全自动数控离心铸造机设备概述

离心铸造，是将液态金属浇入旋转的铸型里，在离心力作用下充型并凝固成铸件的铸造方法。离心铸造用的机器称为离心铸造机。

按照铸型的旋转轴方向不同，离心铸造机分为卧式、立式和倾斜式3种。

卧式离心铸造机主要用于浇注各种管状铸件,如轧辊制造过程中的前期管型结构，灰铸铁、球墨铸铁的水管和煤气管,管径最小75毫米,最大可达3000毫米，此外可浇注造纸机用大口径铜辊筒,各种碳钢、合金钢管以及要求内外层有不同成分的双层材质钢轧辊。

立式离心铸造机则主要用以生产各种环形铸件和较小的非圆形铸件。

离心铸造所用的铸型，根据铸件形状、尺寸和生产批量不同，可选用非金属型(如砂型、壳型或熔模壳型)、金属型或在金属型内敷以涂料层或树脂砂层的铸型。铸型的转数是离心铸造的重要参数，既要有足够的离心力以增加铸件金属的致密性，离心力又不能太大，以免阻碍金属的收缩。尤其是对于铅青铜，过大的离心力会在铸件内外壁间产生成分偏析。根据产品对于重力系数要求的不同，工艺设计要求作出的转速要求不同，一般需要达到在每分钟几十转到1500转左右。

主要介绍离心铸造机的电气控制部分，从离心铸造机的设备种类来看，因为涵盖面较多，不能一一涉及，将有侧重点的只对轧辊离心铸造机、钢管离心铸造机等相应铸造设备的电气部分予以较为详细的阐述，特别是在离心轧辊制造的自动化控制方面，所述及的技术功能，在国内具有领先的创新意义。

离心铸造的特点是金属液在离心力作用下充型和凝固，金属补缩效果好，铸件组织致密，机械性能好;铸造空心铸件不需浇冒口，金属利用率可大大提高。因此对某些特定形状的铸件来说浇注小车、取件机构，离心铸造是一种节省材料、节省能耗、高效益的工艺，但须特别注意采取有效的安全措施。

​离心铸造机由主机、浇注小车、取件机构、喷涂机构、电气控制与监测系统、冷型(冷型(管模))预热装置、水冷系统、安全防护罩等部分组成。

1、主机

主机是离心铸造机的核心部分，完成冷型(管模)的旋转动作。冷型(管模)转速可无级调节，以满足不同管径的工艺要求。主机由大底座、电机底座、调速电机、轴承座、轴、皮带传动等部分组成。

2、

喷涂机构完成冷型(管模)的喷涂料动作，主要由气动元件、涂料罐、喷涂移动小车等组成。

3、电气控制与监测系统

冷型或者冷型(管模)的旋转由调速主电机提供动力，调速平稳，且调速范围宽，以适应不同冷型管径的生产要求。

本文主要讲述的就是设备的电气控制和监测部分。所涉及内容，将会贯通到整机的各个部分。

4、辅助部分

安全防护罩、水冷却系统及浇注槽、支架等。

2.离心铸造机的电气控制与监测方式概述

简而言之，离心铸造机的电气控制系统由主电机调速控制器、控制柜、低压电气元件、按钮、指示灯等组成，控制系统具有完善的动作互锁、过流、过载等安全保护措施。

监测系统，是指对于设备的运行状态进行监测的系统，包括对振动，温度，转速等实际运行指标实时加以检测的装置，是设备系统运行的状态反馈点，是对于电气系统控制的校正部分。

根据电气的不同配置，其控制方式主要分为以下几种:

1、 电磁调速;

2、 直流调速;

3、 交流变频调速;

4、 数控交流变频调速。

以上几种方式各有利弊长短，下面分别加以简略叙述。

电磁调速的基本原理是，主电机采用电磁电机，配以电磁调速器的模式，对电气运行部分加以控制。主要优点是，造价低廉，速度控制基本满足要求;突出缺点是，在制动过程中，不能很好地响应升降速要求，速度随负载的波动而波动，尤其是在轧辊离心制作过程中，需要外力干预;在很多轧辊厂的实际使用时，往往采用人工撬杠的模式实现人工降速，不能很好的保障人身安全。

