電氣自動化數(shù)控車床電氣控制設(shè)計

蔣磊+刁立信+李海明

摘 要 ?隨著當今社會計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)控技術(shù)已經(jīng)被人們所認可并廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)中，特別是在機械制造行業(yè)中尤為突出。由于數(shù)控技術(shù)具有準確性高、自動化水平高、生產(chǎn)加工效率高等特點，所以傳統(tǒng)的機械加工漸漸被高科技的數(shù)控技術(shù)所取替。數(shù)控技術(shù)是機械行業(yè)自動化的首要條件，也是數(shù)控車床的關(guān)鍵技術(shù)所在。本文主要闡述了電氣自動化數(shù)控車床電氣控制的設(shè)計，分析其主要工作原理及組成架構(gòu)等內(nèi)容。

關(guān)鍵詞 ?電氣自動化;數(shù)控車床;設(shè)計;電氣控制

中圖分類號：TG659 ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1671-7597（2014）22-0015-01

近些年，我國數(shù)控車床技術(shù)發(fā)展的非常迅速，數(shù)控車床在我國的制造業(yè)中占據(jù)非常重要的位置。數(shù)控車床主要分為電氣系統(tǒng)和機械系統(tǒng)兩個方面，一般情況下，電氣系統(tǒng)在沒有發(fā)生故障的運行時間是五至十年左右，在此之后電氣系統(tǒng)便會處于一種故障頻率高發(fā)期。但是在數(shù)控車床的機械部件都保養(yǎng)良好的情況下，基本上可以正常運行二十年至二十五年左右，而且精確水平、安全性及平穩(wěn)性能也可以處于比較高的水準?，F(xiàn)在行業(yè)內(nèi)有很多數(shù)控車床的運行時間已經(jīng)超過了十年，并且基本上已經(jīng)進入了故障高發(fā)期，這些老舊的數(shù)控車床經(jīng)常發(fā)生故障錯誤，很多數(shù)控技術(shù)的功能由于不更新都已經(jīng)無法滿足行業(yè)內(nèi)大批量的生產(chǎn)需求，所以必須要將數(shù)控車床的設(shè)備改造工作進行到底，以此來不斷提高企業(yè)現(xiàn)代化設(shè)備的水平需要。通過升級和改造老舊數(shù)控車床的電氣系統(tǒng)，可以使老機變新機，更好地發(fā)揮設(shè)備的功能和作用。

1 ?數(shù)控車床電氣控制系統(tǒng)

1）數(shù)控車床的工作原理。在運行數(shù)控車床的過程中，要用符合規(guī)定的程序代碼和格式將需要加工零件圖紙的數(shù)字信息和圖形信息展現(xiàn)在加工程序中，然后再將之前編寫好的加工程序輸入到數(shù)控設(shè)備中。根據(jù)編寫程序的條件和要求，再通過數(shù)控系統(tǒng)對信息的分發(fā)和處理，真正做到加工工件與刀具保持的相對運動，最終實現(xiàn)零件的加工工作。

2）數(shù)控車床的功能特點分析。

首先，數(shù)控機床對加工的產(chǎn)品沒有局限性，它的適應(yīng)性比較強，能夠與模型等產(chǎn)品相匹配，可以實現(xiàn)單一生產(chǎn)，同時在模型的生產(chǎn)上可以給予相適應(yīng)的加工方法。數(shù)控車床在加工方面的精確程度很高，加工產(chǎn)品的質(zhì)量也比較穩(wěn)定。由于數(shù)控車床可以將多個坐標進行統(tǒng)一聯(lián)動，所以它可以加工圖形比較復(fù)雜的產(chǎn)品零件。

其次，在加工零件過程中，如果零件發(fā)生更改，可以直接更改數(shù)控程序即可，這樣更加方便操作，也可以大大節(jié)省在生產(chǎn)過程中所消耗的時間。數(shù)控車床不僅僅有較高的精密度以及剛硬性，還有非常高的生產(chǎn)效率，它是一般傳統(tǒng)車床的三至五倍。所以數(shù)控車床的自動化水平比較高，可以大大降低勞動力的

