淺談數控機床的電氣控制系統設計

劉巍 身份證號碼：610113196906122177

引言：為了促使自身企業的經濟效益不斷擴大，做好產品的質量控制至為關鍵，而大部分電氣企業將目光放在了智能化生產方面。在當前的時代發展中，傳統的數控機床已經無法適應企業的生產需求。為了促使企業取得更高的經濟效益，文章將對數控機床的電氣控制系統設計方面展開詳細分析，希望能夠給相關人士提供重要的參考價值。

1 數控機床電氣控制系統應用的意義

1.1 數控機床的概念

對于數控機床來說，主要就是借助程序系統作用，根據加工方案要求，對零部件進行加工的自動化設備。而數控機床作為機電一體化關鍵產品，按照加工工藝不同，可以分為數控車床、數控銑床等；按照不同的控制功能，可以包括開環控制數控機床、半閉環控制數控機床以及閉環控制數控機床三類。相比較于傳統的機床加工，數控機床更具多方面的優勢，其中主要包括以下幾方面。第一，具有較高的加工精度，在加工過程中能夠保證產品的高質量完成。第二，具有較強的適應性，能夠對各種形狀的零部件進行加工處理。第三，具有較高的生產效率。在加工不同零部件過程中，只需要將數控的程序更換即可完成加工生產任務，能夠有效節省工作人員的操作時間，減少勞動強度。

1.2 電氣控制系統在數控機床應用的意義

在我國經濟等方面不斷發展的時代背景下，企業對工業產品的加工質量有了更高的標準。為了滿足工業市場的需求，數控機床逐漸取代傳統的機械加工機床。在當下時代中，數控機床已經被應用于機械加工的各個領域內。隨著數控機床的不斷應用，工作人員在應用過程中，只需要輸入事先錄入的加工程序，便可以直接進行零部件的加工，不僅能夠有效的提高工作人員的工作效率，而且也是企業實現最大經濟利益以及減少成本的投入的保證。近年來，隨著社會的不斷進步，各個國家之間的聯系日漸緊密，從而致使各國之間的技術交流越來越頻繁。雖然一定程度上給我國諸多企業提供了發展機遇，但由此也帶來了不小的挑戰。

數控加工技術的不斷進步，是我國諸多企業提高生產力水平的基礎，同時也是提高企業產品質量以及效率的保障，是推動我國工業產業長期發展的不竭動力。對于數控機床來說，最為關鍵的部分就是電氣控制系統。因此，為了促使我國數控機加工質量以及效率能夠不斷提高，企業就必須對電氣控制系統形成高度重視。加大該方面的資金以及人才的投入力度，制定相關完善的規章制度，為我國工業產業的穩定發展以及社會的可持續發展打下堅實的基礎。

2 數控機床的電氣控制系統設計

對于數控機床的電氣控制系統來說，其設計工作不僅包含了較多的內容，而且還需要較強的專業性，基于模塊化設計基礎上，可以將數控機床的電氣控制系統分為硬件電路、PLC 程序以及參數設置三個重要組成部分。

2.1 優化硬件電路設計

首先，監控和急停保護電路設計。在數控機床實際運行過程中，對監控以及急停裝置進行優化設計，是保證工作人員生命安全的基礎。監控和急停保護電路主要包括高溫檢測、油位檢測、壓力檢測等功能。在工作過程中，如果發生事故，那么保護電路就會自動報警，嚴重情況下還會緊急停車，從而保證數控機床能夠安全穩定的用于生產；其次，電源電路。在數控機床運行過中，電源電路是其穩定運行的極為重要的因素。因此，工作人員就應該從實際情況出發，按照電氣標準，對其進行不斷的優化設計。當供電中斷后，數控機床信號為零；恢復供電之后，信號恢復，促使數控機床穩定運行。另外，在進行數控機床電源電路設計過程中，還需要合理的設置電壓。一般情況下，接觸器類一般選擇的控制變壓器為 220V，而電磁閥以及 Z 軸制動器的供電電壓則是 24V。在數控機床電氣控制系統中，主要有兩條 220v 電路，其中一條作用于潤滑電機、電氣箱冷氣機。另一條另一條經關電源變為 24V 電壓后，供電于直流繼電器以及伺服模塊等；再者，交流進給傳動電路設計。為了保證數控機床能夠實現高精度的加工生產，就必須對交流進給傳動電路進行優化設計。在實際生產當中，數控機床的進給傳動系統，一方面能夠給切削加工提供動力，另一方面用于定位中心直線坐標軸。在進行交流進給傳動電路設計過程中，為了能夠準確的反映機床的實時操作情況以及運行速度，通常情況下會選擇半閉環控制系統。數控機床的伺服電機與滾珠絲杠之間選用副直聯驅動的連接方式，而對于非線性模塊，如傳動裝置間隙、絲杠剛度等則采用閉環控制模式，以便進一步提高電氣控制系統的安全、穩定性能；最后，交流主傳動設計。該部分的優化設計，首先應該基于嚴格標準的電氣控制設計內容之上，促使設備具備較高穩定性的同時，也能促使數控機床的工作效率得到保證。與此同時，還需要對配備刀具裝置進行自動換刀功能，促使數控機床在停止、啟動過程，刀具動作的準確性以及高效性。

2.2 對參數進行合理設計

在進行參數合理設計過程中，首先應該根據相關標準條例下，結合客戶的實際需求，對數控機起床的參數進行合理以及科學化的設計，促使數控機床的作用發揮到最大化，同時也確保數控機床能夠高效穩定的用于生產加工。在對數控機床進行參數設計時，主要由 PLC控制系統進行操作設置。因此，在此過程中，最為關鍵的就是數控機床結構功能特性形成高度重視，以此完成對參數的合理設置。同時，還需在滿足電氣控制系統的結構功能等相關需求的前提下，進行系統參數以及驅動參數的設置，進而保證數控機床能夠依照生產所需正常運行。

2.3 對 PLC 程序進行合理化的設計

在整個的數控機床電氣系統中，最關鍵也是起決定作用的就是PLC 程序設計。通常情況下，PLC 程序在進行信息處理時，一般時間將保持在10--100ms 范圍內，大致可以滿足企業常規的生產標準。但是，隨著科學技術的不斷進步，市場競爭越演越烈，在對產品質量有所提高的同時，對企業的生產效率也提出了更高的要求。進入這就要求 PLC 程序要有高級程序、低級程序兩種模式。另外，根據不同的控制功能，對低級程序還可以進行細化。比如說冷卻電機、控制面板以及主軸定向等的 PLC 程序設計過程并不復雜，通過低級程序就可以完成。設計適當的 PLC 程序，對各級別的 PLC 程序進行有效整合，進而保證數控機床的電氣控制系統的精確性。

3 結語

簡而言之，對于數控機床來說，最為突出的特點就是種類較多，根據用途或者是結構，可以選擇不同的機床類型。