一 數(shù)控機床介紹

數(shù)控機床是數(shù)字控制機床（Computer numerical control machine tools）的簡稱，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機床。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，通過信息載體輸入數(shù)控裝置。經(jīng)運算處理由數(shù)控裝置發(fā)出各種控制信號，控制機床的動作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動地將零件加工出來。數(shù)控機床較好地解決了復(fù)雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題，是一種柔性的、高效能的自動化機床，代表了現(xiàn)代機床控制技術(shù)的發(fā)展方向，是一種典型的機電一體化產(chǎn)品。

1、數(shù)控機床的特點

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

（2）對加工對象的適應(yīng)性強。數(shù)控機床上改變加工零件時，只須重新編制程序，輸人新的程序就能實現(xiàn)對新的零件的加工，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。對那些普通手工操作的普通機床很難加工或無法加工的精密復(fù)雜零件，數(shù)控機床也能實現(xiàn)自動加工。

（3）自動化程度高，勞動強度低。數(shù)控機床對零件的加工是按事先編好的程序自動完成的，操作者除了安放穿孔帶或操作鍵盤、裝卸工件、對關(guān)鍵工序的中間檢測以及觀察機床運行之外，不需要進行復(fù)雜的重復(fù)性手工操作，勞動強度與緊張程度均可大為減輕，加上數(shù)控機床一般有較好的安全防護、自動排屑、自動冷卻和自動潤滑裝置，操作者的勞動條件也大為改善。

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

數(shù)控機床更換被加工零件時幾乎不需要重新調(diào)整機床。故節(jié)省了零件安裝調(diào)整時間。數(shù)控機床加工質(zhì)量穩(wěn)定，一般只做首件檢驗和工序間關(guān)鍵尺寸的抽樣檢驗，因此節(jié)省了停機檢驗時間。當在加工中心進行加工時一臺機床實現(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)濟效益良好。數(shù)控機床雖然價值昂貴，加工時分到每個零件上的設(shè)備折舊費高，但是在單件、小批量生產(chǎn)的情況下：①使用數(shù)控機床加工，可節(jié)省劃線工時，減少調(diào)整、加工和檢驗時間，節(jié)省了直接生產(chǎn)費用；②使用數(shù)控機床加工零件一般不需要制作專用夾具，節(jié)省了工藝裝備費用；③數(shù)控加工精度穩(wěn)定，減少了廢品率，使生產(chǎn)成本進一步下降；④數(shù)控機床可實現(xiàn)一機多用，節(jié)省廠房面積，節(jié)省建廠投資。因此，使用數(shù)控機床仍可獲得良好的經(jīng)濟效益。

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

（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）價值昂貴、不允許報廢的關(guān)鍵零件。

（5）設(shè)計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)能改造機床主要參數(shù)如下：

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

（2）運行周期5秒 剎車時間1秒 剎車電流12A

（3）電源：380V 50HZ
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2、再生電能的處理

當數(shù)控機床在一個動作完成或一個工作周期結(jié)束時，機床的電動機將處于再生發(fā)電狀態(tài)。逆變器中的六個二極管將傳動機構(gòu)的機械能轉(zhuǎn)換成電能回饋到中間直流回路，并引起儲能電容兩端電壓升高。若不采取必要的措施，當直流回路電容電壓升到保護極限值后變頻器將過電壓跳閘。 在高性能的工程型變頻器中，對連續(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)再生電能通過電阻器以發(fā)熱的形式消耗掉，這種方式稱為能耗制動；② 采用再生整流器方式，將連續(xù)再生電能送回電網(wǎng)，這種方式稱為回饋制動。

（1）能耗制動 能耗制動由制動單元和制動電阻構(gòu)成。

（2）回饋制動 為了實現(xiàn)把制動狀態(tài)的電動機再生發(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)電壓識別板。由于采用了PWM控制技術(shù)，對網(wǎng)側(cè)交流電壓的大小和相位可以進行控制，可以使交流輸入電流與電網(wǎng)電壓同相位并接近正弦波，傳動系統(tǒng)的功率因數(shù)大于0.96，回饋制動時有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調(diào)速等過程中所產(chǎn)生的再生電能回饋到電網(wǎng)，避免了采用常規(guī)能耗式制動單元因電阻發(fā)熱而造成的能量損耗，從而達到理想的節(jié)能效果，實現(xiàn)高效運行。