直流调速模式的基本结构是，主动力来源为直流电机，采用直流调速器控制，优点是速度响应好，过载能力强，制动效果好;但是，与交流变频控制相比，缺点是造价相对稍高，速度响应能力在同等条件下，变频模式更好，全反馈模式下的变频调速将更加精确、更好的响应速度变化要求。

交流变频调速模式，是主动力电机采用变频电机，用变频器作为驱动电源。其优点是:操作简单，调试方便。对于输入过压、电路浪涌等不敏感，可以极大的方便现场生产使用。

数控化交流变频调速方式，是以交流变频调速控制方式为基础，加上自动化控制的配套部分，形成的完整的自动化控制模式，本文将对此展开介绍。

3.数控离心浇铸机的基本硬件结构

离心铸造机运转示意图

数控离心浇铸机电气配置硬件布局图

4.数控离心浇铸机的基本电气配置与功能介绍

1、 离心机专用数控系统。数控系统具备的功能是，接收目标任务，发出各种控制指令，采集运行状态反馈信息，实现产品的完全加工过程。

(1)通过系统，调用或者编辑某一个产品加工程序，启动加工指令;

(2)系统具备自动加工和人工干预的功能;

(3)系统能够完整记录整个加工过程的各项参数;

(4)可以取得变频器等驱动单元的详细工作参数;

(5)通过系统控制，可以实现自动化停机，只要产品的凝固点出现，则可以自动停机;

(6)可以在加工过程中，随设定程序，进行各种不同的速度曲线实验，可以探讨出最佳的速度曲线，既可以无级调速也可以分段调速，可以方便的提高轧辊等的重力系数。

(7)因为速度设定的随意性，可以调整工艺要求，规避轧辊偏析的出现。

(8)可以提高产品加工的施工安全性，一旦监测到振动异常，即可以停止工作，或者通知操作人员应急处理;

(9)通过系统控制，可以保证产品的性能一致性，使其不再因不同操作者的经验水平不同而影响产品质量;

(10)USB接口管理程序;

(11)通过系统控制，可以使喷涂层完全均匀不重叠。

2、 电控柜，内含:变频器，制动单元，其他电器配套件，速度显示器，温度显示器。

(1)在离心机的生产控制指标中，速度和温度是两个最为重要的因素，采用大屏幕数字显示器，可以让操作者的使用非常直观方便。

(2)在离心机的功能指标中，能够及时制动，在工艺要求的范围内按时的降低速度，这是必要的性能。采用了冗余控制的方式，多重制动方式，最大程度的保证了制动的性能指标。

(3)基于对客户高度负责的态度，最大可能的实现生产安全性，包括能够提高产品的成品率方面，做了极为人性化的考虑。实现了在变频驱动器失效的情况下，可以最接近工艺要求的方式，电机正常运转至停车状态，最可能的保证用户最后一件产品的成品率。

3、 手动调速器，选用无线远距离控制或者手动现场控制模式。

因为离心产品制造过程中，需要高速旋转，因此其工作场所从安全角度来讲，是高危地点，所以尽最大可能的保证操作人员的安全，是生产过程的重要任务，而远离冷型运转地点是一个上好的选择。无线远距离控制器应运而生，可以在几十米甚至更远的距离，实现手动调速。对于离心机电气控制来说，无论是否数控化，它都可以较好的满足手动控制模式下的各种速度调整。

4、 电机，选用变频调速电机，低速大扭矩。在产品选择过程中，已经固定选用了低速大扭矩的变频调速电机，过载性能好，速度稳定，较好的满足了各种生产场所的需要。根据轧辊制造的速度范围，目前较为普遍的选择是8极与10极的电机，这主要取决于常用规格产品的工艺要求。

