Refitting and Maintenance改裘與維修龍門刨床的電氣化改造李傳偉王常義(威海職業(yè)學(xué)院,山東威海264210)摘要:分析了龍門刨床的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),介紹了利用變頻器結(jié)合PLC對龍門創(chuàng)床進(jìn)行自動(dòng)化改造的可行性及實(shí)現(xiàn)方法,以提高其加工效率與精度。關(guān)鍵詞:龍門刨床變頻器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威海精密機(jī)床附件廠的龍門刨床主要用來加工大1.2龍門刨床的工作特點(diǎn)型工件上的各種平面、斜面和槽,由于使用日久,出現(xiàn)龍門刨床的刨削過程是工件與刨刀作相對運(yùn)動(dòng)的精度降低、調(diào)速性差生產(chǎn)效率低等問題需要進(jìn)行維過程。為此,工件必須與工作臺一起頻繁地進(jìn)行往復(fù)修及改造?？紤]到原有設(shè)備與加工要求調(diào)速比達(dá)到運(yùn)動(dòng),工件的切削加工僅在工作行程中,返回行程是空40:1以上,可用于刨、銑削,靜差度小于5%,切削力行程。在切削過程中只有在工作臺由返回行程轉(zhuǎn)到工恒定、平穩(wěn)沖擊小,刀具切入切出時(shí)自動(dòng)減速,功耗作行程的期間刀架才進(jìn)行一定量的進(jìn)給。其中,機(jī)床低,安全可靠、易于維護(hù)等要求。因此我們決定采用變的主運(yùn)動(dòng)是工作臺縱向往復(fù)運(yùn)動(dòng),而橫梁的上下移動(dòng),頻器結(jié)合PLC對其進(jìn)行改造。刀架沿橫梁的左右移動(dòng),以及側(cè)刀架在立柱上的上下1龍門刨床的結(jié)構(gòu)及工藝要求往復(fù)運(yùn)動(dòng)稱作輔助運(yùn)動(dòng)。13龍門創(chuàng)床的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)11龍門刨床的基本結(jié)構(gòu)1.3.1主運(yùn)動(dòng)行程以及各階段的工作狀況龍門刨床主要由7部分組成,如圖1所示。其中圖2中L為工作行程長度,Ln為返回行程長度,床身為箱體型零件,其上有v,Vo和V"分別為慢速切人速度、切削速度和返回速V形導(dǎo)軌。工作臺安放在床度身上,工作臺下面有斜齒條各時(shí)間段的工作狀況如下與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)齒輪相嚙合,可0~t1:工作臺前進(jìn)起動(dòng)階段作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。橫梁用于安裝t1~t2:刀具慢速切入階段垂直刀架,刨削加工時(shí)嚴(yán)禁t2~t3加速至穩(wěn)定工作速度階段動(dòng)作,只在工作臺停止運(yùn)動(dòng)時(shí)才能移動(dòng)以調(diào)整刀架高座架,作命刀3~l4:穩(wěn)定工作速度階段t4-t5:減速退出工作階段度。兩個(gè)垂直刀架可沿橫梁立桂;了是門果ts-t6:反接制動(dòng)到后退工作階段導(dǎo)軌在水平方向,或沿刀架圖1龍門側(cè)床結(jié)構(gòu)圖t,:后退穩(wěn)定速度階段本身的滑板導(dǎo)軌在垂直方向中國煤化工作快速移動(dòng)或工作進(jìn)給。左右側(cè)刀架及進(jìn)給箱可沿立柱導(dǎo)軌上下快速移動(dòng)或自動(dòng)進(jìn)給。CNMHG其中慢速切入切出,既可防止因撞擊而崩壞工件心133改裝與維修 Refitting and Maintenan9與刀具,又可以提高刀具使用壽命。空行程高速返回因頻繁運(yùn)動(dòng)而磨損,使精度下降。可以提高加工效率。2龍門刨床變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及性能2.1變頻調(diào)速系統(tǒng)組成工作臺的主運(yùn)動(dòng)只需一臺59kV·A交一直交、電壓型變頻器和能量回饋裝置作為主拖動(dòng)控制裝置,實(shí)現(xiàn)無級變速。