龙门刨床数控改造设计

中圆彀俺ｚ程２００７．０８　修理与改造　

文章编号：１６７１—０７１　１（２００７）０８－００１９－０３　

叶宇程，王　纪，阎保定，王　国　

（河南科技大学，河南洛阳４７１００３）　

摘　要：针对龙门刨床机械式进刀量控制机构的结构特点，采用ＰＬＣ为主控制器，以变频器作为控制电源　研制了一种龙门刨床刀架自动进给控制系统。实践表明该系统设计先进、操作方便、运行可靠。　关键词：龙门刨床；刀架进刀机构；可编程序控制器；变频调速器　

中图分类号：ＴＧ５５１．２　文献标识码：Ｂ　

传统的龙门刨床电控系统采用接触器和继电　

器，时常发生触点故障。本文着重介绍一种运用　

ＰＬＣ控制调速器，结合减速装置实现的刀具自动进　

给控制系统。该方案替换了原机械进刀机构，提高　

了进刀精度和可操作性，并具有很好的可移植性，　

可广泛应用于各种机床的进刀系统。　

以ＢＱ２０２０型龙门刨床电器控制系统为例，它　

的机械进刀传动示意图见图１。电动机１传动蜗杆　２带动蜗轮３转动，齿轮８处在左位时，结合子４　

和５结合，进刀机构处在进给工位。当齿轮８处在　

右位时，进刀机构处在快速工位，结合子９和１０　

结合，超越离合器１１带动齿轮８旋转。通过改变　

超越离合器转动的角度，使齿轮８转动不同的角　

度，从而获得刀架不同的进给量。在实际使用过程　

中表现出机械冲击大、电器故障多、进刀不均或进　

刀无力的缺点。本文提出的自动进给控制方案，可　

控制元件全部选用施耐德、西门子元器件。电柜出　

线按原机床电气柜部件顺序排列，电柜至机床连线　

全部采用工业插头连接。　

（４）电气控制柜加装两台工业用电柜空调器。　

（５）更换悬挂操作台面板及面板元件。面板　

采用３ｍｍ铝材，表面钝化处理，保留原面板颜色　

和布置，原机床操作方式不变。　

３．机械、液压部分　

（１）更换Ｘ、Ｚ轴驱动电机，制作电机过渡　

联结板，更换电机传动齿轮，检修传动系统机构。　

（２）更换主轴电机的定位及联结器，更换主　

轴电机。　

（３）更换伺服电机和防护罩。　

瞄盔　一　耙一　

浅谈Ｂ２０　１　０Ａ型龙门刨床数控化改造　

广州数控设备有限公司　（广东５１０ｏ１０）　黄屹　

普通龙门刨床通常用于加工大型工件的平面、沟槽　或成形表面，但生产效率较低，因而主要用于单件、小　批量生产及机修车间。而对于罗茨真空泵和罗茨鼓风机　的转子（其截面轮廓线由多段圆弧组成）及大型水环泵　叶轮模型的叶片（截面轮廓线由多段直线和圆弧组成）　这类圆柱曲面类工件，在普通龙门刨床上就无法加工　了。为了适应截面轮廓线是复杂曲线的柱面工件的加　工，我们的客户要求将Ｂ２ＯＩＯＡ型龙门刨床进行数控化　改造。　一弓・｝｛．｝｛・｝÷｝｛・｝｛・｝｛・｝÷｝÷｝｛－｝÷｝｛・｝｛・｝÷｝÷｝÷｝÷｝÷｝÷｝÷｝÷｝　３．效果对比　应用本铣端面钻中心孔机床加工中心孑Ｌ，与传统的　车床搭架中心架加工中心孔（以长度Ｌ＝２３００ｒａｍ，直　径　：３２０ｍｍ为例）相比较，其关键项效果对比如下　表：　＼　传统车床搭中　应用本　心架工艺加工　机床加工　装夹次数　２　Ｉ　工件是否　是　否　要调头　关键区　工件旋转，刀具　刀具旋转，工件轴　别项目　轴向进给　向进给　工件（重量大）旋转，　工件只需轴向进给，　安全性　工件要调头二次装　不必旋转，工件不必　夹，安全性差　调头装夹，安全性好　加工工时　７０ｒａｉｎ　３０ｒａｉｎ　定额（实测）　中心孔表面　接近于６．３，ｕｍ　低于３　２，ｕｍ　粗糙度（Ｒ。）　ＭＷ　（收稿日期：２００７１１２５）　ｌ曩　翌盟堡筮　——　磊　工冷加工　Ｈ，Ｈ，Ｈ，．