加工中心的電氣控制系統(tǒng)與三菱數(shù)控的研究

鐘一鳴，艾明旺

（沈機(jī)（上海）智能系統(tǒng)研發(fā)設(shè)計(jì)有限公司 遼寧 沈陽(yáng) 110142）

1 設(shè)計(jì)方案

數(shù)控加工中心的電氣控制系統(tǒng)的組成包括數(shù)控裝置（CNC），主軸控制系統(tǒng)、冷卻控制系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)等，如圖1。

圖1 加工中心的電氣組成

以上這些控制系統(tǒng)的組成，將加工中心的性能和功能得到實(shí)現(xiàn)，這個(gè)系統(tǒng)中的控制線路與普通的機(jī)床是有分別的，因?yàn)樵谙到y(tǒng)控制中增加了CNC控制系統(tǒng)，這個(gè)是實(shí)現(xiàn)加工中心自動(dòng)加工的前提，加工中心的結(jié)構(gòu)組成框架如圖2。

圖2 加工中心組成框架

機(jī)床電器控制裝置是CNC與數(shù)控裝置之間的紐帶，是將它們之間的信號(hào)進(jìn)行傳遞的系統(tǒng)，控制系統(tǒng)中采用三菱系統(tǒng)進(jìn)行控制，三菱伺服驅(qū)動(dòng)、三菱電機(jī)、選取這些具有以下特點(diǎn)：

（1）電動(dòng)機(jī)的輸出功率大，加工中心的調(diào)試范圍廣并且調(diào)速中機(jī)床運(yùn)行平穩(wěn)，加速時(shí)間短；

（2）加工中心在工作中電動(dòng)機(jī)的溫升低，不會(huì)損壞電動(dòng)機(jī)、振動(dòng)和噪聲?。?/p>

（3）伺服系統(tǒng)中采用的是滾珠絲杠，與三菱電機(jī)結(jié)合后，在傳動(dòng)過(guò)程中精度高，摩擦力小。

加工中心電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案中硬件的選擇要符合對(duì)線路和電動(dòng)機(jī)的過(guò)載、短路、欠電壓情況下進(jìn)行保護(hù)的原則，同時(shí)在線路中要有滅弧作用。

2 電氣控制系統(tǒng)

（1）供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，加工中心線路中的電源有很多種，線路電壓也不同，主電路采用380V三相電源，但是對(duì)一些其他部件取不能又這么高的電壓，例如控制系統(tǒng)中回路電壓需要110V就可以滿足，有些伺服控制電路采用220V直流電壓。

（2）主軸與進(jìn)給軸伺服控制系統(tǒng)，這個(gè)控制電路的電壓為220V，這樣就需要在線路的前端有一個(gè)變壓器，將380V變壓為220V，同時(shí)線路中需要加入空開（如圖3）來(lái)保護(hù)電路，在電路的前端有伺服放大器，整個(gè)線路中將控制器與主軸電動(dòng)機(jī)的編碼器連接在一起，而三菱電動(dòng)機(jī)有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是編碼器與電機(jī)集成在一起，這時(shí)候控制器對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制精度高，進(jìn)給伺服控制系統(tǒng)與主軸控制系統(tǒng)基本相同，只是最終的控制執(zhí)行件不同，一個(gè)是加工中心的主軸，另一個(gè)是加工中心的工作臺(tái)，控制精度都需要保證，如果工作臺(tái)的移動(dòng)數(shù)據(jù)不對(duì)，那么加工零件的尺寸也將不會(huì)準(zhǔn)確。

圖3 空開線路圖

（3）冷卻控制系統(tǒng)，電源通過(guò)空氣開關(guān)、開關(guān)，連接到接觸器上，最后連接在冷卻泵電動(dòng)機(jī)上，接觸器是控制電動(dòng)機(jī)的，而接觸器的主觸點(diǎn)是連接在主電路上的，同時(shí)接觸器的線圈是通過(guò)中間繼電器的常開觸點(diǎn)控制的。

（4）液壓控制系統(tǒng)，在加工中心設(shè)備中離不開液壓系統(tǒng)，控制這個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)力裝置還是電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)控制液壓泵給液壓回路提供動(dòng)力，對(duì)液壓電動(dòng)機(jī)的控制與冷卻控制方式一致。

3 數(shù)控PLC

加工中心的數(shù)控PLC的配置有計(jì)算機(jī)、基本I/O單元、設(shè)定和顯示單元，選擇三菱公司的PLC系統(tǒng)，通過(guò)機(jī)床控制電路中的I/O點(diǎn)數(shù)的確定以及信號(hào)的分配，還有內(nèi)部繼電器的分配，來(lái)對(duì)加工中心進(jìn)行編程，加工中心編程完成后，需要進(jìn)行調(diào)試。

在進(jìn)行設(shè)置的時(shí)候，不要將PLC不會(huì)將NC的輸入與輸出、控制面板的輸入與輸出以及機(jī)床的輸入與輸出的信號(hào)輸入到硬件和控制器中。

PLC控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)控制不同，PLC在對(duì)程序進(jìn)行執(zhí)行時(shí)候，是按照存儲(chǔ)地址號(hào)遞增的方向順序逐條執(zhí)行的，一直到END指令，可以將工作方式分為三種，分別為輸入采集、程序執(zhí)行和輸出刷新。

輸入采集是在PLC程序執(zhí)行之前，是將輸入信號(hào)，寄存輸入到映像寄存器中，程序執(zhí)行是對(duì)寄存器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，輸出刷新是執(zhí)行完成之后的動(dòng)作，主要反映在驅(qū)動(dòng)執(zhí)行端上。

4 結(jié)語(yǔ)

機(jī)床以及加工中心的出現(xiàn)，目的是為了能減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，最終的目的是實(shí)現(xiàn)加工自動(dòng)化，數(shù)控機(jī)床是通過(guò)將數(shù)控技術(shù)應(yīng)用在機(jī)床上，實(shí)現(xiàn)機(jī)床本身和機(jī)床與機(jī)床、機(jī)床與流水生產(chǎn)線之間的聯(lián)動(dòng)生產(chǎn)，而數(shù)控加工中心的適應(yīng)性更強(qiáng)、加工范圍和加工兩件的尺寸更大，加工精度和平穩(wěn)性更好，可以滿足很多領(lǐng)域零件的加工。

[1]郁漢琪.電氣控制與可編程控制器的應(yīng)用技術(shù).[M].南京：東南大學(xué)出版社，2003.

[2]白恩遠(yuǎn).王俊元.孫愛國(guó).現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床伺服及檢測(cè)技術(shù).[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2002.

[3]胡學(xué)林.可編程控制器原理及應(yīng)用.[M].北京，電子工業(yè)出版社，2007.

[4]鄭風(fēng)翼.圖解PLC控制系統(tǒng)梯形圖和語(yǔ)句表.[M].北京：人民郵電出版社，2006.