一 數(shù)控機(jī)床介紹

數(shù)控機(jī)床是數(shù)字控制機(jī)床（Computer numerical control machine tools）的簡(jiǎn)稱(chēng)，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號(hào)指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，用代碼化的數(shù)字表示，通過(guò)信息載體輸入數(shù)控裝置。經(jīng)運(yùn)算處理由數(shù)控裝置發(fā)出各種控制信號(hào)，控制機(jī)床的動(dòng)作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動(dòng)地將零件加工出來(lái)。數(shù)控機(jī)床較好地解決了復(fù)雜、精密、小批量、多品種的零件加工問(wèn)題，是一種柔性的、高效能的自動(dòng)化機(jī)床，代表了現(xiàn)代機(jī)床控制技術(shù)的發(fā)展方向，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。

1、數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)

（1）加工精度高。數(shù)控機(jī)床是按數(shù)字形式給出的指令進(jìn)行加工的。目前數(shù)控機(jī)床的脈沖當(dāng)量普遍達(dá)到了0.001，而且進(jìn)給傳動(dòng)鏈的反向間隙與絲杠螺距誤差等均可由數(shù)控裝置進(jìn)行補(bǔ)償，因此，數(shù)控機(jī)床能達(dá)到很高的加工精度。對(duì)于中、小型數(shù)控機(jī)床，其定位精度普遍可達(dá)0.03,重復(fù)定位精度為0.01。

（2）對(duì)加工對(duì)象的適應(yīng)性強(qiáng)。數(shù)控機(jī)床上改變加工零件時(shí)，只須重新編制程序，輸人新的程序就能實(shí)現(xiàn)對(duì)新的零件的加工，這就為復(fù)雜結(jié)構(gòu)的單件、小批量生產(chǎn)以及試制新產(chǎn)品提供了極大的便利。對(duì)那些普通手工操作的普通機(jī)床很難加工或無(wú)法加工的精密復(fù)雜零件，數(shù)控機(jī)床也能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加工。

（3）自動(dòng)化程度高，勞動(dòng)強(qiáng)度低。數(shù)控機(jī)床對(duì)零件的加工是按事先編好的程序自動(dòng)完成的，操作者除了安放穿孔帶或操作鍵盤(pán)、裝卸工件、對(duì)關(guān)鍵工序的中間檢測(cè)以及觀察機(jī)床運(yùn)行之外，不需要進(jìn)行復(fù)雜的重復(fù)性手工操作，勞動(dòng)強(qiáng)度與緊張程度均可大為減輕，加上數(shù)控機(jī)床一般有較好的安全防護(hù)、自動(dòng)排屑、自動(dòng)冷卻和自動(dòng)潤(rùn)滑裝置，操作者的勞動(dòng)條件也大為改善。

（4）生產(chǎn)效率高。零件加工所需的時(shí)間主要包括機(jī)動(dòng)時(shí)間和輔助時(shí)間兩部分。數(shù)控機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量的變化范圍比普通機(jī)床大，因此數(shù)控機(jī)床的每一道工序都可選用有利的切削用量。由于數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)剛性好，因此，允許進(jìn)行大切削量的強(qiáng)力切削，這就提高了切削效率，節(jié)省了機(jī)動(dòng)時(shí)間。因?yàn)閿?shù)控機(jī)床的移動(dòng)部件的空行程運(yùn)動(dòng)速度快，所以工件的裝夾時(shí)間、輔助時(shí)間比一般機(jī)床少。

數(shù)控機(jī)床更換被加工零件時(shí)幾乎不需要重新調(diào)整機(jī)床。故節(jié)省了零件安裝調(diào)整時(shí)間。數(shù)控機(jī)床加工質(zhì)量穩(wěn)定，一般只做首件檢驗(yàn)和工序間關(guān)鍵尺寸的抽樣檢驗(yàn)，因此節(jié)省了停機(jī)檢驗(yàn)時(shí)間。當(dāng)在加工中心進(jìn)行加工時(shí)一臺(tái)機(jī)床實(shí)現(xiàn)了多道工序的連續(xù)加工，生產(chǎn)效率的提高更為明顯。

