傳統(tǒng)的龍門刨床電氣控制系統(tǒng)普遍采用接觸器繼電器控制技術(shù)。由于采用硬點(diǎn)接觸且連線復(fù)雜露该，因此電氣系統(tǒng)時(shí)常發(fā)生觸點(diǎn)故障睬棚，使龍門刨床經(jīng)常處于停機(jī)維修狀況，不能保證正常生產(chǎn)解幼。

　　本文著重介紹一種運(yùn)用PLC控制調(diào)速器抑党，結(jié)合減速裝置實(shí)現(xiàn)刀具自動(dòng)進(jìn)給控制系統(tǒng)。該方案替換了原機(jī)械式進(jìn)刀量控制機(jī)構(gòu)撵摆，極大地改善了進(jìn)刀精度和可操作性底靠，并具有很好的可移植性，可廣泛應(yīng)用于各種機(jī)床的進(jìn)刀系統(tǒng)控制特铝。

　　蝸桿經(jīng)電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)從而帶動(dòng)蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)暑中，齒輪處在左位時(shí)，進(jìn)刀機(jī)構(gòu)處在進(jìn)給工位鲫剿，結(jié)合子1和結(jié)合子2結(jié)合鳄逾，進(jìn)刀機(jī)構(gòu)處在快速工位宽剪。當(dāng)齒輪處在右位時(shí)，結(jié)合子3和結(jié)合子4結(jié)合灌笙，超越離合器帶動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)葵张。通過改變超越離合器可轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，使齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)不同的角度炬山，從而獲得刀架不同的進(jìn)給量汉渣。傳統(tǒng)的龍門刨床多采用該類型的刀架進(jìn)給機(jī)構(gòu)册压，是典型的間歇進(jìn)給運(yùn)動(dòng)匪从。在實(shí)際使用過程中，進(jìn)給電動(dòng)機(jī)頻繁正反轉(zhuǎn)捕诲，機(jī)械沖擊大橄妄，電器故障多，超越離合器易磨損卿裙，經(jīng)常出現(xiàn)進(jìn)刀不均或進(jìn)刀無(wú)力的現(xiàn)象小赋，此種機(jī)構(gòu)故障多且維修量大。本文提出的自動(dòng)進(jìn)給控制方案外卷，可以有效地解決這些問題砍的。

　　1．整體改造方案

　　改造后的龍門刨床主控系統(tǒng)采用PLC，實(shí)現(xiàn)其全部工作過程自動(dòng)控制莺治，包括橫梁上下廓鞠、刀架移動(dòng)、抬刀落刀谣旁、工作臺(tái)自動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)及聯(lián)鎖保護(hù)床佳、報(bào)警等。PLC的硬件設(shè)計(jì)基本上按照常規(guī)進(jìn)行榄审。本設(shè)計(jì)中不直接用PLC的輸出繼電器帶動(dòng)交流接觸器砌们，而是在每個(gè)輸出觸點(diǎn)后面增加了一個(gè)24 V的直流繼電器，用該繼電器的觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)負(fù)載搁进，不僅可以擴(kuò)展輸出點(diǎn)數(shù)浪感，提高通用性，也對(duì)PLC的輸出繼電器起到了保護(hù)作用饼问。其中工作臺(tái)拖動(dòng)電機(jī)的起動(dòng)篮撑、停止、正反轉(zhuǎn)以及轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)由PLC控制調(diào)速裝置完成匆瓜，取代原有的繼電器接觸器控制系統(tǒng)和交直流發(fā)電機(jī)組拖動(dòng)裝置电伐。橫梁升降仍然用原有的電動(dòng)機(jī)，抬刀仍然保留原有的電磁鐵跪悼，但是都由PLC統(tǒng)一控制秆杰。龍門刨床的整體系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)脸榔。

　　2．刀架自動(dòng)控制方案

　　2.1 刀架工作方式的控制

　　龍門刨床的刀架分為垂直刀架、左側(cè)刀架和右側(cè)刀架蝠肤，其動(dòng)作原理基本一樣汗歧，只是位置不同，現(xiàn)以垂直刀架為例進(jìn)行說明吝啰。

　　刀架的移動(dòng)分為手動(dòng)快速移動(dòng)和自動(dòng)進(jìn)給兩種工作方式惶嗓，由控制柜面板上的刀架工作方式選擇開關(guān)給PLC發(fā)送指令進(jìn)行選擇。變頻器輸出頻率由兩個(gè)電位器給定驻丁，WR1決定快移速度尸粒；WR2決定自動(dòng)進(jìn)給速度；由操作人員根據(jù)需要隨時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)臊渴。

　　當(dāng)需要刀架快移對(duì)刀時(shí)事矾，刀架工作方式選擇開關(guān)選擇“快移”方式，由按鈕通過PLC控制變頻器的狀態(tài)尸诽，進(jìn)而控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的起停甥材，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速由WR1給定。

　　在需要刀架自動(dòng)進(jìn)給時(shí)性含，刀架工作方式選擇開關(guān)選擇“進(jìn)給”方式洲赵，此時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速由WR2給定商蕴。每次工作臺(tái)由前進(jìn)轉(zhuǎn)換到后退時(shí)叠萍，PLC接通抬刀電磁鐵的電源，刨刀抬起究恤，同時(shí)刀架完成進(jìn)給動(dòng)作俭令。當(dāng)工作臺(tái)由后退轉(zhuǎn)換到前進(jìn)時(shí)，抬刀電磁鐵線圈斷電部宿，刨刀彈簧復(fù)位落下抄腔。當(dāng)自動(dòng)進(jìn)給行程結(jié)束后，刀架撞擊行程開關(guān)理张，刀架以快移速度快速返回赫蛇，可以設(shè)置另一行程開關(guān)控制刀架停止，也可以由操作人員手動(dòng)停止拔馆。另外還有一個(gè)手動(dòng)抬刀控制開關(guān)在選刀架時(shí)使用茂萤。