工作臺換向制動(dòng)利用變頻器自帶圖2龍門創(chuàng)床行程圖的能量反饋裝置,使制動(dòng)速度快,能量又反饋到電網(wǎng)中。對于進(jìn)刀機(jī)構(gòu)可以采用3臺6.5kV·A小變頻器1.3.2橫梁運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)橫梁只在工作臺停止時(shí)方可調(diào)整,橫梁運(yùn)動(dòng)屬于分別控制垂直刀架和左右側(cè)刀架3臺2.2kW異步電“點(diǎn)動(dòng)”性質(zhì)。為了保證橫梁能按要求停在一定的位動(dòng)機(jī),實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速,形成了新的進(jìn)給系統(tǒng),使進(jìn)刀量置上,還設(shè)有夾緊機(jī)構(gòu)。準(zhǔn)確,提高了加工精度。另外增加一個(gè)11kW的變主拖動(dòng)系統(tǒng)以直流發(fā)電機(jī)一電動(dòng)機(jī)(G-M)及品5所的銑刀頭,作為附加組件。系統(tǒng)原理圖如圖1.3.3原拖動(dòng)系統(tǒng)工作狀況閘管-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)為主,如圖3所示。以A系列龍門信號顯示按盒行程開關(guān)運(yùn)行指示報(bào)警GC接口刨床為例,它釆用電磁擴(kuò)大機(jī)作為勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的直流發(fā)電機(jī)一電動(dòng)機(jī)系統(tǒng),通過調(diào)節(jié)直流電動(dòng)機(jī)電壓來調(diào)節(jié)輸出速度,并采用兩級齒輪變速箱變速的機(jī)電聯(lián)合調(diào)節(jié)方法。其主運(yùn)動(dòng)為刨臺頻繁的往復(fù)運(yùn)動(dòng),對速度的控制有一定的要求,采用機(jī)械速比為2:1和電氣速范圍為10:1的機(jī)電聯(lián)合調(diào)速系統(tǒng)。冷60kw圖5龍門刨床變頻調(diào)速系統(tǒng)原理圖2.2變頻調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)越性采用交流變頻調(diào)速系統(tǒng),可以通過靈活的預(yù)置恒轉(zhuǎn)矩與恒功率調(diào)速的轉(zhuǎn)換點(diǎn),使調(diào)速系統(tǒng)的特性更好圖3龍門創(chuàng)床主拖動(dòng)GM系統(tǒng)圖地滿足龍門刨床主拖動(dòng)負(fù)載的調(diào)速特性要求,進(jìn)而降主拖動(dòng)系統(tǒng)調(diào)速分析如低主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)功率。調(diào)速范圍可以達(dá)到40圖4所示。其中Fn表示最大P1,靜差度小于3%,更換不切削力,H表示切削速度P同的工作組件就可使刨床表示最大切削功率。圖中,A機(jī)多用2。為提高加工精V2為對應(yīng)于最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的最度,工作臺的速度不隨切削量的變化而變化,自動(dòng)調(diào)速,2F0H高速度,稱為計(jì)算速度。在圈4龍門側(cè)床主拖動(dòng)調(diào)遮系達(dá)到速度曲線的要求提高V1-V2范圍內(nèi)要求恒轉(zhuǎn)矩調(diào)統(tǒng)的訓(xùn)速特性速;而在V2~V3范圍內(nèi)則要了加工質(zhì)量與效率。如圖6圖6變頻調(diào)速的機(jī)械恃性求恒功率調(diào)速。所示。機(jī)電聯(lián)合調(diào)速與單純調(diào)壓調(diào)速比較,電動(dòng)機(jī)的設(shè)3PLC控制電路及軟件流程計(jì)功率可以縮小一半,但是電動(dòng)機(jī)的功率仍然比負(fù)載所需要的功率大接近一倍,因此A系列龍門刨床直流中國煤化工控制器控制,其功能電動(dòng)機(jī)的功率并沒有得到充分利用。