（5）經(jīng)濟(jì)效益良好。數(shù)控機(jī)床雖然價(jià)值昂貴，加工時(shí)分到每個(gè)零件上的設(shè)備折舊費(fèi)高，但是在單件、小批量生產(chǎn)的情況下：①使用數(shù)控機(jī)床加工，可節(jié)省劃線工時(shí)，減少調(diào)整、加工和檢驗(yàn)時(shí)間，節(jié)省了直接生產(chǎn)費(fèi)用；②使用數(shù)控機(jī)床加工零件一般不需要制作專(zhuān)用夾具，節(jié)省了工藝裝備費(fèi)用；③數(shù)控加工精度穩(wěn)定，減少了廢品率，使生產(chǎn)成本進(jìn)一步下降；④數(shù)控機(jī)床可實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，節(jié)省廠房面積，節(jié)省建廠投資。因此，使用數(shù)控機(jī)床仍可獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

2、 數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用 數(shù)控機(jī)床有普通機(jī)床所不具備的許多優(yōu)點(diǎn)。其應(yīng)用范圍正在不斷擴(kuò)大，但它并不能完全代替普通機(jī)床，也還不能以經(jīng)濟(jì)的方式解決機(jī)械加工中的所有問(wèn)題.數(shù)控機(jī)床適合加工具有以下特點(diǎn)的零件：

（1）多品種、小批量生產(chǎn)的零件。

（2）形狀結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的零件。

（3）需要頻繁改型的零件。

（4）價(jià)值昂貴、不允許報(bào)廢的關(guān)鍵零件。

（5）設(shè)計(jì)制造周期短的急需零件。

（6）批量較大、精度要求較高的零件。
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二 數(shù)控機(jī)床改造方案
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1、設(shè)備概況

中山利瓊數(shù)控加工廠節(jié)能改造機(jī)床主要參數(shù)如下：

（1）機(jī)床品牌：億潤(rùn).凱特爾 型號(hào)：YRX-46A 機(jī)床主軸功率：7.5KW

（2）運(yùn)行周期5秒 剎車(chē)時(shí)間1秒 剎車(chē)電流12A

（3）電源：380V 50HZ
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2、再生電能的處理

當(dāng)數(shù)控機(jī)床在一個(gè)動(dòng)作完成或一個(gè)工作周期結(jié)束時(shí)，機(jī)床的電動(dòng)機(jī)將處于再生發(fā)電狀態(tài)。逆變器中的六個(gè)二極管將傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能回饋到中間直流回路，并引起儲(chǔ)能電容兩端電壓升高。若不采取必要的措施，當(dāng)直流回路電容電壓升到保護(hù)極限值后變頻器將過(guò)電壓跳閘。 在高性能的工程型變頻器中，對(duì)連續(xù)再生電能的處理有以下兩種方案：①在中間直流回路設(shè)置電阻器，讓連續(xù)再生電能通過(guò)電阻器以發(fā)熱的形式消耗掉，這種方式稱(chēng)為能耗制動(dòng)；② 采用再生整流器方式，將連續(xù)再生電能送回電網(wǎng)，這種方式稱(chēng)為回饋制動(dòng)。

（1）能耗制動(dòng) 能耗制動(dòng)由制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻構(gòu)成。

（2）回饋制動(dòng) 為了實(shí)現(xiàn)把制動(dòng)狀態(tài)的電動(dòng)機(jī)再生發(fā)電能向電網(wǎng)回饋，網(wǎng)側(cè)變流器應(yīng)采用可逆變流器。加能公司推出的IPC-PGC正弦波節(jié)能回饋裝置，它的網(wǎng)側(cè)變流器與逆變器結(jié)構(gòu)相同，采用一塊具有PWM控制方式的電網(wǎng)電壓識(shí)別板。由于采用了PWM控制技術(shù)，對(duì)網(wǎng)側(cè)交流電壓的大小和相位可以進(jìn)行控制，可以使交流輸入電流與電網(wǎng)電壓同相位并接近正弦波，傳動(dòng)系統(tǒng)的功率因數(shù)大于0.96，回饋制動(dòng)時(shí)有100%電網(wǎng)回饋能力，而不需要自耦變壓器。

