龙门刨床刀架进刀机构的改进

B2012A龙门刨床的调试、维修与故障分析Ａ系列龙门刨床电气控制既包括交直流电动机、电器的继电接触控制，又包括连续反馈控制及扰动补偿前馈控制，属于复合控制系统，我校自97年购买了龙门刨床的模拟系统，本人参加了此设备的调试和日常维修工作。

一、系统的控制原理１、主拖动交流机组控制过程⑴合上QF和QF三相交流电源通入→(1L1、1L2)+⑵→FU2→(701.702)+→HL2(700. 720)+灯亮⑵主机启动（Y－△）按SB2A→701→SB1A→703→705→FRB→FRA→KCA+(711.702)→KCA(703.705)自锁→KTA+(705.704) KTA(705.717)KTA (705.723)→MA+(△运转)→K△(704.702)↑→KTA－(705.704) →KTA(705.723)↑复位→K△(101.103)↓(为刨台工作作准备)→KTA(705.717)↓⑶在工作台自动时KJI+(139.102)→KJI(713.715)↓→当任一台电机过载使热元件动作时，由于KI(701.715)有一通路KCA不会立即断电释放，只有工作台后退换向时，保证工作台始终停在后退末了位置上。

⑷K△(101,103)防止直流电机弱磁“飞车，否则刨台开不动。

⑸只有MA正常运转后，才以MB，防止弱磁下驱动M。

⑹当MA、MB投入正常运转后，GE输出220V(1,2)端径FU1→HL1灯亮，供给给定电源和抬刀电源。

⑺旋动SA5、控变TC+，次级输出36V，可供机床照明用⑻当按下SB1A(701.703)↑→KCA－(711.702)→KCA(703.705)↑→K△－(721.706)所有触点复位→KCB－(705.706)主机停止２、刀架控制电路当合上QF后→IC1＋→101.102，感应出127V电源供刀架，横梁及工作台控制电路用，在工作台处于非自动循环下，KJI(101.345)↓刀架方可快进，在工作台处于自动循环下，KJI(101.345)↓刀架方可快进，在工作台处于自动循环下，KJI(101.345)↑切断快进（防止“工进”时“快进”）⑴垂直刀架①快进先将SC(301.303)↓→按SB3A(345.301)↓→KAC(303.309)↓→SC(101.305)↑KQC＋(309.102)→MC＋驱动垂直刀架松开SB3A(345.301)↑→KQC－(309.102)→垂直刀架停止运动②工进将SC(101.305)↓当刨台自动后退换向时，SHH(129.153)↓→KIQ＋(153.102) (301.303)↑→KIQ(303.305)↓→KQC＋(309.102)→Me＋进刀，当SHH(129.153)↑复位时→KIQ－(153.102)→KIQ(303.305)↑→KQC－，当刨台动进换向时，SQH （129.155)↓→KIH＋(155.102)→K2H(503.307)↓→KHC+(311.102)→MC＋进刀２、右侧刀架：先置S4HX(610.612)↓→S5HX(608.610)↑→SB6A(608.102)↑以防刀架与横梁相撞。

浅谈用PLC和变频器改造B2012A型龙门刨床作者：赵传东来源：《职业·下旬》2009年第09期B2012A型龙门刨床被用于实习教学及加工零部件。

该设备使用日久，出现了精度降低、调速性差、生产效率低等问题，而且故障率高。

一方面为节省费用，另一方面作为实习教学的一项重要课题，笔者及单位相关技术人员决定对此进行一次技术改造。

为了使其达到功耗低、安全可靠、易于维护等要求，采用了变频器结合PLC的改造方法。

一、龙门刨床的控制要求一是无级调速，调速范围宽，系统运行的平滑性好，动态品质更好。

二是能根据不同工件自由调节工作速度，而且前进和后退的速度要单独调整。

三是起动和制动性能好，快速、平稳起动和制动，对电网和机械的冲击小，能很好地实现慢速切入，快速换向等工艺要求。

四是高速切削平稳，静差度小。

五是系统简单，安全可靠，便于维修。

六是噪声低，效率高，可靠性好，节能明显。

二、改造方法1．主运动控制主工作台采用一台三菱的FR系列55KW通用型变频器控制一台45KW鼠笼式异步电动机，代替原来的电机扩大机一发电机一电动机组(A—G—M系统)系统，实现无级调速。

