龙门刨床控制系统设计.docx

1、龙门刨床控制系统设计基于PLC、变频器的龙门刨床控制系统设计要求一、 龙门刨床系统介绍龙门刨床是种广泛使用的金属切削加工机床，是具有门式 框架和卧式长床身的刨床，是许多大型企业不可缺少的设备。龙门刨床主要用于创削大型工件, 也可在工作台上装夹多个零件同时加工，是制造重加工各种平面、斜型设备（如大型轧钢机，汽 轮机，发电机，矿山设备等）不可缺少的工作母机，是用来，在机械加丄行业加工人型而狭长的 工件的机床设备（如机床的床身，箱体，导轨等）面、槽，更适合于里应用十分广泛。两人组 成部分，生产工艺对刨床电力拖动自动控制系统的要求和电气控制龙门刨床主要分为机械控制 也越来越高，要使龙门刨床运行在最优状

2、态主要取决于电气控制部分。：龙门刨床工作时需要控制的对象，自动往复循环运行及速度变换。进腿）工作台的运动：工 作台的人工点动运行（：刀架的运动：垂直刀架和左、右侧刀架的自动进给、手动快速移动 横梁升降和夹紧等；1.龙门刨床的基本结构，如机床床身、横梁、，更适合于加工人型而狭长的工件龙门刨床主要 用来加工各种平而、斜而、槽所示，主要由以下七个部分组成。立柱、导轨和箱体等。龙门刨 床的结构如图9-1龙门刨床的结构图1.1U形导轨，用于安置工作台。）机座：是个箱形体，上有（IV形和）工作台：也叫刨台，用 于安置工件。下有传动机构，可顺着床身的导轨作往复运动。（2 3）立柱：用于安置横梁及刀架。（）横

3、梁：用于安置垂直刀架，在切削过程中严禁动作，仅在更换工件时移动，用以调整刀架的 高41度。（5）垂宜刀架：横梁上般装有左右两个垂直刀架，由台三相交流异步电动机驱动，通过机 械结构切换驱动哪个刀架。垂直刀架具有自动进给和手动快速移动两种工作方式，每种匸作方式件。2步进、步退阶段是工件加工前的准备阶段。L作台步进或步退时，挡块（见图1.2）不能压住前进 换向行程开关BG2或后退换向行程计关BG4,如果压住它们，应松开档块，调整挡块位置，使 挡块处于这两个行程开关之间。在工作台步进、步退阶段，首先要求油泵先起动，油压升到设定值时，油压继电器动作，另外要 求风机和变频器运转正常。满足以上条件时，按下工

4、作台步进或步退按钮，可以使工作台点动前 进（或点动后退）：当匚作台到达需要的位置时，松开该按钮，工作台即停止运动。步进与步退 必须互锁。“步进”或“步退”是为了调整机床工作台的位置，只能点动控制，此时主运动多采用较低的速 度.工作台自动循环往返运动工作台自动循环往返运动是对工件进行加工的过程。在B2012A型龙门刨床的床身上装有6个行程开关。前进减速BG1、前进换向BG2、后退减速 BG3、后退换向BG4、前进终端保护限位BG5、后退终端保护限位BG6。工作台侧而装有A、 B、C、D4个撞块，如图1.2所示，减速与换向行程开关的工作情况如农1-1所示。BC1BC2 口 口 BC5图1.2 行程

5、开关布置示意图 当横梁已经夹紧，风机和油泵已经工作，并且机床润滑油供给情况正常（油压升到设定值时，油 压继电器动作），变频器处于正常状态时，工作台自动往返工作将处于准备状态。龙门刨床在刨削加工时：工作台应能自动往复运动（见图1.2）,往复运动中的速度能按照下列要 求相应变化：开始加工前，工作台处于原位，此时撞块C压合限位BG3 （BG3动作），撞块D压合限位 BG4 （BG4动作）：BG1和BG2没有彼压合，两限位开关处于复位状态。刀具慢速切入：加工开始时，为减小刀具切入11件时的冲击而使工件边沿崩溃，工作台应降 低速度使刀具慢速切入：慢速切入期间（tl段，撞块D先离开限位BG4 （BG4复位

