、輔助部分
安全防護罩、水冷卻系統及澆注槽、支架等。
2.離心鑄造機的電氣控制與監測方式概述
簡而言之，離心鑄造機的電氣控制系統由主電機調速控制器、控制櫃、低壓電氣元件、按鈕、指示燈等組成，控制系統具有完善的動作互鎖、過流、過載等安全保護措施。
監測系統，是指對於設備的運行狀態進行監測的系統，包括對振動，溫度，轉速等實際運行指標實時加以檢測的裝置，是設備系統運行的狀態反饋點，是對於電氣系統控制的校正部分。
根據電氣的不同配置，其控制方式主要分為以下幾種：
1、 電磁調速；
2、 直流調速；
3、 交流變頻調速；
4、 數控交流變頻調速。
以上幾種方式各有利弊長短，下面分別加以簡略敘述。
電磁調速的基本原理是，主電機採用電磁電機，配以電磁調速器的模式，對電氣運行部分加以控制。主要優點是，造價低廉，速度控制基本滿足要求；突出缺點是，在制動過程中，不能很好地回響升降速要求，速度隨負載的波動而波動，尤其是在軋輥離心製作過程中，需要外力干預；在很多軋輥廠的實際使用時，往往採用人工撬槓的模式實現人工降速，不能很好的保障人身安全。
直流調速模式的基本結構是，主動力來源為直流電機，採用直流調速器控制，優點是速度回響好，過載能力強，制動效果好；但是，與交流變頻控制相比，缺點是造價相對稍高，速度回響能力在同等條件下，變頻模式更好，全反饋模式下的變頻調速將更加精確、更好的回響速度變化要求。
交流變頻調速模式，是主動力電機採用變頻電機，用變頻器作為驅動電源。其優點是：操作簡單，調試方便。對於輸入過壓、電路浪涌等不敏感，可以極大的方便現場生產使用。
數控化交流變頻調速方式，是以交流變頻調速控制方式為基礎，加上自動化控制的配套部分，形成的完整的自動化控制模式，本文將對此展開介紹。
3.數控離心澆鑄機的基本硬體結構
離心鑄造的特點是金屬液在離心力作用下充型和凝固，金屬補縮效果好，鑄件組織緻密，機械性能好；鑄造空心鑄件不需澆冒口，金屬利用率可大大提高。因此對某些特定形狀的鑄件來說澆注小車、取件機構，離心鑄造是一種節省材料、節省能耗、高效益的工藝，但須特別注意採取有效的安全措施。
結構簡述
離心鑄造機由主機、澆注小車、取件機構、噴塗機構、電氣控制與監測系統、冷型（冷型（管模））預熱裝置、水冷系統、安全防護罩等部分組成。
1、主機
主機是離心鑄造機的核心部分，完成冷型（管模）的旋轉動作。冷型（管模）轉速可無級調節，以滿足不同管徑的工藝要求。主機由大底座、電機底座、調速電機、軸承座、軸、皮帶傳動等部分組成。
2、
噴塗機構完成冷型（管模）的噴塗料動作，主要由氣動元件、塗料罐、噴塗移動小車等組成。
3、電氣控制與監測系統
冷型或者冷型（管模）的旋轉由調速主電機提供動力，調速平穩，且調速範圍寬，以適應不同冷型管徑的生產要求。
本文主要講述的就是設備的電氣控制和監測部分。所涉及內容，將會貫通到整機的各個部分。
4、輔助部分
安全防護罩、水冷卻系統及澆注槽、支架等。
2.離心鑄造機的電氣控制與監測方式概述
簡而言之，離心鑄造機的電氣控制系統由主電機調速控制器、控制櫃、低壓電氣元件、按鈕、指示燈等組成，控制系統具有完善的動作互鎖、過流、過載等安全保護措施。
監測系統，是指對於設備的運行狀態進行監測的系統，包括對振動，溫度，轉速等實際運行指標實時加以檢測的裝置，是設備系統運行的狀態反饋點，是對於電氣系統控制的校正部分。
根據電氣的不同配置，其控制方式主要分為以下幾種：
1、 電磁調速；
2、 直流調速；
3、 交流變頻調速；
4、 數控交流變頻調速。
以上幾種方式各有利弊長短，下面分別加以簡略敘述。
電磁調速的基本原理是，主電機採用電磁電機，配以電磁調速器的模式，對電氣運行部分加以控制。主要優點是，造價低廉，速度控制基本滿足要求；突出缺點是，在制動過程中，不能很好地回響升降速要求，速度隨負載的波動而波動，尤其是在軋輥離心製作過程中，需要外力干預；在很多軋輥廠的實際使用時，往往採用人工撬槓的模式實現人工降速，不能很好的保障人身安全。
直流調速模式的基本結構是，主動力來源為直流電機，採用直流調速器控制，優點是速度回響好，過載能力強，制動效果好；但是，與交流變頻控制相比，缺點是造價相對稍高，速度回響能力在同等條件下，變頻模式更好，全反饋模式下的變頻調速將更加精確、更好的回響速度變化要求。
