數控機床與數控機床的電氣控制系統研究

程文發

摘要：如今計算機技術的普及，機械工業的發展也在不斷的進步，將自動控制技術、計算機綜合在一起進行機械加工，是未來的發展趨勢。數控機床就是一項集機械、計算機等高效、自動化設備于一體的。數控機床電氣系統是一項非常重要的技術，操作人員應當充分的了解電氣工作的原理，了解整個電氣控制系統，從而達到將數控機床的自動化運用到實際的電氣控制裝置上。

關鍵詞：數控機床;電氣控制系統;自動化

中圖分類號：TP273

文獻標識碼：A

文章編號：2095-6487（2019）03-0001-02

0引言

數控機床的原理非常的復雜，目前來說，大多數的新型電氣控制系統選型時都要充分的考慮各個部分接口間的兼容性，這樣的接口設計可以幫助更加高效的完成工作。1數控機床的基本情況

數控機床主要分為硬件電路、上位機和下位機3個部分。它是機械設備一體化的重要體現，綜合的使用了多項機械技術，電氣控制系統就是數控機床中發揮著至關重要的作用，又可以將它稱作CNC系統，在整個的數控機床中占據非常關鍵的位置，可以說是整個數控機床的控制中心。它可以將接收到的操作系統中的語言進行系統的整合分析，并且將這種系統語言轉化為控制信號，從而達到對數控機床進行加工的目的。在數控機床本體的三個部分中，核心部分就是數控裝置，它的作用主要體現在對數字的控制方式的應用，在我國現階段的機械工業技術發展中，它的應用前景將會越來越廣闊。

2數控機床的電氣控制系統

數控機床的電氣控制系統其實是一個全閉環系統，它主要是由變頻器、電動機和光柵尺這3個部分組合而成，主要的優點就是精度非常的高，可操控性強、自動化控制的水平比較高。

2.1電氣控制系統的組成

電氣控制系統的結構組成部分主要由工控機、SIMOTION、電源、電動機、光柵尺、變頻器、傳感器等，而且這3個部分之間是相對獨立、互相協作進行工作的。

2.2電源

電源的主要工作原理是先將一定頻率的交流電轉變為直流電，然后再讓其通過逆變器把直流電轉變為有預定頻率的交流電。目前主要分為兩類，可調的和不可調的兩種。可調的電源模塊是根據參數把已經轉化出來的直流電穩定再一個可以預定的可變值內，而且有可以和SIMOTION通信功能;而不可調的電源模塊只能夠輸出固定的直流電壓值，并且沒有和SIMOTION通信的功能"。

2.3電動機

電動機模塊的主要作用就是把直流電轉變為預定頻率的交流電，來保證電動機的正常使用。其中電動機模塊包括書本型和裝機裝柜這兩種類型。書本型又可以細分為雙軸和單軸。

2.4各類元件的選擇

在整個數控機床中對于數控機床電氣控制系統電氣控制元件的選擇是非常重要的，其中最重要的就是對電動機的選擇，電動機在整個數控機床中發揮著最為關鍵的作用，如果電動機的質量不過硬，那么一切的指令都只是紙上談兵。在電動機進行負載工作的時候，一定要保證電動機的額定功率大于實際工作時的功率。

其次在進行熱電器的選擇時也要注意根據電動機的電流來進行選擇，因為熱電器的主要作用是對數控機床進行電路保護，一般選用0.95～1.05倍的電動機額定電流。

再就是在進行中間繼電器的選擇時也要謹慎一點，嚴格的遵照電動機來進行選擇，畢竟它是控制整個數控機床電路傳遞的中間信號的元件，可以起到增加觸點的數目的作用。

還有一個比較重要的元件就是行程開關，它可以起到監控整個機床的作用，主要的工作原理是通過機械運動來產生電信號，從而達到對機床的運行、行程、位置進行保護，在對它進行選擇的時候要提前計算好機床的運行空間[2]。

最后，為了保證數控機床的正常運行還需要正確的選取合適的信號燈和照明燈，只有它們正常運行，才能夠及時的發出提示信號，來及時的了解數控機床的運行是否正常，以便于及時的對出現的意外情況做出反應，防止造成嚴重后果。

2.5電氣控制系統的硬件結構

電氣系統的硬件設備非常的重要，它在整個電氣系統中發揮著關鍵的作用。深度監測、斷刀監測和機械手自動.換刀等。

（1）機械手自動換刀。機械手換刀的原理是通過控制電磁閥的開關來發揮刀具的夾緊功能和伸展機械臂的作用，進而實現機械手的收回、夾緊、松開刀具的功能，這樣就可以實現機械手的自動換刀，這樣一來大大提高了數控機床的工作效率。

