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自动化工程应用实例（四） 龙门刨床 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，是工业的母机。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 ；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。工作台回程时能机动抬刀，以免划伤工件表面。 一、龙门刨床简介 机床工作台的驱动可用①四象限可控硅直流调速或用② H桥PWM斩波直流调速，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、铣削和磨削等平面加工。 一、龙门刨床简介 图4-1 龙门刨 往复式刨台 直流电动机 操作按钮站 刨刀架 图4-2 龙门刨电气控制柜 龙门刨床的主传动拖动刨台往复运动，要求加减速快，适合直流电动机拖动。直流电动机的驱动器采用速度和电流双闭环控制的四象限晶闸管驱动器或H桥PWM驱动器。 二、直流传动在龙门刨床中的应用 使用行程（限位）开关控制刨台的往复运动，被加工的工件固定在刨台上，刨刀固定在刀架上，刨刀能横向移动。每个工作循环包括工作台的正向行程（进刀）和反向行程（退刀），刨台往返的直线运动是靠电动机的正反向旋转运动通过齿轮齿条的传动来实现的。 二、直流传动在龙门刨床中的应用 图4-3(a) 晶闸管直流调速 图4-3(b) 晶闸管直流调速 图4-4 PWM直流调速 图4-4 PWM直流调速 (C) (d) 为适应粗刨、精刨、磨削或加工不同材料工件的需要，刨台应能在1～80米/分范围内实现平滑的无级调速。 为保证加工精度，要求静态速降小于5%，动态速降小于10%。 刨台能自动按图4-5的速度曲线运行。 根据龙门刨的切削工艺，对其驱动系统有下列基本要求。 图4-5 龙门刨速度曲线 n 速度 t 0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 t11 图4-5中， 0-t1: 正向启动； t1-t2: 低速切入，以防止碰坏刀具和工件； t2-t3：正向升速切削； t3-t4：正向稳速切削； t4-t5：正向减速切削； t5-t6：正向低速切出，防止工件拉毛； t6-t7：正向制动到反向启动； t7-t8：空刀返回行程，为了提高效率其返 回速度往往高于正向切削速度； t8-t9：减速退刀； t9-t10：低速退刀，防止换向时制动电流过大； t10-t11：反向制动到正向启动。 从图4-5曲线可以看出，由于换向频繁，很大一部分时间是工作在加减速过程中，为了提高生产效率，必须尽量缩短加减速时间。但是，换向过程时间越短，启、制动电流就越大。通常把启制动电流限制在2倍额定电流以内，以免损坏电动机，同时也避免对刨床造成过大的机械冲击。 对图4-5的解释 传统上龙门刨床的主传动采用直流电动机，可调直流电源采用直流发电机、晶闸管可控整流或PWM直流斩波，要求四象限运行。 由于交流调速技术的迅速发展，现在已经可以用交流伺服驱动取代直流驱动，取得了更好的效果。 三、新型交流传动驱动器在龙门刨床中的应用 图4-6 BZ2010-31系列重型龙门刨床 交流伺服电动机 电器柜 往复式工作台 垂直刀架 悬挂式按钮站 主驱动采用自主开发的四速刨、铣、磨多功能变速箱，受控于变频、无级调速电控系统，实现低转速、大扭矩，使快速刨削高效，低速磨削、铣削平稳。 工作台运行配备YSK交流伺服控制（变频）电机实现低速、低耗、大扭矩驱动（比直流欧陆电机组节能40%），2500线编码器，可实现精确运行控制。 电控部分的主要技术特点 电控系统采用可编程PLC中央控制器、智能化功率器件和数字化交流伺服控制技术（IMS系列控制器），实现对异步电动机的高精度伺服控制。 横梁垂直刀架横向进给、侧刀架垂直进给均为交流伺服控制、连续无级进给。 工作台设定为触摸屏，所有进给为悬挂按钮站。 电控部分的主要技术特点 图4-7 龙门刨铣磨床正在加工中 图4-8 龙门刨床正在加工中 1250大型车床 龙门刨电气控制柜