交流變頻調速模式，是主動力電機採用變頻電機，用變頻器作為驅動電源。其優點是：操作簡單，調試方便。對於輸入過壓、電路浪涌等不敏感，可以極大的方便現場生產使用。
數控化交流變頻調速方式，是以交流變頻調速控制方式為基礎，加上自動化控制的配套部分，形成的完整的自動化控制模式，本文將對此展開介紹。
3.數控離心澆鑄機的基本硬體結構
離心鑄造機運轉示意圖
離心鑄造機運轉示意圖
數控離心澆鑄機電氣配置硬體布局圖數控離心澆鑄機電氣配置硬體布局圖
4.數控離心澆鑄機的基本電氣配置與功能介紹
1、 離心機專用數控系統。數控系統具備的功能是，接收目標任務，發出各種控制指令，採集運行狀態反饋信息，實現產品的完全加工過程。
（1）通過系統，調用或者編輯某一個產品加工程式，啟動加工指令；
1、 離心機專用數控系統。數控系統具備的功能是，接收目標任務，發出各種控制指令，採集運行狀態反饋信息，實現產品的完全加工過程。
（1）通過系統，調用或者編輯某一個產品加工程式，啟動加工指令；
（2）系統具備自動加工和人工干預的功能；
（3）系統能夠完整記錄整個加工過程的各項參數；
（4）可以取得變頻器等驅動單元的詳細工作參數；
（5）通過系統控制，可以實現自動化停機，只要產品的凝固點出現，則可以自動停機；
（6）可以在加工過程中，隨設定程式，進行各種不同的速度曲線實驗，可以探討出最佳的速度曲線，既可以無級調速也可以分段調速，可以方便的提高軋輥等的重力係數。
（7）因為速度設定的隨意性，可以調整工藝要求，規避軋輥偏析的出現。
（8）可以提高產品加工的施工安全性，一旦監測到振動異常，即可以停止工作，或者通知操作人員應急處理；
（9）通過系統控制，可以保證產品的性能一致性，使其不再因不同操作者的經驗水平不同而影響產品質量；
（10）USB接口管理程式；
（11）通過系統控制，可以使噴塗層完全均勻不重疊。
2、 電控櫃，內含：變頻器，制動單元，其他電器配套件，速度顯示器，溫度顯示器。
（1）在離心機的生產控制指標中，速度和溫度是兩個最為重要的因素，採用大螢幕數字顯示器，可以讓操作者的使用非常直觀方便。
（2）在離心機的功能指標中，能夠及時制動，在工藝要求的範圍內按時的降低速度，這是必要的性能。採用了冗餘控制的方式，多重製動方式，最大程度的保證了制動的性能指標。
（3）基於對客戶高度負責的態度，最大可能的實現生產安全性，包括能夠提高產品的成品率方面，做了極為人性化的考慮。實現了在變頻驅動器失效的情況下，可以最接近工藝要求的方式，電機正常運轉至停車狀態，最可能的保證用戶最後一件產品的成品率。
3、 手動調速器，選用無線遠距離控制或者手動現場控制模式。
因為離心產品製造過程中，需要高速旋轉，因此其工作場所從安全形度來講，是高危地點，所以盡最大可能的保證操作人員的安全，是生產過程的重要任務，而遠離冷型運轉地點是一個上好的選擇。無線遠距離控制器應運而生，可以在幾十米甚至更遠的距離，實現手動調速。對於離心機電氣控制來說，無論是否數控化，它都可以較好的滿足手動控制模式下的各種速度調整。
4、 電機，選用變頻調速電機，低速大扭矩。在產品選擇過程中，已經固定選用了低速大扭矩的變頻調速電機，過載性能好，速度穩定，較好的滿足了各種生產場所的需要。根據軋輥製造的速度範圍，目前較為普遍的選擇是8極與10極的電機，這主要取決於常用規格產品的工藝要求。
5、 實時運行監測系統，（1）測溫系統，含3個部分，非接觸線上的紅外遠程測溫系統和熱電偶實時線上測溫系統，以及冷卻液的實時溫度狀態測量；（2）電機的實時速度反饋；（3）振動測量系統，含：冷型振動的實時測量，軸承的運行溫度振動等狀態；（4）電器防護系統。
實時監測系統，是自動化離心鑄造的必要配置，沒有這些監測數據，數控系統將無法發出停車指令，也就不能完成鑄造過程。
通過溫度監測系統，可以實時獲得無限接近的合金實際溫度值，儘管紅外測量溫度受材質的影響，但是通過數控系統可以獲得完好的修正；通過對電機的速度實測，可以做到對電機控制速度準確率達到0.1%以內的轉速誤差；通過振動測量，可以實時監測冷型的運行狀態，可以監測軸承是否運行良好，可以最大限度的規避安全隱患。
為了能夠順利取得測量數據，需要對測量元件和線路傳輸部分予以保護，這就是電器防護系統。其中包括空調製冷系統，輻射熱量的隔離系統等。
6、 其它電氣控制聯動系統，如塗料噴塗，澆鑄小車移動，天車運行警示系統等等。
