龍門(mén)刨床常用來(lái)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(zhǎng)的機(jī)械零件如機(jī)床的床身、導(dǎo)軌等，但對(duì)于中小型件、非連續(xù)面、端面如箱體等等，其加工效率就顯得較低。目前我國(guó)六十到八十年代生產(chǎn)的各種龍門(mén)刨床數(shù)量相當(dāng)巨大，在各機(jī)械加工廠占有較大比例，且能耗大、效率低，設(shè)備陳舊。同時(shí)，隨著近年來(lái)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整，各種中小型、非連續(xù)的加工零件也越來(lái)越多，單靠刨削加工已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)生產(chǎn)快速發(fā)展的需要。如何讓這些當(dāng)年價(jià)格不匪的老設(shè)備重新煥發(fā)生機(jī)，既能適應(yīng)各種加工要求，又能節(jié)能降耗、有效提高加工效率呢？那就是經(jīng)過(guò)機(jī)械、電氣的綜合技術(shù)改造，將單一的龍門(mén)刨床改為刨、銑兩用機(jī)床。

正涵電氣專(zhuān)業(yè)從事機(jī)床電氣改造，有十余年改造經(jīng)驗(yàn)，對(duì)龍門(mén)刨、龍門(mén)銑、立式車(chē)床、臥式車(chē)床、平面磨床、軋輥磨床、鏜床等各類(lèi)型機(jī)床有豐富的改造經(jīng)驗(yàn)，在連續(xù)10年500多臺(tái)龍門(mén)刨床改刨銑床的改造實(shí)踐中，我們成功探索和總結(jié)出一套切實(shí)可行的改造方法，每年單臺(tái)綜合效益達(dá)5.6萬(wàn)元以上，提高工作效率5倍以上。以下是為山西候馬某軍工廠B2016A×6米龍門(mén)刨床的一個(gè)改造實(shí)例。

一、電氣系統(tǒng)的改造

為達(dá)到和實(shí)現(xiàn)節(jié)能、可靠、減少故障、提高效率的目的，電氣部分選用590數(shù)字調(diào)整系統(tǒng)，增加銑頭電機(jī)控制部分外，我們對(duì)整個(gè)機(jī)床電氣控制部分進(jìn)行了如下改造：

一是取消原發(fā)電機(jī)組，僅保留直流電機(jī)，采用英國(guó)歐陸380A的590全數(shù)字直流調(diào)速裝置驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)60KW直流電機(jī)。原發(fā)電機(jī)組噪音大，起動(dòng)電流大，對(duì)電網(wǎng)容量要求高，且空載電流達(dá)38-40安，在工作間隔時(shí)間（調(diào)整、裝卸工件時(shí)間）,這些電能被白白浪費(fèi)。改用新型數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)后，這個(gè)空載電流完全可以節(jié)省下來(lái)，且工作間隔時(shí)間越長(zhǎng)，節(jié)電效果越明顯，另外加上交磁發(fā)電機(jī)能耗以及多臺(tái)電機(jī)能量傳遞損耗等，三項(xiàng)合計(jì)可平均每小時(shí)省電約12度。按兩班工作制、0.65元/度計(jì)，每年僅省電就達(dá)0.65元/度×12度×16小時(shí)×24天×12月=3.6萬(wàn)元。同時(shí)也改善了工作環(huán)境，減低了噪聲。

二是采用先進(jìn)可靠的歐姆龍PLC檢測(cè)各按鈕、限位開(kāi)關(guān)等信號(hào)，按照程序去控制各接觸器及相關(guān)執(zhí)行元件，有效地避免了故障點(diǎn)，提高了機(jī)床電氣自動(dòng)化程度，大大降低了機(jī)床的故障率和維修費(fèi)用。

三是將原工作臺(tái)換向采用的機(jī)械推壓式改為無(wú)觸點(diǎn)的電磁感應(yīng)接近開(kāi)關(guān)控制，使工作臺(tái)運(yùn)行更加穩(wěn)定，更加安全可靠，并且接近開(kāi)關(guān)更加經(jīng)久耐用。

四是更換懸掛箱、電控柜及控制電纜，達(dá)到方便實(shí)用、運(yùn)行可靠、無(wú)故障，提高效率的目的。

五是在工作臺(tái)、橫梁、刀架、側(cè)刀架各軸加磁柵尺數(shù)顯或數(shù)控的功能，使得機(jī)床更安全、穩(wěn)定、可靠的提高工作效率。

二、銑頭的選擇和安裝：

選擇銑頭時(shí)，除能夠滿足加工要求，操作方便，安全可靠以及外觀方面的要求外，應(yīng)特別考慮到橫梁的剛性，如果銑頭較重而橫梁承載能力較小，會(huì)出現(xiàn)銑頭發(fā)抖而影響工件的加工精度和表面光潔度。與龍門(mén)銑相比，B2016A的橫梁截面要小很多，也不宜選擇較大較重的銑頭。經(jīng)過(guò)精選，我們?cè)谧蟠沟都芪恢煤妥髠?cè)刀架位置各配置了一款性?xún)r(jià)比很高的龍門(mén)銑專(zhuān)用銑頭，手柄調(diào)速，重量?jī)H350KG，主軸電機(jī)7.5KW，滿足一般銑削加工要求，最大可安裝加工直徑300mm的銑刀盤(pán)，套筒行程140mm，80-500mm/min共八種主軸速度，7：24的通用標(biāo)準(zhǔn)錐孔錐度，具可換性。

