數控機床電氣及其電氣柜的研究探討

趙志宏，徐廣樂

（沈機（上海）智能系統研發設計有限公司 遼寧 沈陽 110142）

1 機床電氣系統

數控機床又叫NC機床，它是由控制系統、伺服驅動系統、電子元件、電源模塊等，數控機床的電氣控制還包含接線、PMC編程、故障和調試等。

數控機床的伺服控制系統的供電壓力為三相220V，同時它還有智能電源，在數控機床工作時候出現緊急情況，電源會自動斷開電源，確保安全；數控機床的控制信號、位置信號、速度信號不會被干擾，原因是它們安裝在FSSB光纜上的；數控機床的電動機編碼器是串行的。

數控機床控制系統中有一個PMC系統，這個系統是機床輔助電氣自動控制裝置，與PLC的功能相似，也是通過計算機、繼電器、定時器等原件的系統，它的4種地址類型如圖1。

圖1 PMC相關地址

上圖中的實線就是PMC的輸出輸入通過I/O進行傳輸的，虛線是PMC輸入輸出在儲存器中的傳送。

地址的格式是通過地址號和位號進行表示的，如圖2所示：

圖2 地址格式

圖3為某數控車床的主軸伺服驅動電路：

圖3 主軸驅動電路圖

采用的是3-380V電流，通過PLC數控裝置的變頻器對主軸電動機進行變速，通過電路圖可以看出，主軸電動機的啟動和停止是通過KA1進行控制，正反轉是通過KA2進行控制。

2 接地與接線對策

數控機床對電氣系統設計完成之后，需要進行元件和接線進行設計，機床元件和接線是在電氣柜中的，數控機床的電氣柜在安裝和設計完成后，需要對電氣柜進行接線設計，接線有電氣柜內部的接線端子和外部的接地端子（如圖4），接線端子的布置主要是通過以下幾個方面進行：

（1）交流和直流分開，將接有直流端子和接交流端子分開排布，可以先交流排布也可以直流排布，將交流或直流排布完成后在排另一種。

（2）在端子排布上有2個或多個點相通時候，要保證 點內只能有一個端子；

（3）端子上邊接有的線號要與端子排上邊的接點一致，這樣可以方便后期的查找。

圖4 接地端子

接地端子的選擇主要是通過卡腳處的材質，材質為銅的是專用端子，反之為普通端子，導軌和背板通過螺釘進行連接，并且背板要接地，但是因為中間轉接會增加電阻，可以將接地端子排完之后，特殊引出一天粗的接地線。

接地的意義在于可以對電氣柜提供一個等電位或電位面，接地的方式如下：

（1）單點接地，這種接地方式是通過將接地線串聯在一起，通過一根接地線，這種方式有點在于頻率較低、接地阻抗不大，缺點是會產生共阻抗干擾；

（2）單點并聯，這種接線不會受其他電路影響，在實際接地中，與單點接地并用；

（3）多點接地，這種接地方式比較省力，就是將接地電路接在最近的一個接地金屬上，這種接地方式不容易產生共阻抗干擾。

3 調試

機床電氣系統設計完成，電氣柜設計完成之后，需要對對其進行試驗，如果出現故障，需要進行調試。

機床電氣系統的調試主要是機床的工作調試，然后反推是元件故障還是系統設計缺陷，調試通過以下幾個方面進行：

（1）主軸系統檢驗，啟動主軸，檢查主軸的正反轉，工作正常說明元件和線路正常；

（2）進給系統調試，這個是檢驗機床的坐標移動、伺服系統，還有通過點動進行檢驗機床移動精度；

（3）綜合系統調試，通過工件的加工進行機床整體檢測，檢驗機械反饋、主軸與進給的配合、補償系統的精度，從而檢驗機床的性能和電氣柜及其元件的性能。

4 結語

數控機床在現代加工領域有著舉足輕重的地位，數控機床控制系統中有CNC、PLC、伺服系統、驅動系統，這些控制系統的接線和控制元件都是在機床電氣柜內部，如何實現機床電氣柜長久使用的壽命，和內部元件的控制精度，避免機床加工過程中出現故障，綜合設計電氣柜，確保電氣系統的調試，提高機床運轉連續可靠。

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