6、），工作台 低速前进段后，撞块C离开限位BG3 （BG3复位）。刨削加工恒速：刀具切入工件后，工作台速度开始上升，增加到规定值，并保持恒定（t2段）， 使3得工件农而均匀光滑；t2段四个限位开关都没有压合。刀具慢速退出：在刀具离开工件之前，为防止工件边缘剥裂，工作台速度应降低，使刀具慢 速切出，也可减小工作台对机械的冲击：当工作台前进到撞块A压合限位BG1（BG1动作）时， 工作台开始减速（t3段）。工作台前进换向：当切削完毕，工作台到达前进结束位置时，刀具离开工件，撞块B压合限 位BG2 （BG2动作，此时BG1仍保持压合），工作台停止前进，开始换向。在返回之前，必须“抬 刀，以免刨刀在返回

7、过程中在工件上留下划痕，影响光洁度，抬刀动作由抬刀电磁铁来完成。快速返回和缓冲过渡过程：由于返回行程比工作行程速度高，为减小反向冲击和停车的超程， 也要求在返回行程的末尾先减速，然后停车再换向，这样既准确又可以减少对机械和电机的冲击。 其速度曲线如图1.3所示。工作台开始回退时，撞块B离开限位EG2 （BG2复位，BG1仍保持压合），工作台高速回退， 退一小段后撞块A离开限位BG1 （BG1复位），工作台继续高速回退。当工作台回退到接近原位时撞块C压合限位BG3（BG3动作）时，工作台开始减速回退。 当工作台又回退到原位时，撞块D压合限位BG4 （BG4动作，BG3仍保持压合）时，工作台回 退

8、到原位，停II：或开始换向。图1.3龙门刨床工作台自动运行图 在自动循环工作方式下（切削过程中），在工作台由返回行程转到工作行程的期间，刀架会进行 一定量的进给。由于工作台直线往返运动，经常处在速度变化和反向的过度状态，为提高机床生产效率和防止创 台“脱轨”，要求系统的过渡过程时间要短，而且传动要平稳。限位开关BG5是工作台前进超限保护限位开关，限位开关EG6是工作台后退超限保护限位开关, 正常情况下限位开关BG5、BG6处于复位状态，只有换向限位BG2、BG4失效（故障）时，工 作台超出换向限位位置时，才会被压合，作用是切断电路，使工作台停下来。工作台停止时有制动，防止爬行”:四个限位开关的

9、通断规律见衣1-1。由衣1-1可知，工作台停在返回行程终了位置时，BGl-b、 BG2-b、BG3-a和BG4-a触点是闭合的，BGl-a、BG2-a、BG3-b和BG4-b触点是断开的。此时， 若按下起动按钮，刨床工作台将按图1.3所示的规卸运行，即正向起动慢速切入一工作进程一慢 速退出一反向起动并快速退回一反向减速。表戒速与换向时行根开关状态表till 建A !抉產世回停止BG1 n一-+ 2+ “+ V行程桦关BC1 b+艇検向BG2b+vZ+BC2a一EiBkKKBC3 063-1?t +4-+ ,旋檢向BG4-b+1 +拠开关BG4-a+ z-if: 十”尿乐僦氏空通.“一”表汞触点

10、斷开; 8”衣示富开他点，“b”不刀、常闭；tt点； V” 衷示抽块牙命此隈值开关.主运动的调速范圉加工不同的工件需要使用不同的刀具，要求机床具有不同的速度以满足生产工艺的要求。B20123型龙门刨床的主电动机工作台前进（切削工件）时的最人转速约500 r/mm （33.33Hz）, 匸作台后退时的最人转速为700 r / min （46.67Hz）o慢速切入时的最低速度为50 rpm / nun （3.33Hz）。即调速范围为14： 1,见农1-5。主运动的静差度实际加工过程中由于工件农而不平及材料的不均匀性，将会导致刨削力波动，为保证丄作台速度 不致因负载波动而变化太人，因此对系统的静差度

