基本介紹
- 中文名：全自動數控離心鑄造機
- 別名：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；
（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，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。
