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龙门刨电气改造
龙门刨电气改造
 

    我国60到80年代的国产及进口的老式龙门刨床、单臂刨床数量相当巨大,以济南二机、武重以及进口捷克HD系列为主,在各机械加工行业中占有很大比例且有着重要的地位,广泛应用于加工大型工件的各种平面、斜面和槽,特别适宜于加工大型的、狭长的机械零件如机床的床身、导轨等。但随着使用年限的延长,绝大部分龙门刨(单臂刨)床的电气系统已不能满足生产的需要。主要表现在: 
1、由于使用年限长,电器(如继电器、接触器等)老化严重,经常出现触点粘连或闭合不好;电器控制线路十分落后,线路凌乱,故障频繁,故障点难以查找,器件难以替换,维修工作量大; 
2、工作台主拖动K-F-D系列的发电机组和扩大机组运行极不稳定,经常出现问题,且调速控制方式落后,调速范围小,精度低,加工工件的表面质量差,现已淘汰,且无备件更换,给维修和保养带来极大的困难,严重影响到企业的正常生产。

3、工作台拖动采用的交直流机组,其效率低,能耗高。工作台驱动由交流机组、直流发电机组、直流电动机组及交磁扩大机组成,其中交流电动机JB2-4功率60kW, 直流电动发电机70kW, 直流电动机Z2-93D2功率60kW,交磁扩大机ZKK-4功率4kW,综合能耗达到120KW以上,而其效率只有50%~68%。对企业用电来说是极大的负担。 
4、占地面积大,噪音高,环境污染严重。
    针对以上存在的问题,我们对整个机床电控系统进行综合、全面和系统的改造。以下以济南二机产B2016*6龙门刨床为例,对老式龙门刨(单臂刨)床的改造方法和效果进行详细说明。


一、龙门刨改造方案
采用欧陆590P全数字直流调速装置、光电编码器结合先进的PLC自动化控制技术的改造方案。

1、拆除原K-F-D系列发电机组调速系统,仅保留直流电机,用欧陆590P全数字直流调速装置驱动,电机的调速范围增大,可达到100:1(原系统调速范围20:1),静差度小于1%,能确保切削力恒定、平稳、冲击小,保证改造后使该机床的功能(电控系统)满足加工要求; 
2、在原直流电机尾部加装永磁测速发电机实现对工作台直流电机的闭环控制;

3、电控系统全部更新,采用先进PLC控制技术,取代传统的继电器、接触器控制系统,有效简化二次回路,改造后不但结构大大简化,而且能够大幅度地降低故障率,确保生产的正常进行; 
4、加装光电编码器,通过高速计数实现对工作台的减速,换向;通过悬挂按钮站上的计数开始、计数结束(工件定位按钮)实现工作台直流电机正反向脉冲计数,PLC通过高速计数器自动计算前进减速、前进返后退、后退减速、后退返前进的脉冲数,工作区段可以自由设定; 
5、更换悬挂箱、控制电缆及所有控制器件,减少故障点,提高系统可靠性。

二、具体控制方式    
(一)工作台主拖动系统控制
    1、采用590P直流调速装置,通过PLC可实现自动循环工作实时精确速度设定,并设有任意工作状态的极限行程保护。可实现各阶段速度自动切换、自动换向,自动进给。基本进给过程:起动(指令)—→慢速切入—→工进—→减速退出—→快退—→后
退减速—→慢速切入—→工进,周而复始(快退可根据现场情况而定)。特殊情况碰到极限行程开关,立即急停,灵敏可靠,停机时间可调。工作台自动循环并达到如下效果:⑴正常加工时,工作台自动往返;⑵刀具正常切入工件后,切削速度正常刨削;⑶刀具退出工件前,为避免刀具将工件剥落,必须先减速,以慢速离开工件,同时减小换向冲击;⑷换向起始时,先以低速运行,减小因机械间隙造成的碰撞冲击,保证系统换向的平滑性,并快速返回;⑸由于返回速度较高,工作台的惯性大,为避免停车超程,在接近原位前先减速后停车,以确保安全、准确且易于操作。
    2、采用目前先进可靠的光电编码器实现无触点减速和换向,起点、终点任意设定,且无机械磨损,性能更稳定,使用寿命更长。

    3、为了提高工作效率和防止工作台“脱轨”,系统能够做到过渡过程迅速,越位小于限定值。一般大型刨越位应小于400mm,中型刨越位小于300mm,小型刨越位小于200mm。 
    4、有必要的连锁保护功能,出现了下述状况时,工作台将立即停车:⑴工作台超越行程极限;⑵导轨润滑油泵停止工作;⑶横梁与刀架同时上下移动;⑷电机电枢电流超限、欠励磁;⑸回路过载、短路;⑹电机或装置超温等。
   (二)横梁升降移动
横梁升降带动横梁及刀架在垂直方向运动,根据工件厚度调整刀架与工作台的距离。横梁移动只有“点动”调整状态,没有连续工作状态。
1、横梁夹紧与放松由横梁松紧电机控制,与横梁升降互锁,达到横梁松开才允许升降机构动作,横梁夹紧,不允许升降。升降指令发出,机构自动按照“放松、升降、夹紧”的程序进行。
2、横梁移动与润滑泵连锁,保证移动前先起动润滑泵。
3、自动微量回升控制:横梁下移到指定位置即停止,延时自动接通微量回升起动回路,完毕后自动夹紧,以实现下降运动时消除丝杆和螺母的间隙。

(三)其他控制
1、PLC控制程序设计主要依据刨床的工作方式、以及各控制部件之间逻辑关系,由PLC实现各机构之间的连锁及工作台的速度转换;
2、PLC通过光电编器输入的高速脉冲进行计数,自动计数前进和后退两个方向的减速和换向位置;
3、根据不同的加工方式、工艺要求,实时方便调节工作台速度;
4、悬挂按钮站主要包括以下控制功能:工作台起点、终点、前进、后退、步进、步退、总停;横梁上升、横梁下降控制,以及转速显示表和调速电位器等。
5、立刀架可方便的在水平和垂直两个方向快移和进刀,并设有极限行程保护。 6、侧刀架可沿立柱丝杠上下快移和进刀,设有刀架移动限位保护,防止移动时碰撞。

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