11、有-定的妥求。B2012A型龙门刨床要求的直 线度为S = 0.015o（2）龙门刨床的刀架结构、运动控制及进刀量的控制对刀架运动的基本要求龙门刚床装有左侧刀架、右侧刀架和横梁上的左、右垂直刀架：它们分别由三台交流异步电动机 来拖动（如图中MAS、MA6、NIA7）o刀架的控制电路用于控制刀架的快速移动与自动进给。 刀架具有自动进给和快速移动两种控制方式。刀架的快速移动/向动进给方式选择是由进刀箱 上的机械手柄的位置来决定。机械手柄的位置与限位开关的关系及刀架控制耍求如下：垂宜刀架快速移动/自动进给切换的机械手柄打向：选择快速移动时：行程开关BG21释放，常闭触点闭合，常开触点断开；选择自动进

12、给时：行程开关BG21压合，常开触点闭合，常闭触点断开： 垂直刀架在每种工作方式下（快速移动/自动进给）都有水平左右进刀、垂直上下进刀四个 方向的动作，这些都是由台垂直刀架电动机MA5来完成的。垂直刀架快速移动时，电动机只能正转，快速移动正反方向是靠装在进刀架侧而的进刀手柄 （选择快进、快退）来控制，即由机械部分实现方向切换。5垂直刀架F1动进给时，选择水平左右进刀、垂直上下进刀的方向也是靠机械手柄来实现的， 即由机械部分实现。垂直刀架运动方向选择左右时，手柄打在行程开关BG24压合位置，垂直刀架运动方向选择上下时，手柄打在行程开关BG24释放位置垂代刀架门动进给时，刀架的正向进给和反向退刀则

13、是通过控制垂N刀架电动机正反转来实 现。左侧刀架快速移动/自动进给切换机械手柄打向：自动进给位置时：行程开关BG22压合，常开触点闭合；快速移动位置时：行程开关BG22复位，常闭触点闭合；左侧刀架只能沿垂直方向上下运动。右侧刀架快速移动/自动进给切换机械手柄打向：自动进给位置时：行程开关BG23压合，常开触点闭合：快速移动位置时：行程开关BG23复位，常闭触点闭合：右侧刀架只能沿垂直方向上下运动。垂直刀架、左侧刀架、右侧刀架快速移动与自动进给不能同时进行。刀架快速移动的条件：一匚作台处于静止状态，刀架自动进给手柄断开，刀架退刀电动机未动作。此时按刀架快速移动按钮，电机正转，刀架快速移动，到达所

14、需位置时，松开按钮，刀架快 移过程结束。刀架快违馬动的正反方向由机械手柄来切换，快速移动时刀架电动机只能正转。刀架自动进给：工作台处于自动运行状态时，刀架应该选择H动进给，即工作方式选择手柄 打在使BG21 （BG22、BG23）压合的位置:刀架自动进给分为自动进刀和自动退刀，自动进刀 在工作台后退换向时进行。自动退刀在工作台前进换向时进行。2若刀架选择自动进给，则进给在每次刨台后退结束时自动进行，进刀量的多少由机械机构控 制。3在刨台自动循环时，刀架只能自动进给，不能快速移动。4刀架的移动都由限位控制。见衣1-2。5刀架在切削完毕、返回之前，必须“抬刀，以免刨刀在返回过程中在工件上留下划痕，

15、影响 光洁度，抬刀动作由抬刀电磁铁来完成。6刀架的快速移动、进刀、退刀和抬刀要与工作台的运动有机地配合：在调节时刀架应能快速 移动。【传统的B2012A型龙门刨床-刀架的控制工艺和传统线路（此电路只能用于帮助你f解控制工 艺）1） B2012A型龙门刨床的刀架结构：两个垂宜刀架（左右）：由台交流电动机MA5拖动，靠机械手柄切换驱动哪个垂直刀架。左侧刀架：由-台交流电动机MA6拖动，右侧刀架，由台交流电动机MA7拖动。 2）垂直刀架的控制要求：垂宜刀架具有的工作方式：快速移动和自动进给，都由台交流电动机IA5拖动。垂直刀架的快速移动/自动进给工作方式由装在进刀箱上的机械手柄来切换。垂宜刀架的快速移动/自动进给运动方向及选择：垂直刀架的快速移动和自动进给都有水平左右