電氣自動化數控車床電氣控制設計

蔣磊+刁立信+李海明

摘 要 ?隨著當今社會計算機技術的迅猛發展，數控技術已經被人們所認可并廣泛應用于各行各業中，特別是在機械制造行業中尤為突出。由于數控技術具有準確性高、自動化水平高、生產加工效率高等特點，所以傳統的機械加工漸漸被高科技的數控技術所取替。數控技術是機械行業自動化的首要條件，也是數控車床的關鍵技術所在。本文主要闡述了電氣自動化數控車床電氣控制的設計，分析其主要工作原理及組成架構等內容。

關鍵詞 ?電氣自動化;數控車床;設計;電氣控制

中圖分類號：TG659 ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1671-7597（2014）22-0015-01

近些年，我國數控車床技術發展的非常迅速，數控車床在我國的制造業中占據非常重要的位置。數控車床主要分為電氣系統和機械系統兩個方面，一般情況下，電氣系統在沒有發生故障的運行時間是五至十年左右，在此之后電氣系統便會處于一種故障頻率高發期。但是在數控車床的機械部件都保養良好的情況下，基本上可以正常運行二十年至二十五年左右，而且精確水平、安全性及平穩性能也可以處于比較高的水準。現在行業內有很多數控車床的運行時間已經超過了十年，并且基本上已經進入了故障高發期，這些老舊的數控車床經常發生故障錯誤，很多數控技術的功能由于不更新都已經無法滿足行業內大批量的生產需求，所以必須要將數控車床的設備改造工作進行到底，以此來不斷提高企業現代化設備的水平需要。通過升級和改造老舊數控車床的電氣系統，可以使老機變新機，更好地發揮設備的功能和作用。

1 ?數控車床電氣控制系統

1）數控車床的工作原理。在運行數控車床的過程中，要用符合規定的程序代碼和格式將需要加工零件圖紙的數字信息和圖形信息展現在加工程序中，然后再將之前編寫好的加工程序輸入到數控設備中。根據編寫程序的條件和要求，再通過數控系統對信息的分發和處理，真正做到加工工件與刀具保持的相對運動，最終實現零件的加工工作。

2）數控車床的功能特點分析。

首先，數控機床對加工的產品沒有局限性，它的適應性比較強，能夠與模型等產品相匹配，可以實現單一生產，同時在模型的生產上可以給予相適應的加工方法。數控車床在加工方面的精確程度很高，加工產品的質量也比較穩定。由于數控車床可以將多個坐標進行統一聯動，所以它可以加工圖形比較復雜的產品零件。

其次，在加工零件過程中，如果零件發生更改，可以直接更改數控程序即可，這樣更加方便操作，也可以大大節省在生產過程中所消耗的時間。數控車床不僅僅有較高的精密度以及剛硬性，還有非常高的生產效率，它是一般傳統車床的三至五倍。所以數控車床的自動化水平比較高，可以大大降低勞動力的

產出。

最后，在使用數字信息和處理代碼以及傳輸程序的過程中，數控車床的現代化生產管理優勢更加明顯。通過計算機對于相關信息的處理與控制方法，為計算機的協助設計和生產以及現代化管理做了良好的鋪墊。這不僅僅要求操作人員有良好的專業素質，對于技術維修人員也要求有較高的專業技術水平。

2 ?數控車床的組成架構分析

1）數控車床的組成部分。數控車床的組成分為很多部分，一般情況下它是由伺服裝置、驅動設備、CNC單元 、傳輸設備、可以編寫程序的控制器以及電氣控制設備、車床本體、協助裝備及檢測裝置所組成。

2）車床本體。數控車床的車床本身與傳統的車床比較類似，由主軸和進給傳動裝備、車床本身、生產臺和協助運動裝備、液壓氣動和潤滑裝備、制冷設備等組成。但數控車床在很多結構上也發生了改變，如整體裝備、外表設計、傳動和刀具設備的結構以及操作設置等，更改數控車床的一些結構主要是為了更好地適應數控車床的自動化要求以及最大限度地發揮其在機械加工方面的優勢。

3）傳輸裝置。在數控車床發展早期，傳輸中的輸入裝置由一開始的可以穿孔的紙帶（已經停止使用）演變成盒裝的磁帶，然后演變成像磁盤或是鍵盤等樣式的方便攜帶的硬件，這種形式最大限度地有助于信息的輸入工作。目前，主要采用DNC 網絡通訊的方法進行數據的輸入工作。一般情況下，人們將輸出內部的工作數值稱為輸出裝置，通常在車床剛剛開始工作的時候需要將數值輸出并做好保存處理，等車床運行一定時間后，再將這些輸出的數據與歷史參數做對比，這樣可以更好地有助于辨別車床的正常運行。

4）能夠編程的控制器。能夠編程的控制器主是以微處理器為根本，便于使用的可自動控制的裝置，它主要應用于工業操作中。最開始設計此裝備的原因是想實現生產設備的系統性以及對開關的自由控制，所以這種能夠編程的控制器在生產中被廣泛應用。

3 ?關于電氣控制系統的設計

1）對伺服驅動電氣控制系統的設計。車床和CNC裝備的關聯部分便是伺服系統。先由CNC裝備發出相關控制數據，再通過伺服驅動系統變成系統坐標軸的相對運動，以此來完成整體程序所要求的操作內容。由于伺服驅動系統的功能強大，所以它對于數控車床的整體功能起到非常關鍵的作用，因此對伺服驅動系統的整體要求也相對較高一些。

2）對主軸電氣控制系統的設計。主軸的精密程度對于加工零件的精密度有直接的影響，它的功能牽連到車床的整體工作時效、產品的加工范圍、零件加工的質量等。按照要求，數控系統要控制主軸旋轉的速度及其運行位置，一般程序默認的標準配置是數字主軸，它具有高可控的準確度，良好的波動響應等特點。模擬主軸與傳統的齒輪變速器不同，模擬主軸具有明顯的優勢，相比其優勢是有比較短的傳動鏈、加工時效和旋轉的準確度更高、運行安全且無噪音、可調節的連續速度、性價比更高等。

4 ?結束語

綜上所述，通過對數控車床的工作原理以及組成架構的分析和探究，同時對數控車床的電氣系統進行分析和設計，它具有效率高、精密度高、可靠性高、性價比高等特點，車床的電氣系統設計是車床最關鍵的部分。經過實踐分析，數控技術對數控設備有著至關重要的推動作用，特別是在電氣控制系統中發揮著強大的動力和作用。因此，電氣自動化數控車床電氣控制的設計研究對于我國的制造業意義非凡，有效推動了我國制造業的飛速發展，同時也帶動了相關產業的發展和延伸。數控技術的飛速發展也證明了我國機械制造行業的現代化突破和科學技術的迅猛發展，對我國未來制造業的國際化發展水平做出了一份貢獻。

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