數(shù)控機床與數(shù)控機床的電氣控制系統(tǒng)

頡宇+張懷臣

摘 要：現(xiàn)代社會最常用的辦公工具就是計算機，隨著計算機的應(yīng)用，機械工業(yè)不在是以前的傳統(tǒng)加工方法了，已經(jīng)綜合利用計算機、自動控制系統(tǒng)、傳感元件等技術(shù)，數(shù)控機床就是綜合利用機械、計算機、液壓、啟動等高效、自動化程度非常高的設(shè)備，數(shù)控機床電氣系統(tǒng)是非常重要的部分，對于數(shù)控機床的電氣工作原理要了解，對整個系統(tǒng)的電氣控制元件要能設(shè)計，要可以獨立選取，電氣控制裝置的應(yīng)用是數(shù)控機床自動化水平的一個重要標(biāo)致。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機床；電氣控制元件；電氣工作原理

1 數(shù)控機床

電氣控制技術(shù)在數(shù)控機床上起著非常重要的作用，數(shù)控機床是機械設(shè)備中機電一體化的一個體現(xiàn)，而它的控制系統(tǒng)又可以叫做CNC系統(tǒng)，數(shù)控機床的組成是由數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、主軸裝置、數(shù)控機床的強電系統(tǒng)等，它的組成見圖1。

通過圖1可以看出CNC系統(tǒng)是整個數(shù)控機床的重要位置，是數(shù)控機床的控制中心，它是對操作系統(tǒng)中的語言進行分析整合，轉(zhuǎn)化成控制信號，最終實現(xiàn)數(shù)控機床的加工。

數(shù)控機床和其他普通機床一樣，都是主軸作主要的切削任務(wù)，而主軸的控制也是需要正反轉(zhuǎn)，可以調(diào)速。

對于機床的進給運動，它的區(qū)別就是將原有機床的機械驅(qū)動變?yōu)殡姎饪刂乞?qū)動，實現(xiàn)自動控制，控制系統(tǒng)是伺服系統(tǒng)，對整個機床的工作臺、電機、速度都可以監(jiān)控，如圖2。

在整個伺服控制系統(tǒng)中，主要是對終端執(zhí)行件的監(jiān)控，通過監(jiān)控它們的速度、位置，將它們的信號反饋回來，在伺服系統(tǒng)和CNC中處理后，在對下一步進行指示。

2 電氣控制元件

數(shù)控機床電氣控制元件的選擇是對整個機床中所有應(yīng)用的元件，電動機的選擇，在數(shù)控機床結(jié)構(gòu)中電動機是最重要的，電動機在負(fù)載工作時，電動機的額定功率要大于機床的需要功率：

熱電器的選擇，熱電器是對數(shù)控機床中電路的保護，它的選擇是通過電動機的電流選擇，一般是選擇0.95～1.05倍的電動機額定電流。

中間繼電器，它是控制整個數(shù)控機床電路中傳遞中間信號的元件，是增加觸點數(shù)量的元件，它的選擇也是通過電動機來選擇。

在數(shù)控機床控制中，行程開關(guān)的應(yīng)用對整個機床的監(jiān)控起著很重要的作用，它們也稱作限位開關(guān)，它們是利用機械運動產(chǎn)生電信號的元件，它主要對數(shù)控機床的運動、行程和位置的保護，避免機床運動出規(guī)定的區(qū)間。

在機床中需要選取信號燈和照明燈，信號燈是對機床監(jiān)控的反饋，通過信號的提示，來了解機床是否正常，而照明燈是數(shù)控機床中必需的元件。

3 電氣工作原理

電氣控制原理是對數(shù)控機床控制的方式的選用，通過整個數(shù)控機床的控制方式的解析來理解電氣工作原理。在數(shù)控機床的控制方式中有開環(huán)控制數(shù)控機床、閉環(huán)控制數(shù)控機床，開環(huán)控制數(shù)控機床沒有檢測反饋裝置，CNC發(fā)出的信號不會產(chǎn)生反饋，是單向發(fā)出，只是將信號傳遞給執(zhí)行元件，這種控制比較簡單，系統(tǒng)穩(wěn)定，閉環(huán)控制數(shù)控機床也就反過來，它是安裝反饋裝置，例如同步器、光柵等。

開環(huán)控制數(shù)控機床的工作原理是操作者將加工信號給機床，數(shù)控機床接到指令，將指令給數(shù)控裝置，數(shù)控裝置解析后通過驅(qū)動電路傳給伺服電動機，伺服電動機工作，通過傳動機構(gòu)，將最終工作臺運動，實現(xiàn)加工。

閉環(huán)控制數(shù)控機床工作原理是數(shù)控機床接到指令，機床位置調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作，通過伺服放大、伺服電動機、檢測工作臺的位置，工作臺將位置檢測信號通過位置測量裝置和速度測量裝置反饋給位置調(diào)節(jié)系統(tǒng)和速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，這兩個系統(tǒng)通過這個信號在重新定位工作臺，數(shù)控機床在進行加工。

上述電路圖中工作臺正向運動是KM1接觸器通電，反轉(zhuǎn)運動是KM2通電，而工作臺動作停止是通過SQ1、SQ2、SQ3、SQ4這4個限位開關(guān)控制。

4 結(jié)束語

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展、現(xiàn)代經(jīng)濟不斷的提高，對整個機械制造業(yè)的要求也在不斷的提升，生產(chǎn)的效率、生產(chǎn)的質(zhì)量都要有提升、數(shù)控機床也隨之變得非常重要。數(shù)控機床對大批大量生產(chǎn)有著不可或缺的地位。在這頻繁開發(fā)新技術(shù)的過程中，要使數(shù)控機床占有一席地位，就必須保證數(shù)控機床的自動化程度、電氣控制也就必須有設(shè)計高度，保證數(shù)控機床的先進性，達到降低人工勞動力，實現(xiàn)生產(chǎn)的自動化。

參考文獻

[1]楊林建.機床電氣控制技術(shù)[M].北京理工大學(xué)出版社，2008.

[2]祖國建.電氣控制與PLC[M].華中科技大學(xué)出版社，2010.

[3]王永華.現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003.

[4]華滿香.電氣控制及PLC應(yīng)用[M].北京大學(xué)出版社，2009.