同時(shí)因?yàn)檫M(jìn)刀機(jī)強(qiáng)HCNMHG這是有觸點(diǎn)的繼電器構(gòu)采用進(jìn)刀繼電器控制進(jìn)刀,而繼電器鐵心和圓盤齒系統(tǒng)無法比擬的。134Refitting and maintenance改裝與繼修3.1控制電路全部工藝過程及聯(lián)鎖、信號、報(bào)警由1臺PLC控制,其控制端子功能及接線圖如圖7所示。系統(tǒng)故障軸出側(cè)T14 VVVF限位位置調(diào)整光電碼盤前進(jìn)換向工作狀態(tài)LL主施動(dòng)變頻器麝頭工作】[橫工作制臺工作v2頭控制垂直刀架技忸9A變頻器右側(cè)刀架按鈕I30A靡頭停止門[模果停止]〈位置正確)N橫梁上升150A視聚下降160A拍刀控制操作方式)人橫聚上升額果轉(zhuǎn)票下轉(zhuǎn)自動(dòng)犧環(huán)晷序」單步操作右側(cè)刀架重復(fù)進(jìn)刀橫梁放松左側(cè)刀架重復(fù)進(jìn)刀1204越位極限I電磁抱閘AC--220Y磨頭與主拖動(dòng)聯(lián)鍍圖7PLC控制端子功能及接線圖圖8PLC主程序流程圖為了操作方便,變頻器設(shè)置成外部控制狀態(tài),實(shí)現(xiàn)調(diào)速系統(tǒng)主傳動(dòng)裝機(jī)容量比原來節(jié)省300kW;傳動(dòng)效遠(yuǎn)控。由A10和All按編碼組合為4種運(yùn)行速度,率提高一倍;調(diào)速范圍為1:35;靜差度<3%;吃刀時(shí)A12為點(diǎn)動(dòng)控制,T17為反轉(zhuǎn)控制,T4為停車控制,進(jìn)線電流為122A,是原來的1/5;可靠性、經(jīng)濟(jì)性都GMI~GM4來自光電編碼盤的反饋輸入信號。PLC有很大提高的X0~X35為操作和工藝控制的輸入信號端輸出端Y0~Y5控制橫梁升降、刀架進(jìn)給及銑、磨頭用變頻在整個(gè)機(jī)床的改造過程中涉及到了許多測試、調(diào)試的問題,在硬件設(shè)備安裝好后又進(jìn)行了許多調(diào)試工器作。PC程序的編制綜合考慮了工藝與加工要求的問3.2PLC編程軟件流程題,變頻器參數(shù)設(shè)置也需考慮具體的加工要求。經(jīng)過器驅(qū)動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)來實(shí)現(xiàn)。創(chuàng)床工作臺自動(dòng)、手動(dòng)進(jìn)如此改造,能大大簡化拖動(dòng)系統(tǒng)減小維護(hù)工作(退)、點(diǎn)動(dòng)、換向、速度變換,垂直刀架和左右刀架的高運(yùn)行可靠性。參考文獻(xiàn)自動(dòng)進(jìn)給及人工快速移動(dòng)的控制橫梁升降和夾緊控1張燕賓SWM變頻調(diào)速應(yīng)用技術(shù)北京,機(jī)械工業(yè)出版柱,203制,以及互相的聯(lián)鎖和顯示等功能都由PC軟件來實(shí)2韓安榮通用變頻器及其應(yīng)用北京:機(jī)械工業(yè)出版杜,200現(xiàn)。前進(jìn)和后退速度及加、減速時(shí)間可以任意調(diào)3常斗南李全利張學(xué)武可編程序控制器原理應(yīng)用試驗(yàn)北京:機(jī)械節(jié)。為方便操作,在控制柜面板上裝有床身運(yùn)動(dòng)速度工業(yè)出版社,2002顯示及各種運(yùn)行指示及報(bào)警信號,并且操作箱完全符第一作者:李傳偉,男,1969年生,碩士,高級講合原操作習(xí)慣?，F(xiàn)給出工作臺控制的主程序流程圖如師,從事于電氣自動(dòng)控制研究與教學(xué),已發(fā)表專業(yè)論文圖8所示。22篇(編輯呂伯誠)(收稿日期:20060-11-03)4結(jié)語文章編號:7842與直流發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)相比較改造后的變頻如果您發(fā)表對本文的看法請將文章號填入讀者意見調(diào)查表中的相應(yīng)位置。中國煤化工CNMHG走3A2007年第8期