【正文】 第一章 傳統(tǒng)B2012A龍門刨床工作原理介紹第一節(jié) 龍門刨床的基本結(jié)構(gòu)及組成龍門刨床主要用于對(duì)大型工件進(jìn)行各種外部磨削，在大型機(jī)械加工廠中較常見。B2012A龍門刨床在上世紀(jì)六十年代就在各地絡(luò)續(xù)出現(xiàn)，它加工精度較高，工作穩(wěn)定可靠，成為許多機(jī)械加工廠的必備設(shè)備。它的體積龐大，近10米的長(zhǎng)度，令一些中小企業(yè)望而卻步。進(jìn)入二十一世紀(jì)以后，龍門刨床的一些性能已跟不上時(shí)代發(fā)展的需要。首先它的精度滿足不了新的需要，其次它的能耗大，噪音大，效率低。各地用新技術(shù)加以改造的動(dòng)議提上了日程。其中較為成功的嘗試就是應(yīng)用PLC技術(shù)，PID技術(shù)和可控硅技術(shù)，取代了交磁擴(kuò)大機(jī)，直流發(fā)電機(jī)和部分繼電器、接觸器，較大地節(jié)省了投資，顯著地提高了工作精度和能源效率。下面是B2012A龍門刨床的結(jié)構(gòu)示意圖及各部件名稱。圖11　 B2012A龍門刨床結(jié)構(gòu)示意圖圖中：1）、8）左右側(cè)刀架；2）橫梁；3）、7）左右立柱；4）頂梁；5）、6）兩個(gè)垂直刀架；9）工作臺(tái)；10）床身。第二節(jié) 龍門刨床的交流機(jī)組電路B2012A龍門刨床的交流機(jī)組電路見附圖1。該電路在龍門刨床中的作用是：一、用于電力拖動(dòng)。圖中，主電機(jī)MA、擴(kuò)大機(jī)電機(jī)MB均為拖動(dòng)電機(jī)。其中MA功率60千瓦，采用Y－Δ起動(dòng)。它采用聯(lián)軸方式拖動(dòng)兩臺(tái)電機(jī)—直流發(fā)電機(jī)MG和直流勵(lì)磁機(jī)MGE。主電機(jī)起動(dòng)后，意味著直流電源已經(jīng)建立，可以開始工作了。MB功率為2千瓦，用于拖動(dòng)擴(kuò)大機(jī)，使擴(kuò)大機(jī)正常工作。二、用于實(shí)現(xiàn)對(duì)刀架進(jìn)刀機(jī)構(gòu)、橫梁升降、橫梁夾緊的操作。由圖中可以看出，三副刀架的拖動(dòng)電機(jī)，橫梁升降和橫梁夾緊電機(jī)，都是獨(dú)立控制的。第三節(jié) 龍門刨床的直流主拖動(dòng)控制電路B2012A龍門刨床的直流主拖動(dòng)控制電路見附圖2。對(duì)該電路各部分的工作原理簡(jiǎn)述如下：一、直流主電路：通過拖動(dòng)直流電機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工作臺(tái)的運(yùn)行操作。該電路位于直流主拖動(dòng)控制電路上方的中間部分。他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)M G的電樞部分，提供給它勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)M驅(qū)動(dòng)所需的工作電壓，它的電壓高低直接決定直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，電壓的極性則決定直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向。主電路具有過流保護(hù)FA1。二、直流控制電路：通過繼電器控制電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的控制。勵(lì)磁發(fā)電機(jī)電路：(見附圖2右側(cè)電路。)