龍門(mén)刨床

龍門(mén)刨床控制系統(tǒng)要求

機(jī)床型號(hào)為BX2012，產(chǎn)地為濟(jì)南第二機(jī)床廠，要求改造后機(jī)床的調(diào)速范圍為5m/min一60m/min，系統(tǒng)運(yùn)行的平滑性要好，能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，且有很好的起制動(dòng)性能。起制動(dòng)時(shí)既能快速啟動(dòng)和制動(dòng)，又保證機(jī)械沖擊不過(guò)大，不對(duì)機(jī)械部件造成損害。能快速實(shí)現(xiàn)提速、降速和平穩(wěn)的調(diào)節(jié)速度，換向時(shí)要減小對(duì)齒輪的沖擊。能實(shí)現(xiàn)慢速切入，穩(wěn)速加工，快速換向，點(diǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)等各種加工工藝要求。

龍門(mén)刨床組成工作原理

A. 系統(tǒng)組成本系統(tǒng)由VVVF(變電壓變頻率)變頻器、交流電動(dòng)機(jī)(Y280S一8，Pe =37KW ，I。=78-2A，n。=740r/min)、測(cè)速器組成閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。采用閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是為了對(duì)負(fù)載的波動(dòng)和電網(wǎng)的波動(dòng)有較強(qiáng)的抗干擾能力，以保證刨床的穩(wěn)定運(yùn)行。刨床的電機(jī)均由PLC 給出的指令進(jìn)行控制。設(shè)計(jì)時(shí)，主傳動(dòng)用一臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)代替原K—F—D系統(tǒng)機(jī)型，進(jìn)給機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)則用變頻調(diào)速器取代原電磁離合器，實(shí)現(xiàn)對(duì)工作臺(tái)的各種不同速度的控制和往返換向。核心部件用PLC進(jìn)行控制，它根據(jù)操作站指令和現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，按預(yù)先編制好的程序?qū)ψ冾l器、刀架、橫梁、磨頭的跟蹤狀況進(jìn)行自動(dòng)或人工控制。變頻器選用日本富士FRN45 Ggs一4JE電壓型通用變頻器。原系統(tǒng)采用機(jī)械式行程開(kāi)關(guān)， 由于工作臺(tái)時(shí)頻繁的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，擋塊頻繁地撞擊行程開(kāi)關(guān)，導(dǎo)致行程開(kāi)關(guān)容易發(fā)生故障，在不可靠的時(shí)候更可能產(chǎn)生事故，影響生產(chǎn)。改造中我們用光控?zé)o觸點(diǎn)接近開(kāi)關(guān)代替機(jī)械式行程開(kāi)關(guān)，經(jīng)使用效果很好。

B.工作原理龍門(mén)刨的刨削過(guò)程是工件(放在刨臺(tái)上)與刨刀之間做相對(duì)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程。也就是刨臺(tái)頻繁的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。刨臺(tái)的運(yùn)動(dòng)分為人工點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行和自動(dòng)往復(fù)循環(huán)運(yùn)行。圖1是刨臺(tái)的往復(fù)周期運(yùn)行圖。龍門(mén)刨床的刨削過(guò)程是工件(放在刨臺(tái)上)與刨刀之間做相對(duì)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程。也就是刨臺(tái)頻繁的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。刨臺(tái)的運(yùn)動(dòng)分為人工點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行和自動(dòng)往復(fù)循環(huán)運(yùn)行。圖1是刨臺(tái)的往復(fù)周期運(yùn)行圖。圖1 刨臺(tái)的往復(fù)周期

龍門(mén)刨床系統(tǒng)特點(diǎn)

經(jīng)過(guò)交流變頻調(diào)速改造后，BX2012龍門(mén)刨床的拖動(dòng)系統(tǒng)大大簡(jiǎn)化，減小了電動(dòng)機(jī)的容量。加工的調(diào)速范圍變寬，達(dá)到3—70m/min，靜差率<3% ，且為無(wú)級(jí)調(diào)速，工作臺(tái)運(yùn)行更加平穩(wěn)，尤其是換向迅速且沖擊小，加工效率提高。此外變頻調(diào)速有利于節(jié)電，且使現(xiàn)場(chǎng)的操作控制變得更為方便和可靠。而PLC的應(yīng)用充分體現(xiàn)了快速、靈活的控制特點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)了以往難以作到的多種復(fù)雜控制和故障保護(hù)，使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了操作維護(hù)簡(jiǎn)單化和控制智能化

龍門(mén)刨床具有門(mén)式框架和臥式長(zhǎng)床身的刨床。

刨刀可在刀架上作垂直或斜向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；橫梁可在兩立柱上作上下調(diào)整。一般在兩個(gè)立柱上還安裝可沿立柱上下移動(dòng)的側(cè)刀架,以擴(kuò)大加工范圍工作臺(tái)回程時(shí)能機(jī)動(dòng)抬刀，以免劃傷工件表面。機(jī)床工作臺(tái)的驅(qū)動(dòng)可用發(fā)電機(jī)－電動(dòng)機(jī)組或用可控硅直流調(diào)速方式,調(diào)速范圍較大,在低速時(shí)也能獲得較大的驅(qū)動(dòng)力。有的龍門(mén)刨床還附有銑頭和磨頭，變型為龍門(mén)刨銑床和龍門(mén)刨銑磨床，工作臺(tái)既可作快速的主運(yùn)動(dòng)，也可作慢速的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，主要用于重型工件在一次安裝中進(jìn)行刨削、銑削和磨削平面等加工。

龍門(mén)刨床國(guó)內(nèi)第一臺(tái)

