龙门刨床的电气化改造

Refitting and Maintenance改裘与维修龙门刨床的电气化改造李传伟王常义(威海职业学院,山东威海264210)摘要:分析了龙门刨床的运动特点,介绍了利用变频器结合PLC对龙门创床进行自动化改造的可行性及实现方法,以提高其加工效率与精度。关键词:龙门刨床变频器PLCElectrical Transform on PlanerLI ChiWeihai Professional Technology Institute, Weihai 264210, CHN)Abstract: The paper analyzes the running features of a planer. The feasibility and method of transforming the mo-tion system of a planer to improve the efficiency and precision combining transducer with PLC are presen-Keywords: Planer; Transducer; PLC威海精密机床附件厂的龙门刨床主要用来加工大1.2龙门刨床的工作特点型工件上的各种平面、斜面和槽,由于使用日久,出现龙门刨床的刨削过程是工件与刨刀作相对运动的精度降低、调速性差生产效率低等问题需要进行维过程。为此,工件必须与工作台一起频繁地进行往复修及改造。考虑到原有设备与加工要求调速比达到运动,工件的切削加工仅在工作行程中,返回行程是空40:1以上,可用于刨、铣削,静差度小于5%,切削力行程。在切削过程中只有在工作台由返回行程转到工恒定、平稳冲击小,刀具切入切出时自动减速,功耗作行程的期间刀架才进行一定量的进给。其中,机床低,安全可靠、易于维护等要求。因此我们决定采用变的主运动是工作台纵向往复运动,而横梁的上下移动,频器结合PLC对其进行改造。刀架沿横梁的左右移动,以及侧刀架在立柱上的上下1龙门刨床的结构及工艺要求往复运动称作辅助运动。13龙门创床的运动特点11龙门刨床的基本结构1.3.1主运动行程以及各阶段的工作状况龙门刨床主要由7部分组成,如图1所示。其中图2中L为工作行程长度,Ln为返回行程长度,床身为箱体型零件,其上有v,Vo和V"分别为慢速切人速度、切削速度和返回速V形导轨。工作台安放在床度身上,工作台下面有斜齿条各时间段的工作状况如下与传动机构齿轮相啮合,可0~t1:工作台前进起动阶段作往复运动。横梁用于安装t1~t2:刀具慢速切入阶段垂直刀架,刨削加工时严禁t2~t3加速至稳定工作速度阶段动作,只在工作台停止运动时才能移动以调整刀架高座架,作命刀3~l4:稳定工作速度阶段t4-t5:减速退出工作阶段度。两个垂直刀架可沿横梁立桂;了是门果ts-t6:反接制动到后退工作阶段导轨在水平方向,或沿刀架图1龙门侧床结构图t,:后退稳定速度阶段本身的滑板导轨在垂直方向中国煤化工作快速移动或工作进给。左右侧刀架及进给箱可沿立柱导轨上下快速移动或自动进给。CNMHG其中慢速切入切出,既可防止因撞击而崩坏工件心133改装与维修 Refitting and Maintenan9与刀具,又可以提高刀具使用寿命。空行程高速返回因频繁运动而磨损,使精度下降。可以提高加工效率。2龙门刨床变频调速系统的设计及性能2.1变频调速系统组成工作台的主运动只需一台59kV·A交一直交、电压型变频器和能量回馈装置作为主拖动控制装置,实现无级变速。工作台换向制动利用变频器自带图2龙门创床行程图的能量反馈装置,使制动速度快,能量又反馈到电网中。对于进刀机构可以采用3台6.5kV·A小变频器1.3.2横梁运动的特点横梁只在工作台停止时方可调整,横梁运动属于分别控制垂直刀架和左右侧刀架3台2.2kW异步电“点动”性质。为了保证横梁能按要求停在一定的位动机,实现无级调速,形成了新的进给系统,使进刀量置上,还设有夹紧机构。准确,提高了加工精度。另外增加一个11kW的变主拖动系统以直流发电机一电动机(G-M)及品5所的铣刀头,作为附加组件。系统原理图如图1.3.3原拖动系统工作状况闸管-电动机系统为主,如图3所示。