1 引言
龍門刨床作為機(jī)械工業(yè)中的主要工作機(jī)床之一，在工業(yè)生產(chǎn)中占有重要的地位。它主要用來加工大型工件的各種平面，斜面和槽。特別適宜于加工大型的、狹長的機(jī)械零件，如機(jī)床的床身、箱體、導(dǎo)軌等。應(yīng)用非常廣泛，具有多種控制要求。在機(jī)床電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)中，具有廣范應(yīng)用之處。
2 龍門刨床介紹
國內(nèi)龍門刨床主要采用的主傳動(dòng)系統(tǒng)有三種：
一種是50年代的電機(jī)擴(kuò)大機(jī)——發(fā)電機(jī)——電動(dòng)機(jī)組（A——G——M）系統(tǒng)。
第二種70年代改型的晶閘管——電動(dòng)機(jī)組（V——M）系統(tǒng)，這兩種系統(tǒng)的邏輯控制普遍采用繼電器控制，故障率高，低速時(shí)損耗大，功率因數(shù)低，并且對電網(wǎng)和機(jī)械的沖擊很大，維修麻煩。
第三種是開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)造價(jià)較高，目前不太成熟。
隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，變頻器、PLC在工廠設(shè)備中的廣泛使用，異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)大量的用在工業(yè)設(shè)備上，用這種系統(tǒng)控制的龍門刨床不僅克服了以上的各個(gè)缺點(diǎn)，提高了控制精度和加工質(zhì)量，還大大節(jié)約了用電量。因?yàn)辇堥T刨床可改進(jìn)方面較多，本文主要講解工作臺(tái)系統(tǒng)主電機(jī)部分電氣改進(jìn)方案。
3 龍門刨床的運(yùn)動(dòng)特性
龍門刨的刨削過程是工件與刨刀相對運(yùn)動(dòng)。因此工作臺(tái)與工件必須頻繁地進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，切削加工只在工作行程中，返回行程只是空轉(zhuǎn)。
4 主電機(jī)的選擇
A-G-M調(diào)速系統(tǒng)中，交流電動(dòng)機(jī)在電能向機(jī)械能轉(zhuǎn)化時(shí)，有20%～30%的效率損耗，而電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)直流發(fā)電機(jī)時(shí)直流發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能時(shí)，又有20%～30%的損耗。所以終端實(shí)際功率大概為49～64%。而使用異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)后設(shè)備沒有功率損失，所以一般認(rèn)為可以用60%的功率的交流異步電動(dòng)機(jī)。
例如：一臺(tái)老式A-G－M系統(tǒng)的刨床，配置為60KW－70KW－60KW。而采用交流異步電機(jī)后則可以使用37KW電動(dòng)機(jī)。
5 變頻設(shè)備的選擇
主電動(dòng)機(jī)在工作時(shí)，由于其負(fù)載大速度快，所以在快速換向時(shí)因?yàn)橹苿?dòng)會(huì)產(chǎn)生很大的反饋能量。如何吸收掉這些能量對整個(gè)加工有很大的影響。我們在改造時(shí)充分考慮到這個(gè)因素，對刨臺(tái)的換向制動(dòng)采用直流制動(dòng)+減速制動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。實(shí)踐證明：這樣的組合制動(dòng)方式，不僅簡單可靠，而且造價(jià)很低。
以37KW交流異步電動(dòng)機(jī)為例，推薦選擇歐瑞傳動(dòng)電氣F1000系列F1000－G0450T3C變頻器（變頻器連續(xù)運(yùn)行的場合，要求變頻器額定輸出電流大于或等于1.1倍的電機(jī)最大電流），配HFBU—DR0201制動(dòng)單元及相應(yīng)的制動(dòng)電阻。如果想縮短減速時(shí)間提升工作效率則可以選擇HFBU－DR0301制動(dòng)單元。直流制動(dòng)功能可以通過修改變頻器參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。
6 PLC與變頻器連接
以下是刨臺(tái)往返運(yùn)動(dòng)的PLC變頻調(diào)速控制電路圖（圖略）。其中PLC采用西門子S7-200系列，變頻器采用的是歐瑞傳動(dòng)F1000系列。
7 變頻調(diào)速設(shè)備優(yōu)勢
直流調(diào)速的設(shè)備缺點(diǎn)：
1)效率低，因?yàn)闄C(jī)械傳動(dòng)裝置較多，造成功率損失較大?！ ?br />
2)主傳動(dòng)及控制部分電氣操作條件教多，不但增加了維護(hù)工作量，也使整個(gè)系統(tǒng)可靠性大大降低?！ ?br />
3)工作臺(tái)調(diào)速范圍小，精度低,加工工件的表面質(zhì)量差。
4)占地面積大，噪音高。
改進(jìn)后變頻調(diào)速系統(tǒng)不僅克服了以上缺點(diǎn)，還具有成本低，精度高，速比大，調(diào)試方便，維護(hù)簡單，壽命長等優(yōu)點(diǎn)。而且交流變頻調(diào)速傳動(dòng)中的籠型異步電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、堅(jiān)固耐用、運(yùn)行可靠、維修方便、傳動(dòng)慣動(dòng)量小、動(dòng)態(tài)性能好，其單機(jī)容量、電壓等級(jí)和最高轉(zhuǎn)速等技術(shù)指標(biāo)，均優(yōu)于直流電機(jī)。避免了直流電機(jī)定期更換、維護(hù)電刷和換向器的問題。
8 節(jié)能方面
改進(jìn)后設(shè)備節(jié)電效果主要取決于三個(gè)方面。
1)減少了機(jī)械損耗和多級(jí)傳動(dòng)損耗。
2)避免了待機(jī)狀態(tài)下的電機(jī)空轉(zhuǎn)引起的損耗，達(dá)到了待機(jī)時(shí)零耗電。
3)電機(jī)功率的降低極大程度的提高了節(jié)電效果。
9 結(jié)束語
采用歐瑞傳動(dòng)F1000系列變頻調(diào)速器以后，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、精度高、低頻轉(zhuǎn)矩大、可靠性強(qiáng)、噪聲低、系統(tǒng)維護(hù)簡單方便、調(diào)速范圍寬，節(jié)能效果預(yù)計(jì)可達(dá)30%以上。而且更換不同的工作組件就可使刨床用于刨、銑一機(jī)兩用。提高了加工精度，工作臺(tái)的速度不隨切削量的變化而變化，靜差度小，能夠很好地滿足速度曲線的要求，提高加工質(zhì)量與效率，延長了刀具的使用壽命。控制部分采用PLC，其功能更加強(qiáng)大、速度快、接點(diǎn)數(shù)少、可靠度更高。
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