我國60到80年代的國產(chǎn)及進(jìn)口的老式龍門刨床、單臂刨床數(shù)量相當(dāng)巨大，以濟(jì)南二機(jī)、武重以及進(jìn)口捷克HD系列為主，在各機(jī)械加工行業(yè)中占有很大比例且有著重要的地位，廣泛應(yīng)用于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、導(dǎo)軌等。但隨著使用年限的延長，絕大部分龍門刨（單臂刨）床的電氣系統(tǒng)已不能滿足生產(chǎn)的需要。主要表現(xiàn)在： 
1、由于使用年限長，電器（如繼電器、接觸器等）老化嚴(yán)重，經(jīng)常出現(xiàn)觸點(diǎn)粘連或閉合不好；電器控制線路十分落后，線路凌亂，故障頻繁，故障點(diǎn)難以查找，器件難以替換，維修工作量大； 
2、工作臺主拖動(dòng)K-F-D系列的發(fā)電機(jī)組和擴(kuò)大機(jī)組運(yùn)行極不穩(wěn)定，經(jīng)常出現(xiàn)問題，且調(diào)速控制方式落后，調(diào)速范圍小，精度低，加工工件的表面質(zhì)量差，現(xiàn)已淘汰，且無備件更換，給維修和保養(yǎng)帶來極大的困難，嚴(yán)重影響到企業(yè)的正常生產(chǎn)。

3、工作臺拖動(dòng)采用的交直流機(jī)組，其效率低，能耗高。工作臺驅(qū)動(dòng)由交流機(jī)組、直流發(fā)電機(jī)組、直流電動(dòng)機(jī)組及交磁擴(kuò)大機(jī)組成，其中交流電動(dòng)機(jī)JB2-4功率60kW， 直流電動(dòng)發(fā)電機(jī)70kW， 直流電動(dòng)機(jī)Z2-93D2功率60kW，交磁擴(kuò)大機(jī)ZKK-4功率4kW，綜合能耗達(dá)到120KW以上，而其效率只有50%～68%。對企業(yè)用電來說是極大的負(fù)擔(dān)。 
4、占地面積大，噪音高，環(huán)境污染嚴(yán)重。
    針對以上存在的問題，我們對整個(gè)機(jī)床電控系統(tǒng)進(jìn)行綜合、全面和系統(tǒng)的改造。以下以濟(jì)南二機(jī)產(chǎn)B2016*6龍門刨床為例，對老式龍門刨（單臂刨）床的改造方法和效果進(jìn)行詳細(xì)說明。


一、龍門刨改造方案
采用歐陸590P全數(shù)字直流調(diào)速裝置、光電編碼器結(jié)合先進(jìn)的PLC自動(dòng)化控制技術(shù)的改造方案。

1、拆除原K-F-D系列發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)，僅保留直流電機(jī)，用歐陸590P全數(shù)字直流調(diào)速裝置驅(qū)動(dòng)，電機(jī)的調(diào)速范圍增大，可達(dá)到100：1（原系統(tǒng)調(diào)速范圍20：1），靜差度小于1%，能確保切削力恒定、平穩(wěn)、沖擊小，保證改造后使該機(jī)床的功能（電控系統(tǒng)）滿足加工要求； 
2、在原直流電機(jī)尾部加裝永磁測速發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)對工作臺直流電機(jī)的閉環(huán)控制；

3、電控系統(tǒng)全部更新，采用先進(jìn)PLC控制技術(shù)，取代傳統(tǒng)的繼電器、接觸器控制系統(tǒng)，有效簡化二次回路，改造后不但結(jié)構(gòu)大大簡化，而且能夠大幅度地降低故障率，確保生產(chǎn)的正常進(jìn)行； 
4、加裝光電編碼器，通過高速計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)對工作臺的減速，換向；通過懸掛按鈕站上的計(jì)數(shù)開始、計(jì)數(shù)結(jié)束（工件定位按鈕）實(shí)現(xiàn)工作臺直流電機(jī)正反向脈沖計(jì)數(shù)，PLC通過高速計(jì)數(shù)器自動(dòng)計(jì)算前進(jìn)減速、前進(jìn)返后退、后退減速、后退返前進(jìn)的脈沖數(shù)，工作區(qū)段可以自由設(shè)定； 
5、更換懸掛箱、控制電纜及所有控制器件，減少故障點(diǎn)，提高系統(tǒng)可靠性。