用变频器来实现对工作台的各种不同速度的控制和往返换向。

2．垂直、左右刀架的控制垂直刀架和左右刀架分别由三台3.7kW变频器来驱动2.2kW的刀具电机，实现进刀量的高精度进给。

3．刨床的控制电路刨床的各个动作都由PLC来控制，PLC根据操作指令和现场信号，按照所编制的程序对变频器、横梁、油泵及风冷电机进行人工或自动循环控制。

PLC选择的基本原则是，在满足要求的前提下，考虑选择最可靠、维护使用方便以及性价比最优的机型，所以，再三考虑采用三菱FX2N-64MR，具有32点输入、32点输出。

根据控制系统的具体要求其输入、输出的点数I ／O，留有10％左右的备用。

三、问题及处理方法1．返回过程中的爬行问题在实际的改造的工作中，刨刀返回的过程中由于行程开关从减速到换向阶段的时间很短，所以在变频器参数设定最佳状态时仍有30cm左右的爬行。

摘要龙门刨床是一种用于加工大型、狭长机械零件的大型加工设备。

刨台在刨削过程中不断地作往复运动每往复一次即为一个周期。

在这一个周期内,刨台的速度是变化的。

在刨刀初接触工件时,要低速,防止刀具崩坏;切削段的速度是操作者选定的切削速度;返回段属于空行程,为了提高工作效率,返回速度尽可能高一点;返回结束前,为了减少冲力,又应将速度降至零后转向进入下一周期。

