摘 要：本文介绍采用开关磁阻电动机调速系统（SRD）和PLC，对龙门刨床改为龙门铣床的整体技术改造，并在实践中取得了良好的效果，达到了提高机床加工效率、简化结构、减少维护工作量的目的。
关键词：刨床改造；开关磁阻电动机调速系统；PLC
中图分类号：TM359.9 文献标识码：B
北京铁路局保定工务器材厂因生产需要，将原龙门刨床（B2016A）改造为铣床。
该刨床为20世纪70年代产品，主拖动部分为直流发电机组，机构占地大，工作效率低，耗能高，噪声大，电气线路复杂且严重老化。
通过调研、论证，决定采用开关磁阻电动机调速系统替代原直流发电机组作为主拖动系统，以达到简化线路、节能降噪、提高可靠性、减少维修工作量、提高生产效率的目的。
一、开关磁阻电动机调速系统
开关磁阻电动机调速系统是国际上新兴的具有典型机电一体化结构的无级调速系统。该系统兼有交流电机免维护及直流电机调速性能好的优点。开关磁阻电动机调速系统从结构上看，由电动机和控制器两部分组成，其中电动机部分包括角位移传感器，控制器部分含功率电路和控制电路。
开关磁阻电机主要特点是启动电流小（为额定电流的30%)，对电网无冲击；启动转矩大，适用于频繁启制动和正反转，次数可达1 000次／小时，且电机发热量低；空载电流小，为额定工作电流的1%；调速范围广，低速出力性能好；电机为双凸极结构，转子无绕组，结构简单坚固免维护。由于SRD具有其他调速方式无可比拟的启制动优点，尤其适用于龙门刨床等需频繁启制动和正反转以及对低速出力要求较高的生产机械。
二、改造内容
1．机械部分
由于主轴拖动部分的改造，直接影响到改造后铣削加工的实现，因此是本次改造的重点。
刨床主轴直流电动机调速范围为100~1 000r/min，减速箱有一个空挡和两个速度挡，对应刨床工作台速度分别为：Ⅰ挡6~60m/min；Ⅱ挡9~90m/min，其中Ⅰ挡经常使用。对比刨床和铣床的主轴运行特点，刨床加工为快速切削型，一般刨床工作台加工速度范围为10~50m/min；铣削加工速度低，扭矩大，一般为30~1 000mm/min，输入功率不大（一般小于7.5kW)。
改造方案：去掉原刨床60kW直流发电机组，增加一台摆线针轮减速机，采用5.5kW开关磁阻电动机作为铣削拖动电机，与摆线针轮减速机法兰式联结。
根据铣削对工作台速度的要求，经过计算，摆线针轮减速机减速比选定为1:121；铣削工作台拖动电机采用H系列5.5kW开关磁阻电动机，调速范围50~2 000r/min。在原右垂直刀架位置加装垂直铣头一个，保留原横梁升降和铣头（刨刀架）横向运动机构；在左侧刀架位置加装侧铣头一个，选用BQX系列铣头，电机功率5.5kW，六挡机械（手动）变速，可以满足铣削平面、阶梯面、沟槽、斜面、撞孔、钻孔等加工要求。
2．电气部分
采用新型电气柜并配套相关悬挂按钮站。用可编程控制器取代原有继电器线路。
本次电气柜改造，决定采用三菱公司的FX1N系列可编程控制器（型号FX1N-60MR）作为逻辑控制核心，PLC程序编制满足铣削功能电气控制以及刀架横梁等各部分逻辑动作控制要求。编程时应注意铣削加工的电气动作联锁，如只有铣头电机启动后工作台才能正常开车等。根据加工情况，约定铣削限位为原来换向行程开关，待铣头调整后再重新开车。除此之外，原有电气动作逻辑关系基本不变。
根据机床各个执行机构以及各动作限位开关，安排PLC的输入、输出点，程序编制也较为简单，限于篇幅，不作赘述。
改造时间约为8天，试车效果良好，各电气部分逻辑动作正常，工作台运行速度符合设计的速度范围，工作台速度为25~150mm/min，对应SRD电机调速范围约在50~300r/min，工作台运行速度均匀平稳，工件加工满足精度要求。自2002年改造至今，无任何电气故障。
本次改造电气成套费用为6万元；购置两个铣头费用7万元，总计投入13万元。对比添置一台新铣床，经济效益明显，且收效快。
