龍門刨床

龍門刨床控制系統(tǒng)要求

機床型號為BX2012，產(chǎn)地為濟南第二機床廠，要求改造后機床的調(diào)速范圍為5m/min一60m/min，系統(tǒng)運行的平滑性要好，能實現(xiàn)無級調(diào)速，且有很好的起制動性能。起制動時既能快速啟動和制動，又保證機械沖擊不過大，不對機械部件造成損害。能快速實現(xiàn)提速、降速和平穩(wěn)的調(diào)節(jié)速度，換向時要減小對齒輪的沖擊。能實現(xiàn)慢速切入，穩(wěn)速加工，快速換向，點動調(diào)節(jié)等各種加工工藝要求。

龍門刨床組成工作原理

A. 系統(tǒng)組成本系統(tǒng)由VVVF(變電壓變頻率)變頻器、交流電動機(Y280S一8，Pe =37KW ，I。=78-2A，n。=740r/min)、測速器組成閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。采用閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是為了對負載的波動和電網(wǎng)的波動有較強的抗干擾能力，以保證刨床的穩(wěn)定運行。刨床的電機均由PLC 給出的指令進行控制。設計時，主傳動用一臺異步電動機代替原K—F—D系統(tǒng)機型，進給機械執(zhí)行機構則用變頻調(diào)速器取代原電磁離合器，實現(xiàn)對工作臺的各種不同速度的控制和往返換向。核心部件用PLC進行控制，它根據(jù)操作站指令和現(xiàn)場信號，按預先編制好的程序?qū)ψ冾l器、刀架、橫梁、磨頭的跟蹤狀況進行自動或人工控制。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)采用機械式行程開關， 由于工作臺時頻繁的往復運動，擋塊頻繁地撞擊行程開關，導致行程開關容易發(fā)生故障，在不可靠的時候更可能產(chǎn)生事故，影響生產(chǎn)。改造中我們用光控無觸點接近開關代替機械式行程開關，經(jīng)使用效果很好。

B.工作原理龍門刨的刨削過程是工件(放在刨臺上)與刨刀之間做相對運動的過程。也就是刨臺頻繁的往復運動。刨臺的運動分為人工點動運行和自動往復循環(huán)運行。圖1是刨臺的往復周期運行圖。龍門刨床的刨削過程是工件(放在刨臺上)與刨刀之間做相對運動的過程。也就是刨臺頻繁的往復運動。刨臺的運動分為人工點動運行和自動往復循環(huán)運行。圖1是刨臺的往復周期運行圖。圖1 刨臺的往復周期

龍門刨床系統(tǒng)特點

經(jīng)過交流變頻調(diào)速改造后，BX2012龍門刨床的拖動系統(tǒng)大大簡化，減小了電動機的容量。加工的調(diào)速范圍變寬，達到3—70m/min，靜差率<3% ，且為無級調(diào)速，工作臺運行更加平穩(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)場的操作控制變得更為方便和可靠。而PLC的應用充分體現(xiàn)了快速、靈活的控制特點。實現(xiàn)了以往難以作到的多種復雜控制和故障保護，使系統(tǒng)實現(xiàn)了操作維護簡單化和控制智能化

龍門刨床具有門式框架和臥式長床身的刨床。

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

龍門刨床國內(nèi)第一臺

中國第一臺龍門刨床于1953年4月在濟南第二機床廠問世。

龍門刨床技術性能

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

龍門刨床前言

長度較小的非圓柱面，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)）。但當非圓柱面達到一定長度后，用上面的兩種方法就無能為力或加工成本太高了。如系列羅茨真空泵和羅茨鼓風機的轉子（圖1所示，其截面輪廓線由多段漸開線、外擺線和圓弧組成，長度在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，長度在500mm以上）。為了適應截面輪廓線是復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)，并對某真空泵生產(chǎn)廠家的小型龍門刨床進行了數(shù)控改造。

1 小型龍門刨床的機械改造

圖2所示是用小型龍門刨床改造而成的數(shù)控刨床的示意圖。

小型龍門刨床數(shù)控改造的方法是將手動調(diào)節(jié)刀架變成由步進電動機驅(qū)動的數(shù)控刀架，Z步進電動機控制刀架在垂直方向的移動，X步進電動機控制刀架在水平方 向的移動。在滑臺底座靠近滑塊的部位安裝三個接近開關，在滑塊上固定一個與三個接近開關平行又在運動過程中與三個開關都能接近的滑塊位置標志塊（鐵塊）， 兩者共同用于滑塊運動方向和位置的檢測。另外，在滑臺上安裝一個簡易的對刀裝置。經(jīng)過負載（摩擦力、轉動慣量等）計算，驅(qū)動刀架上下移動（Z坐標軸）和左 右移動（X坐標軸）的步進電動機分別選用 110BF003型和 130BF003型。這兩個坐標移動的脈沖當量均為0.01mm。

龍門刨床系統(tǒng)硬件

該數(shù)控系統(tǒng)采用PC總線、主頻為100MHZ的486CPU工業(yè)控制機作主機，具有標準16位數(shù)據(jù)總線和擴展功能靈活的插板式結構，可根據(jù)系統(tǒng)要求， 進行結構最優(yōu)化配置（圖3）。 圖 3刨床CNC系統(tǒng)硬件結構 該數(shù)控系統(tǒng)利用IO/TIMER（并行輸入輸出/定時器）接口板上的8255A來控制兩個步進電動機的運動，接收滑臺回程和位置傳感器信號、刀架限位開關 信號、功能選擇開關信號，接口板上的8253定時器用于步進電動機中斷運行服務程序，時鐘頻率為2MHz。

龍門刨床結束語

筆者用自行研制的刨床CNC系統(tǒng)為某企業(yè)的小型龍門刨床進行了數(shù)控化改造，成功地實現(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)過的不斷改進和完善，該CNC系統(tǒng)已具有實時加工控制、圖形自動編程、復雜曲線和列表曲線擬合、編 程、刀具磨損補償、自動對刀、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。

龍門刨床主要加工大型工件或同時加工多個工件。與牛頭刨床相比，從結構上看，其形體大，結構復雜，剛性好，從機床運動上看，龍門刨床的主運動是工作臺的直線往復運動，而進給運動則是刨刀的橫向或垂直間歇運動，這剛好與牛頭刨床的運動相反。龍門刨床由直流電機帶動，并可進行無級調(diào)速，運動平穩(wěn)。龍門刨床的所有刀架在水平和垂直方向都可平動。

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