中國(guó)第一臺(tái)龍門(mén)刨床于1953年4月在濟(jì)南第二機(jī)床廠問(wèn)世。

龍門(mén)刨床技術(shù)性能

1、輸入電源：三相四線（～380V±10% 50Hz）2、工作環(huán)境：溫度-10℃～ 40℃ 相對(duì)濕度<85%(25℃) 海拔<4000m3、裝置容量：<1KW4、外形尺寸：1410mm×725mm×1535mm

龍門(mén)刨床前言

長(zhǎng)度較小的非圓柱面，可以采用數(shù)控銑床加工，也可以采用線切割加工（單件生產(chǎn)）。但當(dāng)非圓柱面達(dá)到一定長(zhǎng)度后，用上面的兩種方法就無(wú)能為力或加工成本太高了。如系列羅茨真空泵和羅茨鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)子（圖1所示，其截面輪廓線由多段漸開(kāi)線、外擺線和圓弧組成，長(zhǎng)度在300mm以上）、大型水環(huán)泵葉輪模型的葉片（截面輪廓線由多段直線和圓弧組成，長(zhǎng)度在500mm以上）。為了適應(yīng)截面輪廓線是復(fù)雜曲線的柱面工件的加工，筆者自行研制出了基于IPC的刨床CNC系統(tǒng)，并對(duì)某真空泵生產(chǎn)廠家的小型龍門(mén)刨床進(jìn)行了數(shù)控改造。

1 小型龍門(mén)刨床的機(jī)械改造

圖2所示是用小型龍門(mén)刨床改造而成的數(shù)控刨床的示意圖。

小型龍門(mén)刨床數(shù)控改造的方法是將手動(dòng)調(diào)節(jié)刀架變成由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的數(shù)控刀架，Z步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制刀架在垂直方向的移動(dòng)，X步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制刀架在水平方 向的移動(dòng)。在滑臺(tái)底座靠近滑塊的部位安裝三個(gè)接近開(kāi)關(guān)，在滑塊上固定一個(gè)與三個(gè)接近開(kāi)關(guān)平行又在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與三個(gè)開(kāi)關(guān)都能接近的滑塊位置標(biāo)志塊（鐵塊）， 兩者共同用于滑塊運(yùn)動(dòng)方向和位置的檢測(cè)。另外，在滑臺(tái)上安裝一個(gè)簡(jiǎn)易的對(duì)刀裝置。經(jīng)過(guò)負(fù)載（摩擦力、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等）計(jì)算，驅(qū)動(dòng)刀架上下移動(dòng)（Z坐標(biāo)軸）和左 右移動(dòng)（X坐標(biāo)軸）的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)分別選用 110BF003型和 130BF003型。這兩個(gè)坐標(biāo)移動(dòng)的脈沖當(dāng)量均為0.01mm。

龍門(mén)刨床系統(tǒng)硬件

該數(shù)控系統(tǒng)采用PC總線、主頻為100MHZ的486CPU工業(yè)控制機(jī)作主機(jī)，具有標(biāo)準(zhǔn)16位數(shù)據(jù)總線和擴(kuò)展功能靈活的插板式結(jié)構(gòu)，可根據(jù)系統(tǒng)要求， 進(jìn)行結(jié)構(gòu)最優(yōu)化配置（圖3）。 圖 3刨床CNC系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) 該數(shù)控系統(tǒng)利用IO/TIMER（并行輸入輸出/定時(shí)器）接口板上的8255A來(lái)控制兩個(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)，接收滑臺(tái)回程和位置傳感器信號(hào)、刀架限位開(kāi)關(guān) 信號(hào)、功能選擇開(kāi)關(guān)信號(hào)，接口板上的8253定時(shí)器用于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)中斷運(yùn)行服務(wù)程序，時(shí)鐘頻率為2MHz。

龍門(mén)刨床結(jié)束語(yǔ)

筆者用自行研制的刨床CNC系統(tǒng)為某企業(yè)的小型龍門(mén)刨床進(jìn)行了數(shù)控化改造，成功地實(shí)現(xiàn)了系列水環(huán)泵葉輪葉片模型的加工和系列羅茨真空泵轉(zhuǎn)子大批量生 產(chǎn)，不僅加工效率高，而且加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠。經(jīng)過(guò)的不斷改進(jìn)和完善，該CNC系統(tǒng)已具有實(shí)時(shí)加工控制、圖形自動(dòng)編程、復(fù)雜曲線和列表曲線擬合、編 程、刀具磨損補(bǔ)償、自動(dòng)對(duì)刀、模擬仿真和加工軌跡跟蹤顯示等功能。該刨床CNC系統(tǒng)，不僅適用于小型龍門(mén)刨床的數(shù)控化改造，也適用于其它形式的刨床的數(shù)控 化改造。

龍門(mén)刨床主要加工大型工件或同時(shí)加工多個(gè)工件。與牛頭刨床相比，從結(jié)構(gòu)上看，其形體大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，剛性好，從機(jī)床運(yùn)動(dòng)上看，龍門(mén)刨床的主運(yùn)動(dòng)是工作臺(tái)的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而進(jìn)給運(yùn)動(dòng)則是刨刀的橫向或垂直間歇運(yùn)動(dòng)，這剛好與牛頭刨床的運(yùn)動(dòng)相反。龍門(mén)刨床由直流電機(jī)帶動(dòng)，并可進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。龍門(mén)刨床的所有刀架在水平和垂直方向都可平動(dòng)。

龍門(mén)刨床主要用來(lái)加工大平面，尤其是長(zhǎng)而窄的平面，一般可刨削的工件寬度達(dá)1米，長(zhǎng)度在3米以上。龍門(mén)刨床的主參數(shù)是最大刨削寬度。