电动机电压来调节输出速度,并采用两级齿轮变速箱变速的机电联合调节方法。其主运动为刨台频繁的往复运动,在往复一个周期中,对速度的控制有一定要求,如图2所示。
图中:
t1段表示刨台起动,刨刀切入工件的阶段,为了减小刨刀刚切入工件的瞬间,刀具所受的冲击及防止工件被崩坏,此阶段速度较低。
t2段为刨削段,刨台加速至正常的刨削速度
t3段为刨刀退出工件段,为防止边缘被崩裂,同样要求速度较低。
t4段为返回段,返回过程中,刨刀不切削工件,为节省时间,提高加工效率,返回速度应尽可能高些。
t5段为缓冲区。返回行程即将结束,再反向到工作速度之前,为减小对传动机械的冲击,应将速度降低,之后进入下一周期。
2.3.2 刨台运动的机械特性曲线
与很多切削机床相同,刨台运动特性分两种情况分析。 (1)低速区
刨台运动速度较低时,此时刨刀允许的切削力由电动机最大转矩决定。电动机确定后,即确定了低速加工时的最大切削力。因此,在低速加工区,电动机为恒转矩输出。
(2)高速区
速度较高时,此时切削力受机械结构的强度限制,允许的最大切削力与速度成反比,因此,电动机为恒功率输出。
由此可得,主拖动系统直流电动机的运行机械特性曲线分为如图3所示两段。
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2.3.3 横梁运动特点
横梁只是在工作台停止时方可调整,横梁运动属于“点动”性质 。为了保证横梁能按要求停在一定的位置上,还设有夹紧机构。
2.4 传动系统
龙门刨主拖动系统以直流发电机组-电动机(G-M)及晶闸管-电动机系统为主,如图4所示。国产A系列龙门刨的主拖动系统采用电磁扩大机作为励磁调节器的直流发电机-电动机系统,通过调节直流发电机电压来调节输出速度,并采用两级齿轮变速箱变速的机电联合调节方法。其主运动为刨台频繁的往复运动,对速度的控制有一定的要求,采用机械速比为2:1和电气调速范围为10:1的机电联合调速系统。
主拖动系统调速分析如图5所示。其中Fm 表示最大切削力,Vl表示切削速度,Pm表示最大切削功率。图中,为对应于最大转矩时的最高速度,称为计算速度。在V1-V2范围内要求恒转矩调速速;而在V2-V3范围内则要求恒功率调速。
机电联合调速与单纯调压调速比较,电动机的设计功率可以缩小一半,但是电动机的功率仍然比负载所需要的功率大接近一倍,因此A系列龙门刨床直流电动机的功率并没有得到充分利用。同时因为进刀机构采用进刀继电器控制进刀,而继电器铁心和圆盘齿因频繁运动而磨损,使精度下降。
第三章 龙门刨床对控制系统的要求
B2012A型龙门刨床的工作台是往返交替循环直线运动的,工件固定在工作台上与刀具作相对运动。工作台在工作行程是进行切削加工,各种台返回时,刀具自动抬起,不进行切削加工。工作台返回是速度快,以减小空行程时间。
B2012A型龙门刨床的主拖动系统要求比较高,它不仅要求足够大的切削功率,较大的调速范围,而且能够按照要求实现自动的速度循环。对于刀架得移动.进刀.退刀.抬刀.横梁放松与夹紧.横
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梁上升与下降.工作台步进与步退等各种电动机与控制电器配合实现电器配合实现。B2012A型龙门刨床对电气控制和PLC控制的系统要求综合起来又以下几个方面:
3.1 要求有宽广的调速范围
由于在加工过程的材料和零件不同,所使用的刀具也会不同(例高速钢刀具。硬质合金刀具等),这就要求机床有不同的速度,以便满足不同加工工艺的要求。
B2012A型龙们刨床采用电机放大机作为直流发电机励磁调节器的直流发电机-电动机组系统并加一级机械变速,从而保证工作台调速范围达到20:1工作台在低速档的速度为6—60m/min在高速档的速度为9—90m/min在低速档或高速档范围内,可实现电气的无机调速,以便生产时能选择最合理的切削速度。