往复运动的速度变化,由刨台下面的无触点接近开关控制。

辅助部分包括润滑泵、横梁升降、抬刀与进刀、左右刀架、垂直刀架控制回路等。

其电气控制系统主要用于控制工作台按要求速度自动往复循环运动,刀架进刀、退刀、横梁升降以及他们之间的连锁控制。

传统龙门刨床的控制系统通常为继电一接触器控制，该系统连线复杂，体积大，自动化水平低。

因而造成了使用企业的生产率低下，效益差。

现采用PLC改造B2012A系列龙门刨床的电控系统,取得了较好的效果。

ABSTRACTDouble housing planer is a kind of long and narrow mechanical parts used for machining large, large processing equipment. Planer constantly in the process of planing for reciprocating shipment move every reciprocating is a cycle. In this period, the speed of the planer is changing. At the beginning of the cutter contact workpiece, low speed, prevent tool collapse; The operator selected cutting speed isthe speed of the cutting section; Return period belongs to air travel, in order to improve the work efficiency, higher return rate as far as possible; Return before the end, in order to reduce impact, and speed should be reduced to zero after turning into the next cycle. Reciprocating motion velocity changes, the stage by the plane the non-contact proximity switch control. Auxiliary parts including lubrication pump, beam lifting, carrying a knife and feed, left and right tool carrier, rail head control circuit, etc.Its electric control system is mainly used to control the workbench speed automatic reciprocating cycle movement, according to the requirement, recede cutter, tool rest feed beam hoist and chain control between them. The traditional control system of double housing planer is usually a relay contactor control, the system of attachment is complex, large volume, low automation level. Low productivity, and thus caused the use the enterprise benefit. We use PLC series of B2012A gantry planer transformation of the electric control system, good results have been achieved.关键字：龙门刨床控制PLC控制电器控制变频调速目录摘要........................................................................................................................... 第一章绪论...................................................................................................... - 1 -1.1 绪论..................................................................................................... - 1 -1.2本文研究的目的及意义...................................................................... - 3 - 第二章龙门刨床简介.................................................................................... - 5 -2.1 龙门刨床简介..................................................................................... - 5 -2.2 龙门刨床基本结构与运动情况......................................................... - 6 -2.2.1主电路组成............................................................................... - 6 -2.2.2交流控制电路........................................................................... - 7 -2.2.3主拖动调速系统工作原理..................................................... - 13 -2.2.4主拖动的电气控制电路......................................................... - 16 - 第三章龙门刨床改造方案............................................................................ - 20 -3.1龙门刨床对控制系统的要求............................................................ - 20 -3.1.1 要求有宽广的调速范围........................................................ - 20 -3.1.2 电气控制电路能保证机床可靠地自动工作........................ - 21 -3.1.3工作台能够按照需要实现自动往返循环............................. - 21 -3.1.4 工作台速度调整，且无须停车............................................ - 21 -3.1.5 刀架能自动进给和快速移动................................................ - 21 -3.1.6系统的机械特性要有一定的硬度......................................... - 21 -3.1.7有必要的联锁保护................................................................. - 22 -3.2 元件清单........................................................................................... - 22 -3.3 I/O分配表.......................................................................................... - 23 - 第四章龙门刨床PLC控制系统改造........................................................... - 25 -4.1龙门刨床运动特点............................................................................ - 25 -4.2 PLC的类型的选定............................................................................ - 26 -4.2.1 PLC类型的选择..................................................................... - 26 -4.2.2 PLC型号的选定................................................................... - 27 -4.2.3西门子S7-200 PLC ................................................................ - 28 -5.1变频器型号的选定............................................................................ - 29 -5.2变频器的选型.................................................................................... - 30 -5.2.1SIMENS MICROMASTER简介............................................ - 30 -5.2.2 SIMENS MICROMASTER 420的特点................................ - 33 - 第五章程序调试............................................................................................ - 35 -5.1程序流程图........................................................................................ - 35 -5.2 PLC程序......................................................................................... - 35 - 附录................................................................................................................ - 44 -总结.................................................................................................................. - 47 - 答谢辞.............................................................................................................. - 48 - 参考文献.......................................................................................................... - 49 -第一章绪论1.1 绪论龙门刨床是机械工业的主要工作母机之一，在工业生产中占有重要的位置。

对B2016A龙门刨床的改造摘要：为改变本企业生产加工中设备负荷不均衡的矛盾，针对b2016a龙门刨床使用中存在的问题，对机械、液压和电气控制系统进行了改造设计，花不多的钱将龙门刨床改造成龙门刨、铣、镗一体机床，增加了工艺种类，提高了机床整体性能、精度及生产率。

关键词：龙门刨床改造变频镗铣头电气改造节电分析0 引言在压缩机产品零件加工中，压缩机气缸上8个伐门孔加工工时约占整个气缸件加工工时的一半，本公司镗床加工设备的占用率很高，常期满负荷运转，而b2016a龙门刨床主要只加工机身的底脚平面，几乎每月有10-15天处于停机状态。

如何提高b2016a龙门刨床的利用率及性能和精度，从而改变生产加工中设备负荷不均衡的矛盾，对b2016a龙门刨床进行技术改造就事在必行。

该龙门刨床是无锡一家企业二十世纪七十年代中期的产品，工作台拖动是较老的拖动系统，电器控制系统也较落后，主传动采用交流电动机—直流发电机—直流电动机拖动+交磁放大机控制，该系统耗能大、占地面积大、效率低、燥声大、维护难，刨床原工作台运行采用发电机组调速，逻辑控制采用中间继电器控制；原电气系统能耗高，且经过多年运行，电气设备严重老化。

1 改造方案确立随着科学技术的进步，为其设备的改造提供了广阔的前景，为此我们对b2016a龙门刨床改造进行了可行性分折，充分的论证、调研、考察，最终确立了采取分两步走的改造方案。

第一步，首先解决生产之急需，改造后能加工压缩机气缸上8个伐门孔。

第二步，在其基础上，同时考虑到易实施、投资少、见效快等因素，再对机床工作台的运行速度及电气控制系统进行整体改造。

2 改造方案实施2.1 初步改造2.1.1 配套选型我们查阅了大量相关资料，经过对主要技术参数设计计算充分论证，同时考虑为第二步改造做准备，精选了一台性价比很高的龙门刨床专用改造变频镗铣头，其主要技术参数完全能满足我们改造的需要。

