尤衛(wèi)東

【摘要】隨著社會科技的快速發(fā)展，數(shù)控機床電氣控制技術(shù)也在不斷的改進和完善。本文對數(shù)控機床的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計進行了分析。

【關(guān)鍵詞】數(shù)控機床;電氣控制系統(tǒng);設(shè)計

數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機床的核心，數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)直接影響著整個控制系統(tǒng)的性能。因此應(yīng)按照電氣控制的原理來進行規(guī)范的設(shè)計，使得設(shè)計出的數(shù)控機床的電氣控制系統(tǒng)能夠保證數(shù)控機床安全可靠的運行。因此對數(shù)控機床的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計進行分析是非常必要的。

一、控制系統(tǒng)中的硬件電路

控制系統(tǒng)的硬件電路主要包括電源電路、交流主傳動電路、交流進給傳動電路、刀具交換裝置傳動電路等。電源電路在設(shè)計時需要根據(jù)電氣控制系統(tǒng)的具體要求來進行，通過伺服變壓器輸出的交流電壓來伺服驅(qū)動風機及模塊，通過控制變壓器輸出的交流電來帶動接觸器，然后通過直流電壓來供給z軸制動器及電磁閥。對主軸電機的電氣控制系統(tǒng)進行設(shè)計時應(yīng)注意當系統(tǒng)長時間超負荷工作時，會使得電機出現(xiàn)過載或過熱的情況，因此，數(shù)控機床會有設(shè)定的過熱溫度閾值，超過設(shè)定的溫度兩分鐘就會輸出過熱的信號，系統(tǒng)會根據(jù)信號發(fā)出相應(yīng)的報警。若出現(xiàn)其他的問題，如電動機內(nèi)部出現(xiàn)功率失常、轉(zhuǎn)速不匹配等微小的問題，就會被變頻器檢測到然后發(fā)送給CNC系統(tǒng)，并通過相應(yīng)的報警。若出現(xiàn)短路、斷電等外部因素，則由數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)進行解決。若出現(xiàn)突然的斷電情況，CNC、變頻器及PLC等的后備電源會及時存儲系統(tǒng)中的一些重要的程序和數(shù)據(jù)。若突然短路，漏電開關(guān)檢測到電流超過人體能夠承受的電流會自動斷開。并且主軸電機內(nèi)置有編碼器，編碼器可以檢測主軸的位置及速度，并且能控制主軸閉環(huán)速度，同時可利用PLC向CNC發(fā)送主軸的運行狀況，可以完整的控制主軸的功能。

在電氣控制系統(tǒng)中，進給系統(tǒng)主要是定位加工中心的直線坐標軸，并進行切削進給，進給系統(tǒng)決定著機床的工作狀態(tài)及精度。進給軸的采用方式主要有線軌及硬軌，采用硬軌的進給軸的負載能力強，與機械的接觸面較大，阻力大，主要用于模具的加工。主要采用線軌的進給軸的負載能力弱，與機械接觸面較小、阻力小，主要用于輕載切削。急停、監(jiān)控保護電路主要需要設(shè)定電機過載檢測、機床緊急停止等功能，并在機床的工作狀況出現(xiàn)問題時進行報警，保證機床運行的可靠性。至于刀具交換裝置傳動電路，刀庫的運行由電動機驅(qū)動凸輪機構(gòu)來實現(xiàn)，同時通過接近開關(guān)進行技術(shù)結(jié)合凸輪機械手來獲得準確定位、快速換刀的效果。換刀時應(yīng)根據(jù)刀具的直徑來確定換刀的方式，避免產(chǎn)生相互干涉的現(xiàn)象發(fā)生，小直徑的刀具采用隨機的換刀方式，大直徑的換刀方式采用固定套換刀的方式。

二、PLC程序及參數(shù)的設(shè)定

PLC是數(shù)控機床電氣控制的重要組成部分，在數(shù)控機床的運行中發(fā)揮著不可忽視的作用，PLC程序在處理數(shù)控機床的信息時，需要的處理時間一般在幾十到幾百毫秒之間，這種處理速度能夠完成大多數(shù)信息的處理，但仍存在少量的信息需要更高的響應(yīng)速度。因此在進行數(shù)控機床的電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計中，會將PLC程序設(shè)計為高級程序和低級程序兩部分，高級的部分用來處理系統(tǒng)中的一些緊急信號，低級的部分用來處理系統(tǒng)中的普通信息以及進行程序的控制工作。參數(shù)是指完成數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)及機床功能需要設(shè)定的數(shù)值，在設(shè)計時應(yīng)詳細考慮加工中心對機構(gòu)功能的需求，充分發(fā)揮出數(shù)控機床的性能，設(shè)定出合理的參數(shù)，保證數(shù)控機床的安全運行。

三、數(shù)控機床的電氣布局和安裝

數(shù)控機床的電氣布局及安裝直接影響著電氣系統(tǒng)的安全運行，因此在進行布局和安裝時應(yīng)考慮全面，規(guī)范操作。在進行電氣的布局時應(yīng)注意便于電氣操作人員的維修和安裝，布局時需要分散強干擾源，將強電與弱電隔開，并保證容易受到干擾的器件和干擾源之間有足夠的距離。在進行電氣控制系統(tǒng)的安裝時要科學、有序的進行，安裝時應(yīng)根據(jù)實際的情況、器件的特性科學安排好其走線及連線，合理布局接口端子。并仔細檢查接口是否牢固，保證所有的電線聯(lián)結(jié)都符合要求。套線碼時若接線的方式是豎向，線碼的讀數(shù)從上向下，若接線的方式是橫向，讀數(shù)的方式則是從左向右。在給元器件上緊螺絲后需要標記紅點。交流控制線及動力線用線的顏色是黑色或紅色，直流電源線用線的顏色是藍色。安裝元件時要按照一定的層次進行，應(yīng)先在底板上安裝已經(jīng)做好的內(nèi)部線的模塊，然后將元器件間的細線安裝好，最后進行粗線的元器件的安裝。連線的安裝應(yīng)注意原本沒有裝好線的元件在安裝到底板之后，需要根據(jù)電氣圖來進行接線，并對照對應(yīng)的萬能端子排列接線，裝線的元件只需安裝相應(yīng)的萬能端子排列來進行接線。最后做好控制系統(tǒng)各電路的檢測，保證數(shù)控機床能夠更加安全穩(wěn)定的運行。

綜上所述，數(shù)控機床的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)劣直接影響著控制系統(tǒng)的性能，并且對于提高數(shù)控機床的生產(chǎn)效率及質(zhì)量有著非常重要的作用。合理科學的設(shè)計出完善的電氣控制系統(tǒng)，降低機床工作的故障率，提高數(shù)控機床的加工效率和工作質(zhì)量，有效提高數(shù)控機床運行的安全性和可靠性，使數(shù)控機床能夠更好的滿足加工中心的生產(chǎn)需要。