3.2 电气控制电路能保证机床可靠地自动工作
工作台往复运动一次吼,刀架自动进给。后退行程中,刀架自动抬起。工作台在行程末尾可进行减速、反向等运动的自动变换。
3.3工作台能够按照需要实现自动往返循环。
在高速切削时,是为了减小刀具的冲击,应使刀具慢速切入工件。若切削速度与冲击为刀具所能承受时,利用转换开关,可以取消慢速切入。在工作台前进与返回行程末尾,工作台能自动调速,以保证刀具慢速离开工件,防止工件边缘剥裂,同时可减小工作台反向时的冲程和对电动机及其他机械的冲击。
3.4 工作台速度调整,且无须停车。
用于磨削时,工作台应能降低速度至1m/min,以便保持磨削时工件的精度。能自动调速,以保证刀具慢速离开工件,防止工件边缘剥裂,同时可减小工作台反向时的冲程和对电动机及其他机械的冲击。
3.5 刀架能自动进给和快速移动。
进行加工时,工件装在工作台上,工作台沿床身导轨作直线往复运动。横梁上的垂直刀架和立柱上的侧刀架都可以垂直或水平进给。
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3.6系统的机械特性要有一定的硬度。
为了避免因起切削符合发生变化引起的工作台速度有较大的波动,以至于影响加工工件表面的质量,同时系统的机械特性应具有下垂特性,当负荷过大时,能使拖动工作台的直流电动机的转速迅速下降,直至停止,从而达到保护电动机及机械装置的目的。
3.7有必要的联锁保护。
为了使发电机和电动机的换向器不致过大的换向火花而烧坏。
第四章 B2012A型龙门刨床的电气控制
龙门刨床是机械加工工业中的重要工作母机。龙门刨床主要用于加工各种平面、槽及斜面,特别是大型及狭长的机械零件和各种机床床身、工作导轨等。
龙门刨床的电气控制线路比较复杂,它的主拖动系统安全是依靠电气自动控制来执行的。 B2012A型龙门刨床接触器—继电器控制电路原理如图6(a)所示。其中图6(a)为主拖动控制系统及抬刀电路原理图;图6(b)为交流机组拖动系统主电路原理图;图6(c)为主拖动机组启动及刀架控制电路原理图;图6(d)为横梁及工作台控制电路原理图。
4.1交流机组拖动系统组成
B2012A型龙门刨床交流机组拖动系统主电路原理图如图6(b)所示。从图6(b)可以看出,S2012A型龙门刨床交流机组共由9台电动机拖动,即拖动直流发电机G、励磁发电机GE用交流电动机M1,拖动电机放大机用电动机M2,拖动通风用电动机M3,润滑泵电动机M4,垂直刀架电动机M5,右侧刀架电动机M6,左侧电动机M7,横梁升降电动机M8,横梁放松、加紧电动机M9。 4.2直流发电—拖动系统组成
直流发电—拖动系统主电路如图6(a)所示,它包括电机放大机AG、直流发电机G直流电动机M和励磁电动机GE。
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电机放大机AG由交流电动机M2拖动。电机放大机AG的主要作用是根据机床刨台各种运动的需要,通过控制绕组WC的各个控制量调节其向直流发电机G励磁绕组供电的输出电压,从而调节直流发电机发出的电压。
直流发电机G和励磁发电机GE由交流电动机M2拖动。直流发电机G的主要作用是发出支流电动机N所需要的直流电压,满足直流电动机M拖动刨台运动的需要。
励磁发电机的主要作用是由交流电动机M1拖动,发出直流电压,向支流电动机M的励磁绕组供给励磁电源。直流电动机M的主要作用是拖动刨台往返交替作直线运动,对工件进行切削加工。
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