镗铣头（右）主要性能参数：主轴马达：7.5kw 主轴孔端锥度：nt no：50 主轴端外径：φ128.57mm。

目录1。

龙门刨床运动形式及改造要求...................................... - 1 -1.1龙门刨床结构及运动形式................................................................ - 1 -1.2龙门刨床电气控制改造目的及意义............................................... - 3 -1。

3龙门刨床电气控制改造总体要求................................................ - 4 -1。

4龙门刨床电气控制改造方案 ........................................................ - 6 -2.工作台变频调速及PLC控制......................................... - 9 -2.1工作台运动及调速要求.................................................................... - 9 -2.2工作台调速方案 .............................................................................. - 10 -2.3工作台电气控制输入、输出确定................................................. - 11 -2。

4工作台电气控制接线图............................................................... - 13 -2。

5工作台PLC电气控制程序......................................................... - 14 -3。

图1
螺旋机构中的丝杆1和螺母2应有较高的配合精度，有准确的配合间隙。

牛头刨床刀架上下进给都有严格的工作要求，以保证每一次走刀都能得到相同的加工余量。

牛头刨床在长期使用过程中，因丝杆1和螺母2的磨损，使丝杆螺母传动有间隙，当刀架垂直下降进给时，丝杆上螺旋面与螺母下螺旋面相接触，此时丝杆螺母间隙在下面，这时就有以下两种情况出现。

1.刀架导轨之间的摩擦力大于刀架自身质量
当刀架导轨之间的摩擦力大于刀架自身质量时，丝杆螺母间隙仍然在下面，螺母没有托住丝杆以及整个刀架部件的质量，只是靠摩擦阻力的作用而不下落。

但是，刀架导轨之间的摩擦力在导轨全长不同位置是不一样的，再加上牛
图2
图中丝杆1和螺母2的轴向间隙直接影响其传动的准确性。

双向运动的丝杆螺母，为了消除间隙，可以在刀架丝杆1下面装配螺母4，另外还在螺母2和螺母4之间装配楔块3，在调整时，松开螺母4上的螺钉，再拧动楔块3螺钉，使楔块3向右移动，以推动带有斜面的螺母4向下移动，从而消除轴向间隙，最后再拧紧螺母4上的螺钉。

以上通过对牛头刨床的刀架分析和合理改进，首先对刀架进行功能和技术分析，并对刀架的使用方法做了简单的介绍；其次分析刀架的两个主要零件：丝杆、螺母，根据分析情况对它们之间的结构进行相应的设计改进，通过消除丝杆螺母之间的间隙，也就消除了刀架上下移动和突然下降的现象，保证了刀架能够满足机械产品加工的要求，。

B2020龙门刨床大修及改造方案三四零八厂：贵公司提出对B2020 2米*6米龙门刨一台大修及改造，我公司愿意竭诚为您公司服务。

一设备改造后达到的规格及技术要求1 设备规格1.1 工作台(1) 工作台面积：2000 mm×6000mm（宽×长）(2) 加工工件最大重量：20000kg2 设备改造的技术内容2.1 立铣头(1) 主轴电机选用7.5KW变频电机，最高电机转速为1500rpm；(2) 主轴转速机械分为六档无级变速：最低100rpm；最高1370rpm；主轴锥套7：24 ，主轴带汽动拉刀。

(3) 配一移动万向铣头.2.2 工作台移动（X轴）(1) 行程：＞6000mm；(2) 进给：最低≤3mm/min；最高4500mm/min；(3) 快速：≥4000mm/min；2.3 溜板箱移动（Y轴）(1) 行程：≥2000mm(2) 进给：最低≤3mm/min；最高2000mm/min；(3) 快速：≥4000mm/min2.4 滑枕移动（Z轴）(1) 行程：≥500mm(2) 进给：最低≤5mm/min；最高1000mm/min(3) 快速：≥1000mm/min2.5侧铣头(1) 主轴电机选用7.5KW变频电机，最高电机转速为1500rpm；(2) 主轴转速机械分为六档无级变速：最低100rpm；最高1370rpm；主轴锥套7：24 ，主轴带汽动拉刀。

（3）行程350mm（手动）2.6 几何精度:B2020Q龙门刨铣床几何精度检查项目二设备改造内容及运行环境1 设备改造及大修内容1.1 对工作台导轨润滑系统改造，取消原卸荷式系统。

