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本机床主要适用于各种轴类、盘类及异形零件的感应淬火。
机床采用数控系统实现淬火速度及位置的控制,能满足工件的淬火工艺要求。
机床的主要特性:
1.采用数控(PLC)系统操作方便,显示直观,可根据工件的不同工艺要求,编制及储存多种热处理工艺程序。
2.控制系统预留淬火加热及冷却水控制接口,可根据工艺要求对工件的加热及冷却过程进行全程控制。
3.工件旋转采用变频调速,机械主升降传动采用交流伺服驱动,进给速度均匀准确,淬火质量稳定。
4.床身采用钢板焊接结构,整体去应力处理。
5.机床关键部件均采用防腐防磁材料或防锈处理。
6.本机床的淬火方式:连续加热喷淋淬火、分段加热喷淋淬火及一次加热喷淋淬火等。
固态高频电源按连续工作制设计。整套设备由STC单片机系统实现设备综合连锁控制及故障诊断功能,通过数码显示监视设备运行状态。下面是各组成部分结构及性能的简单描述:
1、 高功率因数整流柜
①整流柜采用PWM开关电源提高设备功率因数,直流侧采用平波电抗作为滤波器以满足逆变器(电流型逆变器)的工作要求,以达到降低设备输出电压脉动,提高纹波系数指标的目的。
②整机输出纹波系数不大于1%,确保了熔化质量。因为有磁芯变压器作为二级电源隔离,同时整流采用PWM开关电源以及有平波电抗作为滤波器,避免了电网谐波成分对设备的干扰。
2、 逆变输出柜
① 提供高频淬火所需电源,主功率器件采用美国IR公司IRFP460和IXYS公司DSEI60-06A快恢复二极管构成电流型逆变器。
② 单层功率模块输出功率50KW,整机采用多层功率模块并联。额定工作频率为400KHZ。相同功率模块间具有互换性。该功率模块可以可靠地工作在600KHZ,因此工作在400KHZ时是非常容易的。
3、固态高频设备的工作原理
固态高频电源实际上是一台低电压、大电流、交-直-交变频电源,它将三相380V、50HZ交流经整流再逆变成为单相高频交流电源,电路结构简单,主电路整流部分是常用的可控硅三相全控桥式整流电路,采用PWM开关电源提高设备功率因数,逆变部分采用MOSFET场效应管,MA+、MA-与MB+、MB-及MB+、MB-的中点线恰似E字,因此我们称为E类桥。
触发控制只有二块印刷电路板,一块是可控硅三相全桥控制触发板,另一块是逆变控制板。
3.1可控硅电源与高功率因数电源的比较
3.2 高功率因数电源系统原理及构成
3.2.1、Buck降压斩波器工作原理
当开关S接通时,电流沿回路1流动使L中电流增大储能增加,为电容C和负载供电,当S断开期间由于电感L中电流不能中断,电感电流沿回路2继续释放电感储能,此时由二极管承担续流作用,电流随电感能量减少而减少直到下一次开关S接通,重复这种开关操作达到输出电压电流平衡。控制开关器件S的通断时间比例可以达到控制输出电压的作用,实际应用中,开关器件S采用大功率半导体器件IGBT或MOSFET来执行快速开关通断控制;Buck电路是一种降压电路,既输出电压总是小于输入电压,其优点是结构简单,可以使输出电压由0V起步平滑调节,输出电压满足:
Vo=(ton/T)×Vi=d×Vi
其中ton—斩波脉宽、T—斩波周期、d—占空比
3.2.2、PWM控制技术
PWM的含义是‘脉宽调制’的意思,也就是通过连续调整某一频率的信号脉冲宽度,驱动开关器件,改变输出电压或电流脉冲波的平均值。就前面的Buck斩波器来说,让开关器件S接受PWM信号控制,就能使输出电压按系统控制指令要求工作在要求的数量值上。
Buck斩波器开关频率
f=1/T f—频率、T周期
理论上f越高越好,采用较小的LC参数就可达到较好的滤波效果,小功率开关电源的工作频率往往做到数百千赫甚至更高,这样可以大大减小滤波器体积和造价。但是大功率器件的开关频率有限,过高的开关频率会增加开关损耗,导致开关器件的发热损坏,通常IGBT器件开关频率只能达到几kHz~几十kHz。
3.2.3、设备采用了降压斩波式工作原理,配置了过流、过载、过热、短路等多重保护,确保设备可靠运行。工艺结构采用机架式整体设计,选用英飞凌IGBT开关器件,Epcos电解电容,控制用高性能进口芯片,具有运算精确温漂小等特点,实现了高稳定性的直流电压输出控制。
3.3高功率因数电源技术参数:
输出纹波 ≤0.3%(有效值)
电源效率 ≥93% AC-DC
功率因数 ≥0.92(实际测试)
负载静态调整率 ≤0.1%V FSC(0-100%I FSC)
负载动态调整率 ≤0.5%V FSC
自动给定斜坡 4S(0.5~30S可调)
故障连锁保护时间 ≤10μS
4、第四代固态高频电源所具有的一些显著特点
4.1 线路简单,安装方便
取消降压变压器后,节省了整流与变压器之间的连接大线,整流柜与逆变柜之间的控制连线不足十根,方便配置。整流电源和操作台之间的连线也很少。
4.2 保护齐全,维护方便
整机设置二十余种保护措施,提高设备稳定性,防止设备损坏。有报警信息经控制板相应处理后送至STC单片机。通过数码显示,维护人员可方便了解设备故障原因及处理对策。
整流板数码管显示说明如表
4.3 谐波干扰小,不污染电网
设计了若干匹配良好的滤波网络,加之整流运行在全导通状态,使得固态电源在满功率运行时谐波成份很少,功率因数达到0.92以上。
4.4 效率达85%以上,节能明显、冷却水用量少
先进的零电压零电流开关技术(ZVZCS技术),消除了功率器件的开关损耗。
4.5 可靠性高,运行稳定
工艺布局合理,设计参数准确。
4.6 允许设备降额使用
在出现故障又想急于生产的情况下,设备可以降额使用,方便用户生产。
4.7 所有控制板模块具有通用性,免调整性