　　2.2 刀架進(jìn)刀量的控制

　　刀具進(jìn)給時(shí)，由PLC通過變頻器調(diào)速裝置控制刀架進(jìn)給電機(jī)的起動(dòng)和停止勇剃，進(jìn)刀量則由每次電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間△t和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定泵躲。

　　設(shè)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為n轉(zhuǎn)/分，每次進(jìn)給時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間為△t秒好佃，傳動(dòng)絲杠的螺距為L(zhǎng)毫米露俏，則進(jìn)給當(dāng)量為：

　　δ=△t×n×L/60 （mm）（1）

　∈┧尽（1）式中傳動(dòng)絲杠的螺距L是固定的，△t在PLC中由專業(yè)人員通過修改程序參數(shù)設(shè)定探娇，一般也不需要變更衍周。在△t和L不變的情況下，自動(dòng)進(jìn)刀量可通過控制柜上的速度調(diào)節(jié)電位器WR2調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)撒沦，方便工人的現(xiàn)場(chǎng)操作窍绸。

　　2.3 刀架進(jìn)刀量的精度控制

　　一般來(lái)說，PLC能夠很好地保障△t的精度租藻，傳動(dòng)絲杠的螺距L的精度也可以保證叮姑，所以電機(jī)轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性是保證進(jìn)刀量精度的關(guān)鍵。

　　龍門刨床的刀架在自動(dòng)進(jìn)刀時(shí)的進(jìn)刀量通常都為幾個(gè)毫米顿肺，如果由電動(dòng)機(jī)直接帶動(dòng)絲杠戏溺，電機(jī)轉(zhuǎn)速相應(yīng)就要調(diào)得很低渣蜗，而低速狀態(tài)下電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化率高屠尊，同時(shí)，由于交流異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的時(shí)間難于精確控制耕拷，從而會(huì)引起較大的誤差讼昆。為了減少誤差，我們?cè)陔姍C(jī)和刀架傳動(dòng)絲杠之間加裝了減速箱骚烧，這樣浸赫，電機(jī)就可以工作在較高的速度上，時(shí)間也可以加長(zhǎng)赃绊。轉(zhuǎn)速不穩(wěn)和起動(dòng)時(shí)間不確定性所造成的誤差就可以大大減小既峡。

　　舉例來(lái)說，設(shè)進(jìn)刀量為2 mm碧查，傳動(dòng)絲杠的螺距L為2 mm运敢，由電動(dòng)機(jī)直接帶動(dòng)絲桿，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)到20 r/min舅尸，按照理想的情況斯身，電動(dòng)機(jī)不需要起動(dòng)時(shí)間，由（1）式可以計(jì)算出電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間需要3 s得鸳。但是遍考，如果電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間由±0.6 s的變化范圍，就有可能造成20%左右的誤差扳引。如果加上30∶1的加速器橡宪，誤差就可以控制在1%之內(nèi)，可以滿足加工要求蛙府。在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)慷尸，由于電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間設(shè)定和速度調(diào)節(jié)都有很好的自由度涎瓜，減速箱的減速比設(shè)定主要考慮電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速和進(jìn)刀速度要求，以使電機(jī)可以有較高的工作效率和穩(wěn)定性股航。

　　3．進(jìn)刀機(jī)構(gòu)拖動(dòng)電源的設(shè)計(jì)

　　龍門刨床工作臺(tái)有直流和交流兩種拖動(dòng)方案慈宾，進(jìn)刀機(jī)構(gòu)的拖動(dòng)方案也有交流和直流兩種。如果選用直流電動(dòng)機(jī)翠节，可采用各種品牌的直流數(shù)字調(diào)速裝置進(jìn)行控制酗宋。如果選用交流電動(dòng)機(jī)，可以采用各種品牌的變頻器疆拘，用以對(duì)各類交流電機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制蜕猫。

　　3.1 直流拖動(dòng)方式

　　以實(shí)際采用的SSD 950+為例，它是一種全數(shù)字式直流調(diào)速裝置哎迄，使用一個(gè)內(nèi)部的電流環(huán)和一個(gè)外部的速度環(huán)來(lái)控制直流電動(dòng)機(jī)回右，可以采用電樞電壓反饋，具有IR補(bǔ)償漱挚，也可采用編碼反饋翔烁，或模擬測(cè)速電機(jī)反饋；考慮到工作環(huán)境和性價(jià)比旨涝，本方案選用測(cè)速電機(jī)反饋蹬屹，速度范圍為100∶1，其工作原理白华。

　　MB為直流電機(jī)慨默，BR為直流測(cè)速電機(jī)，PLC控制的繼電器觸點(diǎn)KA16閉合時(shí)刀架快移弧腥，KA17閉合時(shí)刀架進(jìn)給锥酌，WR1、WR2為調(diào)速電位器婚咱。KA20连载、KA28閉合時(shí)電機(jī)正轉(zhuǎn)，KA21寥只、KA28閉合時(shí)電機(jī)反轉(zhuǎn)劈咕。KA28是有故障時(shí)緊急停機(jī)用的常開觸點(diǎn)，正常工作時(shí)加電處于閉合狀態(tài)冻找。在進(jìn)刀機(jī)構(gòu)中使用時(shí)柏困，要求對(duì)刀準(zhǔn)確，加工精度高帜蘑，停機(jī)時(shí)間設(shè)為標(biāo)準(zhǔn)模式的下限0.1 s清玉。

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