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工业中高压内冷的调试实例

发表时间：2020/6/15 来源：《基层建设》2020年第6期作者：李文龙

[导读] 摘要：随着社会的发展，工业生产中对于在某些特殊加工，比如深孔钻中会应用到高压水进行冷却和润滑，同时提供压力保护刀具。

        通用技术集团大连机床有限责任公司电气研究所辽宁大连 116620
        摘要：随着社会的发展，工业生产中对于在某些特殊加工，比如深孔钻中会应用到高压水进行冷却和润滑，同时提供压力保护刀具。所以，高压内冷系统在这些领域处于很重要的地位。高压内冷系统能提供大的流体压力和流量，结构比较复杂，有特殊性，初次使用很容易造成使用不当，导致损坏。而容易损坏的部分比较贵重且不可逆，所以对其安全性的探讨是很必要的。
        关键词：深孔钻、高压内冷、冷却和润滑、安全性。
        Abstract: with the development of society, industrial production for some special processing, such as deep hole drilling will be applied to high pressure water cooling and lubrication, and provide pressure protection tool.Therefore, high pressure internal cooling system plays an important role in these fields.High pressure internal cooling system can provide large fluid pressure and flow, the structure is more complex, has the particularity, the first use is very easy to cause improper use, resulting in damage.And easy to damage the part of the price is relatively expensive and irreversible, so the safety of its discussion is very necessary.
        Keywords: deep hole drilling, high pressure internal cooling, cooling and lubrication, safety.
        高压内冷，顾名思义就是用较高压力的流体，在设备内部做冷却。在机床行业中，则是将高压冷却液打进主轴或者刀具内部从而达到更好的冷却效果。一般来说，在外部冷却较差，刀具切削量大，或者特殊加工内用到。
        一般高压内冷装置由几大部分组成：1、电机：一般为三相异步电动机，用来将电能转化为动能带动高压泵旋转，2、高压泵：当高压泵旋转起来后，泵内的特殊结构将冷却液以高压的高速的形式输出，3、水箱：存储冷却液并且回收过量输出，4、压力和流量的检测装置：能实时监控高压冷却装置输出的压力流量是否达到要求，保证安全性、可靠性；5、溢流阀：很难使内冷输出的冷却液刚好合适，一般都保证内冷装置输出足够，而多余的冷却液通过可以调控的溢流阀反馈回水箱存储。

        详细介绍高压内冷设备的调试方法与注意事项。
        1、一般高压内冷设置中提供动力的三相异步电动机功率都很大，直接启动很容易损坏电机，而用专业的软启动装置又会增加成本，则一般选用工业上常用的星型-角型启动方式。
        首先要保证设备内存有足够的冷却液，先星型接线，给一个很短时的电源输入，此时观察电机的旋放心是否与高压泵体指示的放心一致，切在高压出口会出现冷却液流出现。这一步是为了保证电机的旋转方向正确，保证冷却液能能顺利的从管路里流出。
        方向正确以后，就要将电机完全启动出来，最简单的星角启动是通过一个星型接线的接触器和一个角型接线的接触器的交换来完成的，然而如果两个接触器同时工作，则会造成短路现象发生危险，于是首先在硬件上要用接触器上的辅助触点，一个接触器的辅助触点的闭点串联到另一个接触器上的控制回路中，这样从硬件上就杜绝了星接接触器和角接接触器的同时接通。在控制方面，电机星型接法电流比角型接法电流和功率都比较小，于是在选用上，星型接触器较小，角型接触器较大，这些在电机的铭牌上会有标注。
        在软件控制上，星角转化需要一个过程，基本过程如下。首先，接通星型接触器，电机以星型接法启动旋转，以较低的转速和较低的功率启动，待星型完全启动后，断开星型接触器，接通角型接触器，使电机完全启动完毕后，完成电机启动过程。此处注意，在接触器的接通和断开的瞬间，可能存在较大的电弧火花，于是，在星型转化为角型的过程中，要加上适当的延时，这样可以完全杜绝火花的产生，提高安全性。（在其他设备上出现过短路的情况，导致接触器触点融化，后来加上延时以后，完全解决此问题）。至于星型启动需要的时间我认为要根据实际情况，不能完全套用公式，因为所带负载不容易测量，听电机旋转的声音，直到声音完全稳定不在变化，则为电机完全启动，而时间，多次测量取平均值。适当稍微延长一点最为保靠。
        2、高压泵的调试方法与注意事项
        当电机完全启动后，会在高压泵的带动下，输出高压的冷却液流。此时，要保证冷却液足够，然后开始调节输出端压力计和流量计（按照工艺指标调节到规定的大小）并且调节手动溢流阀，卸除多余的冷却液输出，这样，达到要求的冷却液就可以用来特殊作用。但是，如果压力有波动，或者冷却液提供不足，会产生不安全因素，于是我们需要做保护措施，在此，我们以电气的角度来设置保护措施。
        1，一般情况，在特殊设备内，会有专业的检测设备来时时检测其中的压力和流量波动，在规定的范围内，一切正常，但是一旦超过范围，会立刻报警，这是系统需要停止加工，关闭高压内冷装置。
        2，因为专业的检测设备价格很贵重，在自身的设备上也可以做一些简单却依旧可以保证加工安全的措施，此方法适用于对加工精度要求不高的设备。
        首先，在当高压内冷系统完全启动后，系统应该给予稳定的压力和流量，但是如果此时流量或压力不足，很有可能是管路出现泄压或者冷却液提供不足，此时，如果继续加工，管路泄压会导致保护的刀具出现不同程度的损伤，冷却液提供不足不仅会损伤刀具，更严重的会损伤高压泵，甚至会烧毁电机（因为高压泵工作的时候结构摩擦会产生大量的热量，这些热量需要冷却液流过带走，但是没有冷却液后，次热量会加热高压泵内芯，使其膨胀甚至热熔后粘连到一起，同时使电机堵转，堵转电机又会使电流增大，电机空开保护跳闸。容易烧毁），后果很严重。但是，如果你将电机完全启动后如果压力或流量不足，我们同时暂停加工过程，关掉电机。并且输出报警，用来提示操作者。这些东西，我们需要在PMC程序内进行处理，这样就能很好的保护高压泵和电机的安全。

        3、结束语
        工业上对于高压内冷系统用的还是很广泛的，因为高压内冷既可以冷却刀具和加工接触面，在高压水可以在刀具和工件上源源不断的提供水膜形成润滑，还能带走极难排出的铁屑，所以，将来会很容易接触到高压内冷的调试。有时候，高压内冷和机床是各自分离各自控制器的，此时要处理好之间的通讯，和急停的串联，以保证设备的安全。
        参考文献：
        BEIJING-FANUC 《BEIJING-FANUC PMC MODEL PA1/SA1/SA3 梯形图语音编辑说明书 B-61863C》，2001
        浙江大学出版社《普通高等教育"十一五"国家级规划教材•高等院校电气工程系列教材•电机学》戈宝军 2008.1