3、選型配置

1、根據(jù)現(xiàn)場的工況參數(shù)，結(jié)合我公司工程改造的經(jīng)驗，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)控機床經(jīng)濟效益測算：

數(shù)控機床的耗電量直接由機床的電機功率和機床的持續(xù)運行時間決定，而數(shù)控機床的持續(xù)運行時間由機床的運行工況即啟停頻率、加速時間、加工時間、停機時間決定。因此我們根據(jù)數(shù)控機床的功率、運行時間和運行工況系數(shù)進行耗電計算。

耗電計算
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效益計算
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數(shù)控機床節(jié)能改造現(xiàn)場，安裝電表實際測量節(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，采用先進的算法實現(xiàn)完全的正弦波能量回饋。其可以將電機調(diào)速過程中所產(chǎn)生的再生電能回饋至電網(wǎng)，避免采用常規(guī)能耗式制動單元造成的能量損耗，從而達到節(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)，不會對電網(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)控機床、伺服控制系統(tǒng)等場合。

其主回路原理圖如4-1圖所示：

圖3-1
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當數(shù)控機床或者伺服控制系統(tǒng)的主軸急速剎車時，電動機將處于再生發(fā)電狀態(tài)。逆變器中的六個二極管將傳動機構(gòu)的機械能轉(zhuǎn)換成電能回饋到中間直流回路，并引起儲能電容兩端電壓升高。為了實現(xiàn)把制動狀態(tài)的電動機再生電能向電網(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)電壓識別板。由于采用了PWM控制技術(shù)，對網(wǎng)側(cè)交流電壓的大小和相位可以進行控制，可以使交流輸入電流與電網(wǎng)電壓同相位并接近正弦波，傳動系統(tǒng)的功率因數(shù)大于0.96，回饋制動時有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調(diào)速等過程中所產(chǎn)生的再生電能回饋到電網(wǎng)，避免了采用常規(guī)能耗式制動單元因電阻發(fā)熱而造成的能量損耗，從而達到理想的節(jié)能效果，實現(xiàn)高效運行。

當電動機工作在發(fā)電狀態(tài)時，電機產(chǎn)生的電能通過逆變側(cè)的二極管回流到直流母線，當直流母線電壓超過一定的值，IPC-PGC電能回饋裝置將啟動，將直流逆變成交流，通過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)，達到節(jié)能的目的。

此時能量經(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：

技術(shù)指標：

最大機械能回收功率：12KW

機械能轉(zhuǎn)換電能效率：70%-95%

電能質(zhì)量：純正弦波，THD < 5% @ 100%負載

響應(yīng)時間：10ms（0.01秒）

適配電機：主軸電機系統(tǒng)，伺服電機系統(tǒng)

極限停機時間：0.3秒

正常停機時間：1-4秒

適配電壓：360V-460V，50/60HZ，三相

安全和電磁兼容標準： 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

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，內(nèi)置電抗器及濾波器，用戶無須另行采購

5 完全取代電阻制動

PGC完全可以取代電阻制動，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，為了滿足復(fù)雜的工況需求，用戶也只需簡單的調(diào)節(jié)動作閥值，即可確保100%使用。因此，即便您不是技術(shù)專家，您也可以迅速上手操作PGC。

7 使用全球電網(wǎng)頻率，應(yīng)用無地域限制

PGC產(chǎn)品THD滿足全球世界的濾波標準； EMC/EMI滿足苛刻的EN55022 Class A標準；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)品自用戶從廠家購買之日起，實行為期18個月的免費保修期（出口國外/非標機產(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、由于使用錯誤，自行改造及不適當?shù)木S修等原因：

2、超過技術(shù)標準規(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《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和不可抗力因素而出現(xiàn)故障，我方負責進行免費維修；

2、售后服務(wù)的承諾：服務(wù)2小時內(nèi)響應(yīng)，24小時內(nèi)抵達現(xiàn)場服務(wù)；

3、超過保修期的修理，在修理后向用戶收取器件費用。