ｍａｃｈｉｎｉｓｔ　ｃｏｍ．ｃｎ　客户提出改造后的刨床要能满足他们公司罗茨鼓风　机转子的加工要求，并要求为了保证加工精度不使用原　刨床的抬刀装置，由进给系统控制刨刀抬刀、落刀和插　补进给。数控系统控制两向伺服驱动单元及工作台前后　进给装置的起动信号，外接电子手轮。明确客户的改造　要求后我们到客户现场详细了解了该龙门刨床的结构、　性能和工件的加工工艺并测绘了改造设计所需的相关尺　寸。客户的设备是都匀机床厂产Ｂ２ＯＩＯＡ型龙门刨床，　加工工件最大宽度ｌＯ００ｍｍ，加工工件最大长度　３０００ｒａｍ，水平进给电动机的动力经过水平刀架进给箱　后传至梯形丝杠，并由此带动两个水平刀架沿横梁作水　平方向运动。水平刀架上手轮经过一对圆锥齿轮副与梯　形丝杠连接，从而可调节刨刀安装部件在垂直方向上的　位置。另外此刨床的两个侧刀架、工作台功能都比较完　整，横梁的几何精度符合改造要求，电气部分功能完　整，机床可正常刨削工件。由于此刨床本身具有良好的　几何精度和工作精度，改造前不需进行维修。　１．根据客户要求和刨床实际情况确定改造方案　（１）由于工件为圆柱曲面类零件，两个水平刀架选　用其中一个进行改造即可，改造后由数控系统控制水　平、垂直两方向的进给动作。刨床工作台部分不用作机　械方面的改进就能满足加工要求。两个侧刀架功能保持　原来状态不变。　（２）改造后的刨床需实现的动作：刨刀落刀一工作　台进给，开始刨削一刨削完成后刨刀抬刀，工作台回退　一工作台回退到位，两轴插补进给一刨刀落刀，如此反　复循环进行直至加工结束。　（３）由于工件为圆柱曲面类零件，所以改造后刨床　的刨刀需要实现断续插补，完成圆弧曲线轨迹，选用我　们公司生产的ＧＳＫ９８０ＴＤ车床数控系统作控制系统即可　实现上述功能。ＧＳＫ９８０ＴＤ系统具有宏程序功能，宏变　

数控龙门深孔钻床的设计分析　

谭德宁滕云　

（德隆集团机床有限责任公司技术开发中心，山东德州２５３００３）　

摘要：通过对数控龙门深孔钻床的分析。提出了机械结构设计和数控系统的改造设计。运用机电一体化知　

识进行改进设计，总体上提出了双光栅检测，伺服液压缸、液压阀控制，钢丝绳调整横梁和动力头的　

平衡，数控系统进行差值比较，达到微量补偿的方法。　

关键词：机械结构设计双光栅检测　数控系统与平衡补偿　

Ｄｅｓｉｇｎ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ＣＮＣ　Ｇａｎｔｒｙ　Ｄｅｅｐｈｏｌｅ　Ｄｒｉｌｌｉｎｇ　Ｍａｃｈｉｎｅ　

ＴＡＮ　Ｄｅｎｉｎｇ，ＴＥＮＧ　Ｙｕｎ　ｆ　Ｃｅｎｔｅｒ　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｄｅｌｏｎｇ　Ｇｒｏｕｐ　Ｍａｃｈｉｎｅ　Ｔｏｏｌ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ｄｅｚｈｏｕ　２５３００３，ＣＨＮ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ，ｂｙ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ＣＮＣ　ｇａｎｔｒｙ　ｄｅｅｐｈｏｌｅ　ｄｒｉｌｌｉｎｇ　ｍａｃｈｉｎｅ，ｗｈａｔ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｍａｃｈｉｎｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｄｅ—　