（2）斷刀檢測。在加工的過程中，刀具的質量好壞與否是非常重要的，為了保證加工的質量就必須定時檢測刀具是否正常，一旦刀具遭到磨損，就可以保證自動換刀的效率并且及時的通知上機位，這一過程主要是通過光纖傳感器來完成的。

（3）深度檢測。在換刀時為了確保精度要利用刀具檢測器來根據刀具的插入深度確定主軸的夾緊位置。數控機床的電氣控制方式是決定整個電氣控制系統的安全性能的關鍵因素。軟件設計是整個電氣控制系統的核心，運行在下機位的軟件可以通過上機位的接收數據來控制電動機模塊驅動電動機工作，并且同時完成機床狀態的檢測，在組裝好之后，一定要根據具體的操作程序來進行操作。通過工控機來讀取文件的信息，然后再將數據傳遞給SIMOTION，接收到數據之后SIMOTION會控制電動機開始工作，實現對工作臺的位置控制，不過也一定要注意，在這個過程中，一定要保證光柵尺的信號可以被轉化為標準的信號，傳感器在這個過程中發揮著重要的作用。

3電氣控制系統的工作原理

數控機床的控制系統分類很多，一般數控機床的控制方式分為開環控制數控機床、閉環控制數控機床，其中開環控制的數控機床是沒有檢測的反饋裝置的，操作起來比較的簡單、系統的性能也比較的穩定，閉環的數控機床則恰恰與之相反8]。開環數控機床的工作原理就是把加工的信號傳給機床，待機床接收到指令之后，就會將這個指令接著傳輸給數控裝置，在經過數控裝置的解析之后就會通過驅動電路帶動伺服電動機工作，最后通過傳動裝置實現加工。閉環控制數控機床系統的工作原理則是在機床接收到指令之后經過伺服電動機、檢測工作臺的位置等來將位置檢測的信號傳輸到位置調節系統、速度調節系統，然后再對工作臺進行重新定位，從而實現對數控機床的加工。

數控機床其實和其他的普通機床之間沒有很大的區別，都是依靠主軸來實現切削的任務，都是可以調速的。但是數控機床相對于其他的機床來說，比原來的機床機械變動轉變為了整個電氣控制系統來控制驅動，這樣一來就可以實現自動化控制，大大的減少人力物力的投入。伺服系統就是控制系統，可以實現對整個機床的工作臺位置、電動機、速度等的控制。而且在整個伺服控制系統內，一般主要是針對終端的執行件來進行實時的監控，尤其是對它們運行的速度、位置進行嚴格的監控，然后形成信號并且及時的反饋回來，經過伺服系統的初步處理之后執行下一步的指示

4數控機床的電氣控制系統故障分析

在數控機床的電氣控制系統中，對操作人員的素質要求非常的高，如果在數控機床的運行過程中如果機床系統或者是加工的零件出現損傷，就要及時的進行處理，必要的時候可以調停處理，一般在數控機床正常工作的時候，急停按鈕是保持斷開的狀態的，一旦發生特殊情況，按下急停按鈕之后，二者之間的觸點就會斷開，動力電源也會隨之切斷，與此同時，系統會發出急停報警信號，在打開急停按鈕之后這個信號就會被當作復位信號。

在數控機床處于正常的情況下，超程限位開關是保持常開的狀態的，如果有用戶對數控機床進行操作時，不小心將超程限位開關給壓下的話，就會使繼電器斷開，這樣一來就會發出超程報警信號。

5結束語

隨著我國的科研力量不斷的壯大，科學技術水平不斷的提升，機械制造業的發展速度也不斷的提升。這就對數控機床的加工提出了更高的要求，不但要保證數控加工的質量，更要對數控機床的生產效率不斷的進行提高。將電氣控制系統運用到數控機床加工的生產上，是未來機械制造業的發展趨勢，也是數控機床批量生產的必然要求，在對數控機床進行技術開發時，應當保證數控機床的自動化程度，提高設計的高度，逐步的利用現代技術取代人工勞動力，真正的實現生產的自動化。

參考文獻

[1]龐崇祿.數控機床絕對值編碼器供電系統的改進[J].機電信息，2018（3）：62-63.

[2]秦曉晨.淺談數控機床與饋電網的相互影響及故障處理[J].山東工業技術，2017（11）：277.

[3]楊啟鑫.數控機床加工精度可靠性分析[J].南方農機，2019（1）：159-160.

[4]頡宇，張懷臣.數控機床與數控機床的電氣控制系統[J].科技創新與應用，2017（7）：143.