交磁擴(kuò)大機(jī)電路：(見圖12及附圖2左側(cè)電路。）1) 交磁擴(kuò)大機(jī)基本結(jié)構(gòu)和工作原理：（見圖1－2,圖1－3。）2) 交磁擴(kuò)大機(jī)在本電路中的作用：(見附圖2)。改變加在OⅢ繞組的電壓大小和極性，可改變直流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電壓，達(dá)到改變輸出電壓大小甚至極性的目的。用較小的控制電壓和控制電流，通過擴(kuò)大機(jī)，去控制較大的輸出電壓，相當(dāng)于電子電路中三極管的功率放大作用；又由于它利用了電機(jī)定子中的交軸磁場(chǎng)，故命名為“交磁擴(kuò)大機(jī)”。給定電壓電路：直流電動(dòng)機(jī)在不同工作狀態(tài)下給定電壓電路各部分的電流通路如下：　　　　圖1－2　　交磁擴(kuò)大機(jī)工作原理圖　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖1－3　電機(jī)擴(kuò)大機(jī)定子上各繞組的分布 圖1－4　工作臺(tái)自動(dòng)循環(huán)工作時(shí)的速度圖　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　1) 正轉(zhuǎn)：正向給定電壓取自221－210之間，通過(223－225－220－200)接到控制繞組OⅢ1端，從OⅢ2端出來，經(jīng)(270－250－230－210)形成回路。因此給定電壓U221－210是正值，中間穿了電壓負(fù)反饋Uf200H　，加在控制繞組上的控制電壓UC＝U221－210－Uf200H。2) 反轉(zhuǎn)：反向給定電壓取自222－210之間，而U222－210是負(fù)值，于是Uf200H也是負(fù)值，這樣加在OⅢ繞組上的就是負(fù)電壓，即UC＝U222－210－Uf200H是負(fù)值。電流回路學(xué)員可以自己分析。3) 轉(zhuǎn)速的控制：通過調(diào)節(jié)R－Q、R－H兩個(gè)大磁盤上的旋臂來實(shí)現(xiàn)。工作臺(tái)自動(dòng)循環(huán)工作時(shí)各段行程的速度見圖1－4。4)停車：按SB10A按鈕，由于KJI，KQ（或KH）失電釋放，此時(shí)給定電壓等于零， OⅢ繞組上的控制電壓UC＝－Uf200H，該負(fù)電壓促使電機(jī)迅速停車。KT延時(shí)約1秒。其作用是當(dāng)執(zhí)行停車操作后，能使給定電壓回路繼續(xù)通電吸合約1秒，使其中的標(biāo)準(zhǔn)電壓U205－210，U206－210繼續(xù)存在，以防止電流截止負(fù)反饋發(fā)生作用。為克服停車時(shí)的爬行現(xiàn)象，專門設(shè)置了圖中的（KT－282－RT7）和（280－KT－270）兩條支路。前一條支路的作用是把交磁放大器的輸出直接短接，后一條支路的作用是給輸入控制電壓回路接入深度負(fù)反饋電壓，從而把由于剩磁電壓引起的爬行現(xiàn)象消除掉。各種穩(wěn)定和反饋環(huán)節(jié)：該直流電路采用了一系列的穩(wěn)定工作點(diǎn)措施：1）電壓負(fù)反饋：組成：由R2的中心抽頭（200）至（H）的這部分電阻組成；作用：穩(wěn)定輸出電壓。 2）電流正反饋：組成：由繞組OⅡ及繞線電阻RT板型電阻R4組成； 作用：在大負(fù)載情況下補(bǔ)償電機(jī)的轉(zhuǎn)速降落；3）電流截止負(fù)反饋： 組成：由大功率整流二極管VDVD2，及板型電阻R1組成； 作用：當(dāng)負(fù)載出現(xiàn)過載或短路時(shí)及時(shí)動(dòng)作，；當(dāng)過載或短路現(xiàn)象消失時(shí)，能自動(dòng)恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)。 