5、 实时运行监测系统，(1)测温系统，含3个部分，非接触在线的红外远程测温系统和热电偶实时在线测温系统，以及冷却液的实时温度状态测量;(2)电机的实时速度反馈;(3)振动测量系统，含:冷型振动的实时测量，轴承的运行温度振动等状态;(4)电器防护系统。

实时监测系统，是自动化离心铸造的必要配置，没有这些监测数据，数控系统将无法发出停车指令，也就不能完成铸造过程。

通过温度监测系统，可以实时获得无限接近的合金实际温度值，尽管红外测量温度受材质的影响，但是通过数控系统可以获得完好的修正;通过对电机的速度实测，可以做到对电机控制速度准确率达到0.1%以内的转速误差;通过振动测量，可以实时监测冷型的运行状态，可以监测轴承是否运行良好，可以最大限度的规避安全隐患。

为了能够顺利取得测量数据，需要对测量元件和线路传输部分予以保护，这就是电器防护系统。其中包括空调制冷系统，辐射热量的隔离系统等。

6、 其它电气控制联动系统，如涂料喷涂，浇铸小车移动，天车运行警示系统等等。

在完成一个离心生产制造过程时，喷涂和浇铸过程可以共用一个小车，但需要分时使用，在这个使用的过程中，驱动小车的电气系统需要与系统的手动运行模式衔接起来;还有，有关超程限位等的保护措施，都要与自动化控制模式兼容起来。

因为离心机的运行必须保障人员安全，需要在离心机运行时，不得有天车经过，同时加工完成时，天车必须及时在第一时间到达工作现场，因此离心机数控部分建立了天车警示与互动系统。

以上为数控离心机的电气控制部分主要功能介绍，介绍了如何实现电气自动化生产的基本条件和电气控制的基本模式。

5.离心铸造机设计及部分使用参数

1、产品范围:直径Φ200~Φ2000mm;辊身长度1000~5000mm;80吨以内。

2、驱动系统:变频器及变频电机355kw以内，基本满足多数使用情况要求。

3、数控系统:①具备计算机自动控制功能，同时设有手动控制功能，两种模式可以切换。②冷型转速可由计算机程序设定，按设定工艺程序进行自动程序控制。

为实现上述工艺过程，必须采用离心铸造机创造使铸旋转的条件。根据铸型旋转轴在空间位置的不同，常用的有立式离心铸造机和卧式离心铸造机两种类型。

卧式离心铸造机的铸型是绕水平轴旋转的(图1-1)，它主要用来生产长度大于直径的套类和管类铸件。

立式离心铸造机上的铸型是绕垂直轴旋转的(图1-2)，它主要用来生产高度小于直径的圆环类铸件，有时也可用此种离心铸造机浇注异形铸件。

将液态金属浇入旋转的铸型里，在离心力作用下充型并凝固成铸件的铸造方法 。离心铸造用的机器称为离心铸造机。按照铸型的旋转轴方向不同，离心铸造机分为卧式立式和倾斜式3种。卧式离心铸造机主要用于浇注各种管状铸件,如灰铸铁球墨铸铁的水管和煤气管,管径最小75毫米,最大可达3000毫米此外可浇注造纸机用大口径铜辊筒,各种碳钢、合金钢管以及要求内外层有不同成分的双层材质钢轧辊。立式离心铸造机则主要用以生产各种环形铸件和较小的非圆形铸件。

离心铸造所用的铸型，根据铸件形状、尺寸和生产批量不同，可选用非金属型(如砂型、壳型或熔模壳型)、金属型或在金属型内敷以涂料层或树脂砂层的铸型。铸型的转数是离心铸造的重要参数，既要有足够的离心力以增加铸件金属的致密性，离心力又不能太大，以免阻碍金属的收缩。尤其是对于铅青铜，过大的离心力会在铸件内外壁间产生成分偏析。一般转速在每分钟几十转到1500转左右。