數控車床電氣原理優化設計的一些思路

黃應勇

（柳州職業技術學院，廣西 柳州 545006）

[特邀主持人欄目：裝備制造技術的改進及應用]

數控車床電氣原理優化設計的一些思路

黃應勇

（柳州職業技術學院，廣西 柳州 545006）

介紹典型數控車床電氣原理存在的缺陷，提出數控車床電氣原理的設計思路，提出CK0640數控車床電氣控制系統的設計方案，提出簡化控制操作和連接線路的方法，提出相關安全防范措施。

數控車床；電氣控制；安全措施

0 引 言

數控車床主要用于加工軸類、盤類等回轉體零件，特別適合于結構形狀復雜的回轉類零件的加工。[1]數控機床特點包括：加工精度高。數控機床是精密機械和自動化技術的綜合體，數控機床實現自動加工，減少了操作人員素質帶來的人為誤差，提高了同批零件的一致性；生產效率高。相對于普通機床，數控機床的效率一般能提高2-3倍，甚至高達十幾倍；減輕勞動強度。數控機床的操作由體力型轉為智力型；有利于生產管理現代化。程序化控制加工、更換品種方便，一機多工序加工，減化生產過程的管理，減少管理人員。[2]因此，數控車床是目前使用最為廣泛的數控機床之一，是機電一體化的典型產品。

數控車床的效率、精度、可靠性、性價比和性能優劣等取決于機床電氣控制系統的設計。本文將介紹數控車床電氣控制系統的一些設計思路。

圖1 典型數控車床電氣控制原理圖

1 典型數控車床電氣原理存在的缺陷

1.1 操作環節過多

圖1所示為典型數控車床電氣控制原理圖，該結構機床開機時，總電源開關QF1上電之后，按系統電源開關才能上電；接觸器KM1吸合，系統才能上電，機床才能正常工作。關機時，先關系統電源開關，然后再關總電源開關QF1。開機與關機操作都要操作兩次，操作環節太多。

1.2 電源電壓過多

按圖1所示，該結構系統電源與電控柜風機電源用 AC220V，控制接觸器線圈電源用AC110V，照明電燈用AC36V，在設計上還得選用有多電壓輸出的變壓器，造成接線復雜化，還會給維修工作造成不良影響。

1.3 安全因素

按圖1所示，該結構系統電源與電控柜風機電源AC220V沒有使用隔離技術[3]，如果出現漏電現象，會危害人的生命。有的廠家不按要求接地線，這也可能對人產生的危害，而且還可能產生干擾信號，影響數控系統的正常工作。

2 改進數控車床電氣原理的設計思路

2.1 簡化操作環節

系統上電電路原理圖如圖2所示，該結構機床開機時，總電源開關QF1上電之后，系統電源直接上電。與圖1相比，省略了系統上電開關，減少使用的電控原件，電路簡化，可靠性得到提高，且操作簡單化，設備更容易推廣使用。

圖2 系統上電電路原理圖

2.2 單相電源電壓統一化

數控系統輸入電壓一般為AC220V，電控柜風機電源電壓可選用AC220V，控制接觸器線圈電源電壓可選用AC220V，照明電燈也可選用AC220V。在設計上確保要用到電的地方可以選用AC220V就用AC220V，不要選用其它電壓的，這樣接線簡單、工作可靠，如圖3所示。而且選用的元件數量少，成本低，維修工作也容易得多。

圖3 電壓連接示意圖

2.3 安全措施

數控車床要用到交流電的地方一定要裝隔離變壓器，如圖4所示。要用AC220V就要裝一個隔離變壓器，這樣AC220V就與外部AC380V完全隔離，即使出現漏電現象，也不會危害人的生命。還要求機床一定要接地線，這樣不僅能保護人的安全，而且還具有一定的抗干擾能力[4]，保證數控系統的正常工作。

圖4 隔離變壓器原理圖

3 數控車床電氣原理的應用實例

圖5所示為C0640數控車床電氣原理圖，該機床用一個組合開關HK作為機床總電源開關，給機床上電，同時系統也直接上電，省略了系統上電開關，使機床操作簡化。數控系統輸入電源電壓為AC220V，電控柜風機電源、潤滑電機電源和照明電燈的電壓都選用AC220V。這樣單相電源電壓都是AC220V，不僅線路簡單，成本低，而且維修方便。

該機床采用一個隔離變壓器，不僅給驅動器供電，而且還給需要AC220V的地方供電，如果某個地方出現漏電現象，也不會有人觸電，是一種安全用電的方法。該機床裝有地線，進一步作了安全防范措施，同時提高了抗干擾能力。

圖5 C0640數控車床電氣原理圖

4 結語

數控車床電氣原理圖的設計方案很多，每種方案都有各自的特點，但是必須首先要能滿足功能的需要，其次要能滿足安全可靠的需要。本文提供了一種操作簡便、線路簡單、低成本以及安全可靠的設計方案。操作簡便在于它比其它數控車床的操作環節更少，線路簡單在于它比其它數控車床的線路更簡潔，低成本在于它比其它數控車床的所使用的電氣元件都要少，安全可靠在于它使用了多重保護措施，可供廣大電氣、機械工程設計人員及技術人員參考使用。

[1]李園，阮健，王姬.CA6140型普通車床電氣控制系統的數控化改造[J].科技創新導報，2007，(32)：86-87.

[2]黃應勇.數控機床及其維護[M].北京：北京大學出版社，2012.

[3]汪潔.數控機床電氣控制系統中的電氣隔離技術[J].湖南農機（學術版），2013，(7)：167-168.

[4]楊振聲.論數控機床電氣控制系統的抗干擾措施[J].裝備維修技術，2002，(3)：24-30.

Some Ideas of CNC Lathe Electrical Principle of Optimization Design

HUANG Ying-yong
(Liuzhou Vocational and Technical College,Liuzhou Guangxi 545006,China)

This paper shows the typical numerical control lathe some defects existing in the electric principle，some design ideas of the principle of numerical control lathe electric and CK0640 CNC lathe electrical control system design scheme.This paper proposes some simplified control method,simplified operation connection line method and the method of safety precautions.

numerical control lathe;electrical control;security measures

TG659

A

1671-1084（2017）01-0005-03

DOI 10.16221/j.cnki.issn1671-1084.2017.01.002

2016－11－06

廣西教育廳科研立項項目(LX2014528)

黃應勇，柳州職業技術學院教授，研究方向為數控4床應用技術。