在完成一個離心生產製造過程時，噴塗和澆鑄過程可以共用一個小車，但需要分時使用，在這個使用的過程中，驅動小車的電氣系統需要與系統的手動運行模式銜接起來；還有，有關超程限位等的保護措施，都要與自動化控制模式兼容起來。
因為離心機的運行必須保障人員安全，需要在離心機運行時，不得有天車經過，同時加工完成時，天車必須及時在第一時間到達工作現場，因此離心機數控部分建立了天車警示與互動系統。
以上為數控離心機的電氣控制部分主要功能介紹，介紹了如何實現電氣自動化生產的基本條件和電氣控制的基本模式。
2、 電控櫃，內含：變頻器，制動單元，其他電器配套件，速度顯示器，溫度顯示器。
（1）在離心機的生產控制指標中，速度和溫度是兩個最為重要的因素，採用大螢幕數字顯示器，可以讓操作者的使用非常直觀方便。
（2）在離心機的功能指標中，能夠及時制動，在工藝要求的範圍內按時的降低速度，這是必要的性能。採用了冗餘控制的方式，多重製動方式，最大程度的保證了制動的性能指標。
（3）基於對客戶高度負責的態度，最大可能的實現生產安全性，包括能夠提高產品的成品率方面，做了極為人性化的考慮。實現了在變頻驅動器失效的情況下，可以最接近工藝要求的方式，電機正常運轉至停車狀態，最可能的保證用戶最後一件產品的成品率。
3、 手動調速器，選用無線遠距離控制或者手動現場控制模式。
因為離心產品製造過程中，需要高速旋轉，因此其工作場所從安全形度來講，是高危地點，所以盡最大可能的保證操作人員的安全，是生產過程的重要任務，而遠離冷型運轉地點是一個上好的選擇。無線遠距離控制器應運而生，可以在幾十米甚至更遠的距離，實現手動調速。對於離心機電氣控制來說，無論是否數控化，它都可以較好的滿足手動控制模式下的各種速度調整。
4、 電機，選用變頻調速電機，低速大扭矩。在產品選擇過程中，已經固定選用了低速大扭矩的變頻調速電機，過載性能好，速度穩定，較好的滿足了各種生產場所的需要。根據軋輥製造的速度範圍，目前較為普遍的選擇是8極與10極的電機，這主要取決於常用規格產品的工藝要求。
5、 實時運行監測系統，（1）測溫系統，含3個部分，非接觸線上的紅外遠程測溫系統和熱電偶實時線上測溫系統，以及冷卻液的實時溫度狀態測量；（2）電機的實時速度反饋；（3）振動測量系統，含：冷型振動的實時測量，軸承的運行溫度振動等狀態；（4）電器防護系統。
實時監測系統，是自動化離心鑄造的必要配置，沒有這些監測數據，數控系統將無法發出停車指令，也就不能完成鑄造過程。
通過溫度監測系統，可以實時獲得無限接近的合金實際溫度值，儘管紅外測量溫度受材質的影響，但是通過數控系統可以獲得完好的修正；通過對電機的速度實測，可以做到對電機控制速度準確率達到0.1%以內的轉速誤差；通過振動測量，可以實時監測冷型的運行狀態，可以監測軸承是否運行良好，可以最大限度的規避安全隱患。
為了能夠順利取得測量數據，需要對測量元件和線路傳輸部分予以保護，這就是電器防護系統。其中包括空調製冷系統，輻射熱量的隔離系統等。
6、 其它電氣控制聯動系統，如塗料噴塗，澆鑄小車移動，天車運行警示系統等等。
在完成一個離心生產製造過程時，噴塗和澆鑄過程可以共用一個小車，但需要分時使用，在這個使用的過程中，驅動小車的電氣系統需要與系統的手動運行模式銜接起來；還有，有關超程限位等的保護措施，都要與自動化控制模式兼容起來。
因為離心機的運行必須保障人員安全，需要在離心機運行時，不得有天車經過，同時加工完成時，天車必須及時在第一時間到達工作現場，因此離心機數控部分建立了天車警示與互動系統。
以上為數控離心機的電氣控制部分主要功能介紹，介紹了如何實現電氣自動化生產的基本條件和電氣控制的基本模式。
5.離心鑄造機設計及部分使用參數
1、產品範圍：直徑Φ200~Φ2000mm；輥身長度1000~5000mm；80噸以內。
2、驅動系統：變頻器及變頻電機355kw以內，基本滿足多數使用情況要求。
3、數控系統：①具備計算機自動控制功能，同時設有手動控制功能，兩種模式可以切換。②冷型轉速可由電腦程式設定，按設定工藝程式進行自動程式控制。
1、產品範圍：直徑Φ200~Φ2000mm；輥身長度1000~5000mm；80噸以內。
2、驅動系統：變頻器及變頻電機355kw以內，基本滿足多數使用情況要求。
3、數控系統：①具備計算機自動控制功能，同時設有手動控制功能，兩種模式可以切換。②冷型轉速可由電腦程式設定，按設定工藝程式進行自動程式控制。