ｓｉｇｎ　ａｎｄ　ＣＮＣ　ｓｙｓｔｅｍ　ｒｅｆｉｔｔｉｎｇ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｒｅ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｍｅｃｈａｔｒｏｎｉｃｓ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　ｒｅｄｅｓｉｇｎ，ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｉｓ　ｐｒｏ—　ｐｏｓｅｄ　ｄｏｕｂｌｅ　ｌｉｇｈｔ　ｓｃｒｅｅｎ　ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｗｈｏｌｅ。ｓｅｒｖ０　ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ｃｙｌｉｎｄｅｒｓ　ａｎｄ　ｓｅｒｖｏ　ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ｖａｌｖｅｓ　

ｃｏｎｔｒｏｌ，ｔｈｅ　ｓｔｅｅｌ　ｒｏｐｅ　ａｄｊｕｓｔ　ｂａｌａｎｃｅ　ｏｆ　ｌｅｖｅｌ　ｇｉｒｄｅｒ　ａｎｄ　ｐｏｗｅｒ　ｄｅｖｉｃｅ，ＣＮＣ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｃｏｍｐａｒｉｎｇ　ｄｅｖｉａ—　ｔｉｏｎ　ｎｕｍｂｌｅ，ｉｔ　ｈａｓ　ａｃｈｉｅｖｅｄ　ｗａｙ　ｏｆ　ｓｈｒｅｄ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ．　

原机床的性能，并且保留了机床基座主体，在不增加　

能源和资源消耗的前提下，再制造了一个更高性能的机　

床。这种做法的尝试被称之为绿色再制造，也得到了国　

家有关部门的认可（如重庆二机床旧车床数控化改造翻　

新项目）。　

对于第②项——原有的数控机床升级换代　

（Ｕｐｇｒａｄｅ　ｏｒ　Ｒｅｔｒｏｆｉｔ），这部分情况特指原有的机床价　

值较高、机械基础较好，如大中型数控镗铣床、卧式加　

工中心、高精度数控磨床、数控曲轴加工机床、数控凸　

轮加工机床和刀具磨床等。这部分机床制造周期长、技　

术含量高、机床原值高。但是由于数控系统老化，备件　

支持匮乏，电气维修成本高，采用系统升级可以解决上　

述困惑，恢复原机床功能，基本实现原机床的可利用价　

值。如果可以同时进行针对性的机械项目维修，修复丢　

失精度的机械部件，可以基本达到原机床出场状态。对　

于这一类机床，机床原值越高、机床体量越大、原机床　

技术含量越高、越有系统改造的必要，改造后的效果不　

论从商务上还是技术上都是非常明显的。　

我国在２Ｏ世纪８０年代中、后期（尚在计划经济时　

期），曾经购买过一批高档数控机床，这部分机床陆续　

地被改造或将被改造。　

第③类——再制造机床的系统更新　

（Ｒｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ），它与前两项的区别是：机床保留　

基座主体，结构有比较大的进步或改进，甚至机床的使　

用功能被改变如下：第一，龙门铣床或龙门刨床通过二　

次设计，采用新技术——直线电动机、直线导轨、高速　

电主轴等，使其成为高速铁路导轨磨床；第二，普通液　

压靠模凸轮磨床通过二次结构设计、数控系统升级、采　

用新技术（数控系统高精度轮廓控制），将原机床再制　

造成为高速、高精度数控凸轮磨床；第三，数控车床通　

过局部结构变化　安装上带动力头的数控刀架，并通　

过系统升级，配置带有ｃｓ轴（带Ｃ轴分度定位的数控系　

统）将其改造成为数控车削中心。　

通过结构设计和采用数控系统，将普通车床再制　

造成为数控旋压机等。　

这部分工作技术含量很高，需要融入结构创新和