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摘要：針對橋堡VMC800XP加工中心有關(guān)刀套上升/下降不到位時，避免刀套電機因堵轉(zhuǎn)發(fā)熱，造成過流損壞而采取的一種非常有效的措施。
問題的提出
我公司有兩臺英國橋堡VMC800XP加工中心，一般情況下機床能長時間正常運行，刀具自動交換時很少出故障；但如果操作時，因加工工藝或者工裝不合理，使機床在加工過程中頻繁進行換刀，會出現(xiàn)“2034 刀套上升不到位 ”或者“2035 刀套下降不到位”報警；這是由于該機床刀套上升/下降所使用的電機功率余量很小，電機功率還不到20W，長時間運轉(zhuǎn)就會發(fā)熱，永磁體電機發(fā)熱后力矩降低，使得刀套上升/下降到45°拐點處時滯停，造成刀套電機堵轉(zhuǎn)而急劇發(fā)熱，極易使電機過流損壞。該電機為瑞士MAXON公司產(chǎn)品，體積小且與減速裝置一體化；由于結(jié)構(gòu)上的特殊性，損壞后很難用國產(chǎn)件替代；采購進口配件需5000~8000元人民幣，價格昂貴，并且由于采購周期長使得機床長期停機待修，嚴重影響生產(chǎn)。為避免這種情況的重復(fù)發(fā)生，以減小損失，所以考慮必須采取措施防患于未然。
根據(jù)機床電路分析得知，刀套的上升/下降，是由PMC根據(jù)系統(tǒng)指令，控制Y4.0、Y4.1兩個輸出口的CR12、CR13繼電器分別得電，然后再控制電機正反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)的。電機的24V驅(qū)動電源，由REC1全橋整流后獲得；對刀套電機，原電路沒有設(shè)計任何防護措施，這就是在故障情況下，刀套電機容易損壞的直接原因。因此，為防止刀套上升/下降不到位時燒毀電機，我們設(shè)計了以下刀套電機的過流保護電路。（見附圖）
電路工作原理
本電路實際上是刀套電機電流限定器，可限定電機的電流，一旦超過限定值，電路立即斷開電機的電源，從而保護了刀套電機，限定電流可從0.6A~3A連續(xù)調(diào)節(jié)。具體分析如下：運算放大器IC1（μA741）與外圍電路構(gòu)成窗口比較器，正常時輸入同相端的電位高于反向端，IC1輸出高電位。IC2與IC3構(gòu)成RS觸發(fā)器，上電時由于電容C3＞C2，使IC3的復(fù)位端瞬時低電位，IC3輸出高電位，綠色發(fā)光管LED1點亮，表示正常；IC2輸出低電位，紅色發(fā)光管LED2不亮，三極管BG1截止。一旦刀套電機電流過大，即A、B兩點間流過取樣電阻R1的壓降增大，使比較器IC1反向端電位超過同相端的設(shè)定值，IC1輸出低電位，RS觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，綠色LED1熄滅，紅色LED2點亮，三極管BG1導(dǎo)通，繼電器J吸合，其長閉點斷開，刀套電機電源被切斷。按鈕SB用于故障排除后復(fù)位。
將電位器W1調(diào)到最低端，比較器IC1同相端電位應(yīng)高于反相端電位0.2V左右，此時對應(yīng)繼電器J的動作電流為0.6A左右；電位器調(diào)到最高端時，IC1同相端電位應(yīng)高于反相端電位1V左右，此時對應(yīng)繼電器J的動作電流為3A左右。
元件選擇與調(diào)試
電阻R1的功率不能小于5W，繼電器J的觸點電流不能小于5A；W1應(yīng)選擇微型多圈式精密電位器，以保證設(shè)置電壓的穩(wěn)定；按鈕SB可用微型輕觸式或用微型開關(guān)代替；其他元件無特殊要求。
調(diào)試時將電位器W1調(diào)到最低端，用數(shù)字萬用表測量比較器IC1同相端與反相端的電壓，正相端應(yīng)比反向端高0.2V左右；如達不到可適當(dāng)調(diào)整R5的阻值。將電位器W1調(diào)到最高端時，IC1同相端電位應(yīng)高于反相端電位1V左右；此時電路翻轉(zhuǎn)限定電流就被確定在0.6A~3A左右之間，限定電流的范圍如不合適，調(diào)整R4、W1、R5的阻值即可解決。
接線時，電流應(yīng)從A點流向B點，不能接反，實際操作時，可將機床配電柜內(nèi)REC1整流全橋輸向刀套電機的0V（64#）線剪斷，再將剪斷后的兩個端頭分別接入A、B兩點；新增保護電路所需的~24V電源，可在機床配電柜內(nèi)的控制變壓器T1上~25V空余繞組直接獲得。
經(jīng)我公司實際運用，此電流限定電路靈敏可靠，并且只需調(diào)整幾個元件的參數(shù)，就可將其運用到其它需要限定電流的場合，十分靈活方便。