4）橋式穩(wěn)定環(huán)節(jié)： 組成：由繞組OⅠ及板型電阻R3，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組WC，繞線電阻RT10組成； 　　作用：起阻尼作用，克服整個(gè)系統(tǒng)可能出現(xiàn)的振蕩現(xiàn)象。以上各種反饋共同作用，才使得該設(shè)備具有反應(yīng)靈敏，穩(wěn)定可靠的優(yōu)點(diǎn)。抬刀電路：本電路中以指示燈1T4T代替實(shí)際電路中抬刀電磁鐵的線圈。第四節(jié) 交流繼電、接觸器控制電路B2012A龍門刨床的交流繼電、接觸器控制電路見附圖3。工作過程分析如下： 一、用按鈕實(shí)現(xiàn)主機(jī)MA的起動(dòng)控制：其起動(dòng)過程：按SB2A→KCA吸合並自鎖，同時(shí)KTA、KY通電吸合，主電機(jī)MAY接起動(dòng)→延時(shí)3～5秒后→KTA（常閉延時(shí)斷開）斷，同時(shí)KTA（常開延時(shí)閉合）合，為Y－Δ轉(zhuǎn)換作準(zhǔn)備→當(dāng)直流電源建立后，KT△通電吸合，KT△（常閉延時(shí)閉合）斷開，KT△（常開延時(shí)斷開）合→KY斷電釋放，同時(shí)KCB通電吸合並自鎖，KT△斷電，延時(shí)約1秒后，KT△(常閉延時(shí)閉合觸點(diǎn))閉合， K△通電吸合→主電機(jī)MAΔ接運(yùn)行，擴(kuò)大機(jī)投入運(yùn)轉(zhuǎn)，為直流電機(jī)起動(dòng)運(yùn)行作準(zhǔn)備。KTA 的作用是，決定KY的吸合時(shí)間；KT△的作用是，在KY斷開至K△吸合之間設(shè)置一個(gè)適當(dāng)?shù)难訒r(shí)時(shí)間，這個(gè)時(shí)間約為1秒，它可防止短路現(xiàn)象的發(fā)生。二、用按鈕實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的自動(dòng)往復(fù)循環(huán)和其它各種運(yùn)行狀態(tài)操作：　　　　　　　圖1－5　龍刨行程開關(guān)的狀態(tài)與工作臺(tái)速度對(duì)應(yīng)圖注：上圖中：①前進(jìn)啟動(dòng)（慢速切入）；②工作行程（前進(jìn)加速）；③工作行程（后退復(fù)位）；④前進(jìn)減速；⑤前進(jìn)換向轉(zhuǎn)后退；⑤180。 工作臺(tái)終止點(diǎn)；⑥后退加速；⑦后退行程（前進(jìn)復(fù)位）；⑧后退減速；⑨后退換向（慢速切入，重復(fù)①）。上圖帶“　　　 ”下劃線的行程開關(guān)表示工作臺(tái)在起始位置時(shí)處于復(fù)位狀態(tài)。）　　三、自動(dòng)控制刀架進(jìn)刀機(jī)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)刀、復(fù)位、抬刀操作：以前進(jìn)啟動(dòng)為例，分析工作臺(tái)在前進(jìn)啟動(dòng)后的自動(dòng)往復(fù)運(yùn)行中，工作臺(tái)的狀態(tài)與電路各部分元件的配合情況（見附圖3，同時(shí)參考圖1－5）：在位置①時(shí)，按下SB9A→KJI通電吸合→KJI（107－129）閉合，實(shí)現(xiàn)自鎖→由于SHH在工作臺(tái)啟動(dòng)時(shí)處于動