刨台往复运动控制优化

6.4.3.1 刨台往复运动的周期

以国产A系列龙门刨床为例，其往复周期如图6-20所示。图中，v为线速度，t为时间。各时间段（t₁～t₅）的工况如下：

图6-20 刨台的往复运动

1.切入工件段

即刨台起动、刨刀切入工件的阶段（t₁段）。在这一阶段，为了减小刨刀刚切入工件的瞬间，刀具所受的冲击，和防止工件被崩坏，故速度较低，为v₀。

2.正常切削段

刨刀切入工件后，刨台将加速至正常的刨削速度v_F（t₂段）。

3.退出工件段

在切削行程即将结束，刨刀退出工件之前，为了防止在刨刀退出时，工件边缘被崩裂，故又将速度降低为v₀（t₃段）。

4.高速返回段

返回过程是不切削工件的空行程，为了节省返回时间，提高工作效率，返回速度应尽可能高一些，设为v_R（t₄段）。

5.缓冲段

返回行程即将结束、再反向到工作速度之前，为了减小刨台的动能，又应将速度降低为v₀（t₅段）。

之后，便进入下一周期，重复上述过程。

6.4.3.2 往复周期的实施

1.双向行程开关控制

早期龙门刨床实施往复周期时，使用了6个双向行程开关，分别是SQ₁～SQ₆；碰撞行程开关的是4个档块，分别是1、2、3、4，它们的布置示意图如图6-21a所示。

假设：刨台正处于刨削过程中，各行程开关的动作顺序如图6-21b和c所示：

（1）退出工件段

档块2碰SQ₁，使刨削速度降为低速，刨刀准备退出工件。

图6-21 行程开关的布置

a）布置图 b）动作顺序 c）时序图

（2）高速返回段

档块1碰SQ₂，使刨台高速返回；

如果刨台因SQ₂发生故障而未返回，则档块1将碰SQ₅，迫使刨台停止运行；

在返回过程中，SQ₂与SQ₁相继复位；

（3）缓冲段

档块3碰SQ₃，使返回速度降为低速，准备反向；(www.xing528.com)

（4）切入工件段

档块4碰SQ₄，刨台反向，低速切入工件；

如果刨台因SQ₄发生故障而未反向，则档块4将碰SQ₆，迫使刨台停止运行；

在反向过程中，SQ₄复位。

（5）正常切削段

SQ₃复位，刨台升速为所要求的切削速度。

重复上述。

2.接近开关控制

近年来，开发出了刨台专用的电子接近开关，由于消除了机械碰撞，因而具有故障率低，使用寿命长等优点。

如图6-22所示，专用接近开关由3个接近开关S₁、S₂、S₃组成，安装在刨床的床身上。其中，S₁、S₂的感应头朝向外侧面，S₃的感应头则朝上，如图6-22b所示。

A、B是两侧的感应档板，C、D为上档极，其形状如图6-22c所示。档板与感应头之间的距离为

δ=5（1±10%）mm

图6-22 刨台专用接近开关

a）专用接近开关的布置 b）外观 c）安装侧视图

接近开关的状态与输出端子的连接图如图6-23b所示。刨台的往复运行与接近开关的状态如图6-23c所示。

1）在刨削过程和返回过程的中间，接近开关处于“0”状态。

2）刨削快要结束时，挡板A接近S₁，接近开关处于“1”状态，使刨削速度降为低速，刨刀准备退出工件。

3）挡板A又接近S₂，接近开关处于“11”状态，刨台降速为0，刀架复位，接着刨台高速返回。

4）在返回过程中，挡板A相继退出S₂和S₁，接近开关又处于“0”状态。

图6-23 专用接近开关的工作程序

a）刨台 b）接近开关电路 c）循环运行与接近开关

5）返回快要结束时，挡板B接近S₂，接近开关处于“2”状态，使返回速度降为低速，作为刨台转换方向的缓冲。

6）挡板B又接近S₁，接近开关处于“22”状态，刨台降速为0，刀架进刀，然后刨台反向，刨刀低速切入工件。

7）在切削过程中，挡板B相继退出S₁和S₂，接近开关又处于“0”状态，刨台升速至刨削速度。

8）如果刨台极限位置时，不能及时反向，则上挡板C或D的将接近S₃，迫使刨台停止运行。

实践结果表明，接近开关的工作是可靠的，并且故障率很低。