IPC-PGC正弦波節(jié)能回饋裝置可以把電機(jī)調(diào)速等過(guò)程中所產(chǎn)生的再生電能回饋到電網(wǎng)，避免了采用常規(guī)能耗式制動(dòng)單元因電阻發(fā)熱而造成的能量損耗，從而達(dá)到理想的節(jié)能效果，實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)行。

3、選型配置

1、根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的工況參數(shù)，結(jié)合我公司工程改造的經(jīng)驗(yàn)，推薦選型如下：
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4、控制原理

5、使用案例?中山市某五金加工廠數(shù)控機(jī)床經(jīng)濟(jì)效益測(cè)算：

數(shù)控機(jī)床的耗電量直接由機(jī)床的電機(jī)功率和機(jī)床的持續(xù)運(yùn)行時(shí)間決定，而數(shù)控機(jī)床的持續(xù)運(yùn)行時(shí)間由機(jī)床的運(yùn)行工況即啟停頻率、加速時(shí)間、加工時(shí)間、停機(jī)時(shí)間決定。因此我們根據(jù)數(shù)控機(jī)床的功率、運(yùn)行時(shí)間和運(yùn)行工況系數(shù)進(jìn)行耗電計(jì)算。

耗電計(jì)算
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效益計(jì)算
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數(shù)控機(jī)床節(jié)能改造現(xiàn)場(chǎng)，安裝電表實(shí)際測(cè)量節(jié)電量
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三、IPC-PGC正弦波節(jié)能回饋裝置產(chǎn)品介紹

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IPC-PGC正弦波節(jié)能回饋裝置是采用加拿大技術(shù)生產(chǎn)制造的低噪聲節(jié)能產(chǎn)品，采用先進(jìn)的算法實(shí)現(xiàn)完全的正弦波能量回饋。其可以將電機(jī)調(diào)速過(guò)程中所產(chǎn)生的再生電能回饋至電網(wǎng)，避免采用常規(guī)能耗式制動(dòng)單元造成的能量損耗，從而達(dá)到節(jié)能效果。PGC正弦波節(jié)能回饋裝置產(chǎn)品內(nèi)部已經(jīng)安裝有電抗器和噪聲濾波器，可以直接接駁電網(wǎng)，不會(huì)對(duì)電網(wǎng)和周邊的電器設(shè)備造成干擾。

目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、伺服控制系統(tǒng)等場(chǎng)合。

其主回路原理圖如4-1圖所示：

圖3-1
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當(dāng)數(shù)控機(jī)床或者伺服控制系統(tǒng)的主軸急速剎車(chē)時(shí)，電動(dòng)機(jī)將處于再生發(fā)電狀態(tài)。逆變器中的六個(gè)二極管將傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能回饋到中間直流回路，并引起儲(chǔ)能電容兩端電壓升高。為了實(shí)現(xiàn)把制動(dòng)狀態(tài)的電動(dòng)機(jī)再生電能向電網(wǎng)回饋，網(wǎng)側(cè)變流器應(yīng)采用可逆變流器。加能公司推出的IPC-PGC電能回饋裝置，采用一塊具有PWM控制方式的電網(wǎng)電壓識(shí)別板。由于采用了PWM控制技術(shù)，對(duì)網(wǎng)側(cè)交流電壓的大小和相位可以進(jìn)行控制，可以使交流輸入電流與電網(wǎng)電壓同相位并接近正弦波，傳動(dòng)系統(tǒng)的功率因數(shù)大于0.96，回饋制動(dòng)時(shí)有100%電網(wǎng)回饋能力，而不需要自耦變壓器。

IPC-PGC電能回饋裝置可以把電機(jī)調(diào)速等過(guò)程中所產(chǎn)生的再生電能回饋到電網(wǎng)，避免了采用常規(guī)能耗式制動(dòng)單元因電阻發(fā)熱而造成的能量損耗，從而達(dá)到理想的節(jié)能效果，實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)行。