(dòng)作（置位）狀態(tài)，SHH（129－153）閉合，KIQ通電吸合→KIQ（303－305）閉合→KQC吸合，垂直刀架進(jìn)刀機(jī)構(gòu)進(jìn)刀；又由于SHJ此時(shí)也處于置位狀態(tài)，SHJ（129－157）閉合，通過KIQ（161－163）觸點(diǎn)（此時(shí)已閉合）→KJ通電吸合；同時(shí)KJI（111－113）閉合→KQ通電吸合→直流電路中，KT吸合→接通直流給定電壓電路，經(jīng)過231－237－225－220－200－OⅢ1 OⅢ2－270－212－210，建立正向給定電壓（U231－210）→工作臺(tái)正向啟動(dòng)，進(jìn)入慢速切入運(yùn)行段；（左右側(cè)刀架可與垂直刀架同時(shí)進(jìn)刀，讀者可自行分析。以下分析同。）運(yùn)行至位置②，SHH 復(fù)位→SHH（129－153）斷開→KIQ斷電釋放→KIQ（303－305）斷開→KQC斷電釋放；同時(shí)由于KIQ（161－163）斷開，KJ斷電釋放→直流回路中，給定電壓通路變?yōu)閺?21－223－225－220－200－OⅢ1 OⅢ2－270－250－230－210，正向給定電壓為U221－210，工作臺(tái)進(jìn)入工作行程（其運(yùn)行速度主要取決于大磁盤旋臂的位置）。運(yùn)行至位置③時(shí)，SHJ復(fù)位→SHJ（129－157）斷開，SHJ（211－210）閉合。由于KJ早已失電，回路（270－250－230－210）仍舊閉合，工作臺(tái)的運(yùn)行狀態(tài)不改變，它的功能只是為后面的后退減速作準(zhǔn)備，稱為前進(jìn)復(fù)位。繼續(xù)運(yùn)行至位置④時(shí)，SQJ置位→SQJ（129－159）閉合→KJ通電吸合→直流電路中，KJ（270－250）斷開，SQJ（212－210）斷開，給定電壓通路至這一段時(shí)，走（270－211－210）線；同時(shí)KJ（223－225）斷，而KJ（237－225）閉合，此時(shí)給定電壓為U231－210，與慢速切入速度差不多，進(jìn)入前進(jìn)減速運(yùn)行段； 至位置⑤時(shí)，SQH置位→SQH（129－155）閉合→KIH通電吸合→KIH（305－307）閉合→KHC吸合→垂直刀架進(jìn)刀機(jī)構(gòu)復(fù)位操作；同時(shí)SQH（107－109）斷開→KQ斷電釋放→KQ（123－125）閉合→KH通電吸合→直流通路中，KQ（225－220）斷開，KH（226－220）閉合，施加于OⅢ繞組的給定電壓變?yōu)樨?fù)極性電壓（U222－2100），直流電機(jī)經(jīng)反接制動(dòng)進(jìn)入后退行程，由于此時(shí)KIH（230－210）斷開，給定電壓通路至這一段時(shí)，走（270－211－210）線，后退開始段的穩(wěn)定速度雖高于慢速切入速度，但低于后退中間段行程的速度；同時(shí)KH（1－5）閉合，KQ（5－7）閉合→K2H通電吸合→K2H（1－11）、K2H（12－2）閉合→抬刀電磁鐵吸合→所有刀架的進(jìn)刀機(jī)構(gòu)在進(jìn)入后退行程時(shí)處于抬刀狀態(tài)；至位置⑥時(shí)，SQH復(fù)位→SQH（129－155）斷開→KIH斷電釋放→KIH（305－307）斷開→KHC斷電釋放→進(jìn)刀機(jī)構(gòu)復(fù)位操作停止；同時(shí)直流電路中，KIH（230－210）閉合→給定電壓通路至這一段時(shí)，走（270－250－230－210）線，后退加速； 