安裝時(shí)，由于刀架溜板比銑頭安裝面小，我們?cè)黾恿艘粔K30mm厚的過(guò)渡連接板，打沉孔與溜板聯(lián)接并定位，銑頭初裝好后，百分表打主軸旋轉(zhuǎn)，用調(diào)整塊調(diào)整銑頭與工作臺(tái)的垂直度，聯(lián)接上緊后，垂直度誤差不大于0.01/300mm，則工作臺(tái)全寬誤差不大于0. 05mm，滿足一般加工精度要求，打定位銷(xiāo)定位。

在各種改造中，曾有用戶有角度旋轉(zhuǎn)要求，即銑頭可扳動(dòng)±45°，實(shí)現(xiàn)的方法是，在過(guò)渡板上鏜一孔，用原溜板上的法蘭臺(tái)階定位旋轉(zhuǎn)，在過(guò)渡板及溜板上部安裝一套蝸桿配扇形蝸輪的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，過(guò)渡板上有角度刻度線，并在需要的角度位置（如30°或45°）打定位孔。角度調(diào)整時(shí)，松開(kāi)銑頭固定螺絲，將拔插式的錐形定位銷(xiāo)從0°定位孔拔出，扳動(dòng)銑頭到刻度指示的角度位置時(shí)，插入到該角度定位孔并鎖緊即可。

三、工作臺(tái)低速改造

工作臺(tái)低速改造的方式很多，例如將原刨床減速箱更換為刨銑兩用減速箱，或在主電機(jī)前端聯(lián)軸器處加鏈輪或帶輪，用一套減速機(jī)構(gòu)拖動(dòng)等方法。前者成本較高，后者若用鏈輪傳動(dòng)則刨銑轉(zhuǎn)換不便，用皮帶傳動(dòng)則力量不穩(wěn)。實(shí)際改造中，我們采取在主電機(jī)尾端引出一根軸，增加拖動(dòng)機(jī)構(gòu)，并用牙嵌式電磁離合器來(lái)進(jìn)行結(jié)合和分離主電機(jī)與拖動(dòng)機(jī)構(gòu)，來(lái)實(shí)現(xiàn)刨、銑的轉(zhuǎn)換。60KW直流電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，電磁離合器分離，工作臺(tái)處于刨速度；變頻電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，電磁離合器結(jié)合，工作臺(tái)處于銑削工作速度，主電機(jī)僅作為一個(gè)傳動(dòng)過(guò)渡軸使用，如下圖一。



 

圖一中，延長(zhǎng)軸與尾部電機(jī)軸過(guò)渡配合安裝，并用2-φ16直銷(xiāo)加2-M12螺釘聯(lián)接鎖緊，在低速、小沖擊的銑削時(shí)，2-φ16直銷(xiāo)及2-M12螺釘完全可以承受拉動(dòng)工作臺(tái)所需的剪切力。延長(zhǎng)軸鎖緊后,其圓跳動(dòng)不大于0.02mm。由于很多主電機(jī)使用年限較長(zhǎng)，部分電機(jī)會(huì)有軸向2-5mm竄動(dòng)，為此，我們選用能自動(dòng)消除軸向竄動(dòng)的內(nèi)外齒聯(lián)軸器，外齒固定于延長(zhǎng)軸上，內(nèi)齒在減速機(jī)軸上用軸承將軸向牢牢定位，保證在刨工作時(shí)不會(huì)使離合器意外結(jié)合。

拖動(dòng)用的變頻電機(jī)50Hz時(shí)轉(zhuǎn)速1000r/min，經(jīng)1：121的減速后，工作臺(tái)最高速度為80/121=0.661 m/min, 因變頻電機(jī)采用矢量變頻器控制，調(diào)速范圍可達(dá)1：20，則工作臺(tái)的可調(diào)速度范圍為0.03-0.66 m/min(高檔)和0.015-0.033 m/min(低檔)，即工作臺(tái)銑削進(jìn)給速度范圍為0.015-0.66 m/min，完全滿足各種銑削速度要求。

2.2KW變頻電機(jī)的額定輸出力矩為9550×2.2/1000=21N.M,經(jīng)1:121的減速機(jī)后力矩為21×121×75%=1905N.M(傳動(dòng)效率按75%)，是原60KW直流電機(jī)輸出力矩9550×60/1000=573N.M的3.3倍，因此,即使在變頻電機(jī)處于低頻而使輸出力矩有所衰減的情況下也能保證有足夠的拉力拖動(dòng)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)。

四、立銑頭的橫銑功能改造

立銑的橫向銑削改造，如下圖二



圖二中，控制左溜板的下光杠要與橫梁右端的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)脫開(kāi)，手柄固定。減速機(jī)輸入帶伸出軸，便于手動(dòng)調(diào)整。

2.2KW變頻電機(jī)50Hz時(shí)的轉(zhuǎn)速為1000r/min，通過(guò)1：30的蝸輪減速機(jī)減速后，下光杠轉(zhuǎn)速1000/30=33 r/min，絲桿導(dǎo)程8×2=16mm，則橫銑最快移動(dòng)速度為33×16=533 mm/min，變頻電機(jī)變速調(diào)節(jié)范圍1：20，那么，橫銑可調(diào)速度為27-533 mm/min，滿足橫向銑削速度要求。

因?yàn)闄M銑和工作臺(tái)進(jìn)給不會(huì)同時(shí)進(jìn)行，橫銑用變頻電機(jī)與主拖動(dòng)用變頻電機(jī)同為6級(jí)2.2KW電機(jī)，因此，兩個(gè)變頻電機(jī)我們采用了同一個(gè)安川CIMR-G7A47P5矢量變頻器來(lái)控制，只在懸掛按鈕站上增加一個(gè)工作臺(tái)與橫銑的選擇開(kāi)關(guān)，這樣就節(jié)省了一定的改造成本。