當(dāng)電動(dòng)機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)時(shí)，電機(jī)產(chǎn)生的電能通過(guò)逆變側(cè)的二極管回流到直流母線，當(dāng)直流母線電壓超過(guò)一定的值，IPC-PGC電能回饋裝置將啟動(dòng)，將直流逆變成交流，通過(guò)控制電能回饋裝置的電壓相位和幅值將電能回饋到電網(wǎng)，達(dá)到節(jié)能的目的。

此時(shí)能量經(jīng)由逆變部分、回饋部分流向電網(wǎng)。變頻器工作在第二、第四象限。輸出電抗器的主要功能是電流濾波?；仞侂娏骱碗娋W(wǎng)電壓波形如圖4-2所示。

圖3-2

IPC-PGC正弦波節(jié)能回饋裝置的主要技術(shù)特點(diǎn)：

技術(shù)指標(biāo)：

最大機(jī)械能回收功率：12KW

機(jī)械能轉(zhuǎn)換電能效率：70%-95%

電能質(zhì)量：純正弦波，THD < 5% @ 100%負(fù)載

響應(yīng)時(shí)間：10ms（0.01秒）

適配電機(jī)：主軸電機(jī)系統(tǒng)，伺服電機(jī)系統(tǒng)

極限停機(jī)時(shí)間：0.3秒

正常停機(jī)時(shí)間：1-4秒

適配電壓：360V-460V，50/60HZ，三相

安全和電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)： EN50178-1997 EN12015-2004 EN12016-2004 EN61000
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四 使用IPC-PGC正弦波節(jié)能回饋裝置的優(yōu)點(diǎn)

4 內(nèi)置電抗器與濾波器，即插即用

PGC采用一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，內(nèi)置電抗器及濾波器，用戶無(wú)須另行采購(gòu)

5 完全取代電阻制動(dòng)

PGC完全可以取代電阻制動(dòng)，把耗能的部件變?yōu)榘l(fā)癲的部件，并可以節(jié)省60%以上的安裝空間。

6 操作簡(jiǎn)單，減少安裝及培訓(xùn)成本

每一款PGC產(chǎn)品出廠前，都已經(jīng)做好滿足90%以上需求的技術(shù)參數(shù)設(shè)置，可即插即用，同時(shí)，為了滿足復(fù)雜的工況需求，用戶也只需簡(jiǎn)單的調(diào)節(jié)動(dòng)作閥值，即可確保100%使用。因此，即便您不是技術(shù)專(zhuān)家，您也可以迅速上手操作PGC。

7 使用全球電網(wǎng)頻率，應(yīng)用無(wú)地域限制

PGC產(chǎn)品THD滿足全球世界的濾波標(biāo)準(zhǔn)； EMC/EMI滿足苛刻的EN55022 Class A標(biāo)準(zhǔn)；45Hz-65Hz的電網(wǎng)頻率下均可穩(wěn)定工作。 因此，PGC產(chǎn)品應(yīng)用完全不受地域限制

五 質(zhì)量保證及服務(wù)承諾

1、質(zhì)量保證

本公司產(chǎn)品自用戶從廠家購(gòu)買(mǎi)之日起，實(shí)行為期18個(gè)月的免費(fèi)保修期（出口國(guó)外/非標(biāo)機(jī)產(chǎn)品除外），并享有有償終身服務(wù)。 但是，如由于下述原因引起的故障，即使在保修期內(nèi)亦作有償修理：

1、由于使用錯(cuò)誤，自行改造及不適當(dāng)?shù)木S修等原因：

2、超過(guò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求使用：

3、地震、火災(zāi)、雷擊、異常電壓、其它自然災(zāi)害等原因 （未盡事宜詳見(jiàn)《IPC-PGC節(jié)能回饋裝置》保修條款）

2、服務(wù)承諾

1、在質(zhì)保期內(nèi)如果不是因操作不當(dāng)和不可抗力因素而出現(xiàn)故障，我方負(fù)責(zé)進(jìn)行免費(fèi)維修；

2、售后服務(wù)的承諾：服務(wù)2小時(shí)內(nèi)響應(yīng)，24小時(shí)內(nèi)抵達(dá)現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)；

3、超過(guò)保修期的修理，在修理后向用戶收取器件費(fèi)用。