至位置⑦時(shí)，SQJ復(fù)位→SQJ（129－159）斷開，直流回路中SQJ（212－210）閉合，無運(yùn)行狀態(tài)改變，為前進(jìn)減速作準(zhǔn)備，稱為后退復(fù)位；至位置⑧時(shí)，SHJ置位→SHJ（129－157）閉合→經(jīng)KQ（157－163）觸點(diǎn)（早已閉合）→KJ通電吸合→直流電路中，KJ（270－250）斷開，SHJ（211－210）斷開，給定電壓通路至這一段時(shí)，走（270－212－210）線；同時(shí)KJ（224－226）斷，而KJ（238－226）閉合，此時(shí)給定電壓為U232－210（﹤0），與慢速切入速度差不多，進(jìn)入后退減速運(yùn)行段； 至位置⑨時(shí)，SHH置位→SHH（107－119）斷開→KH斷電釋放→KH（113－115）閉合→KQ通電吸合；同時(shí)SHH（129－153）閉合→KIQ通電吸合→KIQ（303－305）閉合→KQC吸合，垂直刀架進(jìn)刀機(jī)構(gòu)進(jìn)刀；又由于SHJ（129－157）閉合，KIQ（161－163）閉合，KJ繼續(xù)吸合。直流回路中，KH（226－220）斷開，KQ（225－220）閉合，給定電壓為正極性，由于KJ（237－225）已閉合，給定電壓大小為U231－210；又由于KQ（5－7）斷開→K2H失電釋放→K2H（1－11）、K2H（12－2）斷開→抬刀電磁鐵釋放→所有刀架進(jìn)刀機(jī)構(gòu)進(jìn)入工作狀態(tài)；工作臺(tái)經(jīng)反向反接制動(dòng)進(jìn)入前進(jìn)慢速切入運(yùn)行段，狀態(tài)與位置①同。往下周而復(fù)始，進(jìn)入往復(fù)循環(huán)。為便于大家理解和歸納，把以上過程中各元件的狀態(tài)列表如下：表1－1　工作臺(tái)自動(dòng)循環(huán)工作時(shí)各元件的狀態(tài)與過程對(duì)應(yīng)關(guān)系表過程名　　稱連續(xù)運(yùn)行前進(jìn)后退刀架進(jìn)刀刀架復(fù)位低速控制刀架進(jìn)刀刀架復(fù)位 刀架抬刀后退換向后退減速前進(jìn)減速前進(jìn)換向KJIKQKHKIQKIHKJKQCKHCK2HSHHSHJSQJSQH①前進(jìn)啟動(dòng)＋＋－＋－＋＋－－＋＋－－②工作行程＋＋－－－－－－－－＋－－③前進(jìn)復(fù)位＋＋－－－－－－－－－－－④前進(jìn)減速＋＋－－－＋－－－－－＋－⑤前進(jìn)換向＋－＋－＋－－＋＋－－＋＋⑥后退加速＋－＋－－－－－＋－－＋－⑦后退行程＋－＋－－－－－＋－－－－⑧后退減速＋－＋－－＋－－＋－＋－－⑨后退換向＋＋－＋－＋＋－－＋＋－－注：上表中： 符號(hào)“＋”?。簩?duì)繼電器，表示通電吸合；對(duì)行程開關(guān)，表示動(dòng)作（置位）； 符號(hào)“－”?。簩?duì)繼電器，表示斷電釋放；對(duì)行程開關(guān)，表示復(fù)位。反向啟動(dòng)自動(dòng)運(yùn)行工作狀態(tài)：此時(shí)工作臺(tái)應(yīng)不在最左邊的起始點(diǎn)位置，操作按鈕是SB11A。具體請(qǐng)讀者自行分析。正、反向步進(jìn)工作狀態(tài)：操作按鈕分別是SB8A 和SB12A，此功能是用來微調(diào)工位的。四、控制橫梁升降和橫梁夾緊的操作：(見附圖3)橫梁升降操作須在工作臺(tái)停止運(yùn)行的情況下進(jìn)行，此時(shí)KJI(101345)閉合。圖中S6HX是檢測(cè)橫梁是否夾緊的行程開關(guān)，當(dāng)橫梁處于夾緊狀態(tài)時(shí)，S6HX處于復(fù)位狀態(tài)。按照設(shè)計(jì)，橫梁的夾緊放松是隨