以A系列龙门信号显示按盒行程开关运行指示报警GC接口刨床为例,它釆用电磁扩大机作为励磁调节器的直流发电机一电动机系统,通过调节直流电动机电压来调节输出速度,并采用两级齿轮变速箱变速的机电联合调节方法。其主运动为刨台频繁的往复运动,对速度的控制有一定的要求,采用机械速比为2:1和电气速范围为10:1的机电联合调速系统。冷60kw图5龙门刨床变频调速系统原理图2.2变频调速系统的优越性采用交流变频调速系统,可以通过灵活的预置恒转矩与恒功率调速的转换点,使调速系统的特性更好图3龙门创床主拖动GM系统图地满足龙门刨床主拖动负载的调速特性要求,进而降主拖动系统调速分析如低主拖动电动机的设计功率。调速范围可以达到40图4所示。其中Fn表示最大P1,静差度小于3%,更换不切削力,H表示切削速度P同的工作组件就可使刨床表示最大切削功率。图中,A机多用2。为提高加工精V2为对应于最大转矩时的最度,工作台的速度不随切削量的变化而变化,自动调速,2F0H高速度,称为计算速度。在圈4龙门侧床主拖动调遮系达到速度曲线的要求提高V1-V2范围内要求恒转矩调统的训速特性速;而在V2~V3范围内则要了加工质量与效率。如图6图6变频调速的机械恃性求恒功率调速。所示。机电联合调速与单纯调压调速比较,电动机的设3PLC控制电路及软件流程计功率可以缩小一半,但是电动机的功率仍然比负载所需要的功率大接近一倍,因此A系列龙门刨床直流中国煤化工控制器控制,其功能电动机的功率并没有得到充分利用。同时因为进刀机强HCNMHG这是有触点的继电器构采用进刀继电器控制进刀,而继电器铁心和圆盘齿系统无法比拟的。134Refitting and maintenance改装与繼修3.1控制电路全部工艺过程及联锁、信号、报警由1台PLC控制,其控制端子功能及接线图如图7所示。系统故障轴出侧T14 VVVF限位位置调整光电码盘前进换向工作状态LL主施动变频器麝头工作】[横工作制台工作v2头控制垂直刀架技忸9A变频器右侧刀架按钮I30A靡头停止门[模果停止]〈位置正确)N横梁上升150A视聚下降160A拍刀控制操作方式)人横聚上升额果转票下转自动犧环晷序」单步操作右侧刀架重复进刀横梁放松左侧刀架重复进刀1204越位极限I电磁抱闸AC--220Y磨头与主拖动联镀图7PLC控制端子功能及接线图图8PLC主程序流程图为了操作方便,变频器设置成外部控制状态,实现调速系统主传动装机容量比原来节省300kW;传动效远控。由A10和All按编码组合为4种运行速度,率提高一倍;调速范围为1:35;静差度<3%;吃刀时A12为点动控制,T17为反转控制,T4为停车控制,进线电流为122A,是原来的1/5;可靠性、经济性都GMI~GM4来自光电编码盘的反馈输入信号。PLC有很大提高的X0~X35为操作和工艺控制的输入信号端输出端Y0~Y5控制横梁升降、刀架进给及铣、磨头用变频在整个机床的改造过程中涉及到了许多测试、调试的问题,在硬件设备安装好后又进行了许多调试工器作。PC程序的编制综合考虑了工艺与加工要求的问3.2PLC编程软件流程题,变频器参数设置也需考虑具体的加工要求。经过器驱动交流电动机来实现。创床工作台自动、手动进如此改造,能大大简化拖动系统减小维护工作(退)、点动、换向、速度变换,垂直刀架和左右刀架的高运行可靠性。参考文献自动进给及人工快速移动的控制横梁升降和夹紧控1张燕宾SWM变频调速应用技术北京,机械工业出版柱,203制,以及互相的联锁和显示等功能都由PC软件来实2韩安荣通用变频器及其应用北京:机械工业出版杜,200现。前进和后退速度及加、减速时间可以任意调3常斗南李全利张学武可编程序控制器原理应用试验北京:机械节。为方便操作,在控制柜面板上装有床身运动速度工业出版社,2002显示及各种运行指示及报警信号,并且操作箱完全符第一作者:李传伟,男,1969年生,硕士,高级讲合原操作习惯。现给出工作台控制的主程序流程图如师,从事于电气自动控制研究与教学,已发表专业论文图8所示。22篇(编辑吕伯诚)(收稿日期:20060-11-03)4结语文章编号:7842与直流发电机组调速系统相比较改造后的变频如果您发表对本文的看法请将文章号填入读者意见调查表中的相应位置。中国煤化工CNMHG走3A2007年第8期