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1.1

U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。

BC1

BC2 口口BC5

图1.2 行程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），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。

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。