二、具體控制方式    
（一）工作臺主拖動(dòng)系統(tǒng)控制
    1、采用590P直流調(diào)速裝置，通過PLC可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循環(huán)工作實(shí)時(shí)精確速度設(shè)定，并設(shè)有任意工作狀態(tài)的極限行程保護(hù)?？蓪?shí)現(xiàn)各階段速度自動(dòng)切換、自動(dòng)換向，自動(dòng)進(jìn)給?；具M(jìn)給過程：起動(dòng)（指令）—→慢速切入—→工進(jìn)—→減速退出—→快退—→后退減速—→慢速切入—→工進(jìn)，周而復(fù)始（快退可根據(jù)現(xiàn)場情況而定）。特殊情況碰到極限行程開關(guān)，立即急停，靈敏可靠，停機(jī)時(shí)間可調(diào)。工作臺自動(dòng)循環(huán)并達(dá)到如下效果：⑴正常加工時(shí)，工作臺自動(dòng)往返；⑵刀具正常切入工件后，切削速度正常刨削；⑶刀具退出工件前，為避免刀具將工件剝落，必須先減速，以慢速離開工件，同時(shí)減小換向沖擊；⑷換向起始時(shí)，先以低速運(yùn)行，減小因機(jī)械間隙造成的碰撞沖擊，保證系統(tǒng)換向的平滑性，并快速返回；⑸由于返回速度較高，工作臺的慣性大，為避免停車超程，在接近原位前先減速后停車，以確保安全、準(zhǔn)確且易于操作。
    2、采用目前先進(jìn)可靠的光電編碼器實(shí)現(xiàn)無觸點(diǎn)減速和換向，起點(diǎn)、終點(diǎn)任意設(shè)定，且無機(jī)械磨損，性能更穩(wěn)定，使用壽命更長。

    3、為了提高工作效率和防止工作臺“脫軌”，系統(tǒng)能夠做到過渡過程迅速，越位小于限定值。一般大型刨越位應(yīng)小于400mm，中型刨越位小于300mm，小型刨越位小于200mm。 
    4、有必要的連鎖保護(hù)功能，出現(xiàn)了下述狀況時(shí)，工作臺將立即停車：⑴工作臺超越行程極限；⑵導(dǎo)軌潤滑油泵停止工作；⑶橫梁與刀架同時(shí)上下移動(dòng)；⑷電機(jī)電樞電流超限、欠勵(lì)磁；⑸回路過載、短路；⑹電機(jī)或裝置超溫等。
   （二）橫梁升降移動(dòng)
橫梁升降帶動(dòng)橫梁及刀架在垂直方向運(yùn)動(dòng)，根據(jù)工件厚度調(diào)整刀架與工作臺的距離。橫梁移動(dòng)只有“點(diǎn)動(dòng)”調(diào)整狀態(tài)，沒有連續(xù)工作狀態(tài)。
1、橫梁夾緊與放松由橫梁松緊電機(jī)控制，與橫梁升降互鎖，達(dá)到橫梁松開才允許升降機(jī)構(gòu)動(dòng)作，橫梁夾緊，不允許升降。升降指令發(fā)出，機(jī)構(gòu)自動(dòng)按照“放松、升降、夾緊”的程序進(jìn)行。
2、橫梁移動(dòng)與潤滑泵連鎖，保證移動(dòng)前先起動(dòng)潤滑泵。
3、自動(dòng)微量回升控制：橫梁下移到指定位置即停止，延時(shí)自動(dòng)接通微量回升起動(dòng)回路，完畢后自動(dòng)夾緊，以實(shí)現(xiàn)下降運(yùn)動(dòng)時(shí)消除絲桿和螺母的間隙。

（三）其他控制
1、PLC控制程序設(shè)計(jì)主要依據(jù)刨床的工作方式、以及各控制部件之間邏輯關(guān)系，由PLC實(shí)現(xiàn)各機(jī)構(gòu)之間的連鎖及工作臺的速度轉(zhuǎn)換；
2、PLC通過光電編器輸入的高速脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，自動(dòng)計(jì)數(shù)前進(jìn)和后退兩個(gè)方向的減速和換向位置；
3、根據(jù)不同的加工方式、工藝要求，實(shí)時(shí)方便調(diào)節(jié)工作臺速度；
4、懸掛按鈕站主要包括以下控制功能：工作臺起點(diǎn)、終點(diǎn)、前進(jìn)、后退、步進(jìn)、步退、總停；橫梁上升、橫梁下降控制，以及轉(zhuǎn)速顯示表和調(diào)速電位器等。
5、立刀架可方便的在水平和垂直兩個(gè)方向快移和進(jìn)刀，并設(shè)有極限行程保護(hù)。 6、側(cè)刀架可沿立柱絲杠上下快移和進(jìn)刀，設(shè)有刀架移動(dòng)限位保護(hù)，防止移動(dòng)時(shí)碰撞。