工作台两端设置多头泵等液压元件、管路，将工作台床身导轨副改造成“一腔一泵”恒压导轨副。

泵选用武重生产的5WJS01-16多头泵，其它液压元件采用华德和黎明产品。

（也可以不改但低速性能可能差一点）。

1.2 机床工作台的传动保留蜗母条传动，为了达到铣床的要求，原机床的工作台电机及减速箱去掉，电机前加装一台减速机，工作台驱动采用安川伺服电机驱动，以满足工作台的低速运行要求。

基于PLC技术的B2012A龙门刨床电气控制系统改造［摘要］B2012A型龙门刨床主要用来加工大型工件的各种平面、斜面、凹槽等，特别适应于加工大型的、狭长的机械零件，是常见的大型机械加工设备。

传统龙门刨床的电气控制系统控制逻辑采用硬件接线，利用继电器机械触点的串联或并联等组成控制逻辑，其连线多而复杂,体积大,功耗大，其改造或增加功能较为困难，而且继电器控制系统依靠机械触点的动作实现控制，工作频率低，机械触点还会出现抖动问题，且由于使用大量的机械触点，存在机械磨损、电弧烧伤等问题，寿命短，系统的大量连线使得机床的可靠性和可维护性较差。

本设计提出通过采用PLC对其传统的龙门刨床进行电气改造是因为PLC很容易实现比较复杂的控制逻辑,在同种要求下，PLC可省去大量的控制继电器，节能降耗，降低运行成本，且改变工艺控制简便易行，而且PLC是无触点电路，反应快、噪音小、寿命长。

[关键词］B2012A型龙门刨床；PLC;电气控制系统改造B2012A Gantry Planer Electrical Control System Based onPLC Technology［Abstract］Double housing planer are mainly used for processing large workpieces，such as various plane, inclined plane and grooves。

Especially suitable for processing large, long and narrow mechanical parts, which is a common large—scale mechanical processing equipment。

Traditional electrical control system of double housing planer that use the hardware connection to control the system logic，and take advantage of mechanical contact of the relays that it is in series or parallel to control logic，which wires are more and complex, large volume and large power consumption，and it is difficult to modify or add its features。

龙门刨床的控制及常见故障的分析排除摘要龙门刨床主要用于刨削大型工件，也可在工作台上装夹多个零件同时加工。

龙门刨床的工作台带着工件通过门式框架作直线往复运动，空行程速度大于工作行程速度。

横梁上一般装有两个垂直刀架，刀架滑座可在垂直面内回转一个角度，并可沿横梁作横向进给运动（见机床）；刨刀可在刀架上作垂直或斜向进给运动；横梁可在两立柱上作上下调整。

一般在两个立柱上还安装可沿立柱上下移动的侧刀架,以扩大加工范围工作台回程时能机动抬刀，以免划伤工件表面。

机床工作台的驱动可用发电机－电动机组或用可控硅直流调速方式,调速范围较大,在低速时也能获得较大的驱动力。

有的龙门刨床还附有铣头和磨头，变型为龙门刨铣床和龙门刨铣磨床，工作台既可作快速的主运动，也可作慢速的进给运动，主要用于重型工件在一次安装中进行刨削、铣削和磨削平面等加工。

本文主要对龙门刨床的控制系统进行研究。

采用交磁扩大机技术作为主拖动系统，通过对工作台的控制系统的研究，了解交磁扩大机的基本原理及龙门刨床的简单控制流程，并能解决简单的故障问题。

关键字：交磁扩大机工作台控制故障排除Closed Planer control and common fault of exclusionABSTRACTClosed Planer mainly used for routing large part, but also in many parts of thestage fixture at the same time processing. Closed Planer of the table with the workpiece through the door frame for reciprocating linear movement, air trip itinerary of speed than the speed. Beams in general with two vertical turret, Turret slide in the vertical plane at an angle of rotation, and along the horizontal beams to feed campaign (see machine); Paodao in the turret on a vertical or inclined To feed movement; beams can be made in two columns from top to bottom adjustments。