產(chǎn)出。

最后，在使用數(shù)字信息和處理代碼以及傳輸程序的過程中，數(shù)控車床的現(xiàn)代化生產(chǎn)管理優(yōu)勢更加明顯。通過計算機對于相關(guān)信息的處理與控制方法，為計算機的協(xié)助設(shè)計和生產(chǎn)以及現(xiàn)代化管理做了良好的鋪墊。這不僅僅要求操作人員有良好的專業(yè)素質(zhì)，對于技術(shù)維修人員也要求有較高的專業(yè)技術(shù)水平。

2 ?數(shù)控車床的組成架構(gòu)分析

1）數(shù)控車床的組成部分。數(shù)控車床的組成分為很多部分，一般情況下它是由伺服裝置、驅(qū)動設(shè)備、CNC單元 、傳輸設(shè)備、可以編寫程序的控制器以及電氣控制設(shè)備、車床本體、協(xié)助裝備及檢測裝置所組成。

2）車床本體。數(shù)控車床的車床本身與傳統(tǒng)的車床比較類似，由主軸和進給傳動裝備、車床本身、生產(chǎn)臺和協(xié)助運動裝備、液壓氣動和潤滑裝備、制冷設(shè)備等組成。但數(shù)控車床在很多結(jié)構(gòu)上也發(fā)生了改變，如整體裝備、外表設(shè)計、傳動和刀具設(shè)備的結(jié)構(gòu)以及操作設(shè)置等，更改數(shù)控車床的一些結(jié)構(gòu)主要是為了更好地適應(yīng)數(shù)控車床的自動化要求以及最大限度地發(fā)揮其在機械加工方面的優(yōu)勢。

3）傳輸裝置。在數(shù)控車床發(fā)展早期，傳輸中的輸入裝置由一開始的可以穿孔的紙帶（已經(jīng)停止使用）演變成盒裝的磁帶，然后演變成像磁盤或是鍵盤等樣式的方便攜帶的硬件，這種形式最大限度地有助于信息的輸入工作。目前，主要采用DNC 網(wǎng)絡(luò)通訊的方法進行數(shù)據(jù)的輸入工作。一般情況下，人們將輸出內(nèi)部的工作數(shù)值稱為輸出裝置，通常在車床剛剛開始工作的時候需要將數(shù)值輸出并做好保存處理，等車床運行一定時間后，再將這些輸出的數(shù)據(jù)與歷史參數(shù)做對比，這樣可以更好地有助于辨別車床的正常運行。

4）能夠編程的控制器。能夠編程的控制器主是以微處理器為根本，便于使用的可自動控制的裝置，它主要應(yīng)用于工業(yè)操作中。最開始設(shè)計此裝備的原因是想實現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備的系統(tǒng)性以及對開關(guān)的自由控制，所以這種能夠編程的控制器在生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。

3 ?關(guān)于電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計

1）對伺服驅(qū)動電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計。車床和CNC裝備的關(guān)聯(lián)部分便是伺服系統(tǒng)。先由CNC裝備發(fā)出相關(guān)控制數(shù)據(jù)，再通過伺服驅(qū)動系統(tǒng)變成系統(tǒng)坐標軸的相對運動，以此來完成整體程序所要求的操作內(nèi)容。由于伺服驅(qū)動系統(tǒng)的功能強大，所以它對于數(shù)控車床的整體功能起到非常關(guān)鍵的作用，因此對伺服驅(qū)動系統(tǒng)的整體要求也相對較高一些。

2）對主軸電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計。主軸的精密程度對于加工零件的精密度有直接的影響，它的功能牽連到車床的整體工作時效、產(chǎn)品的加工范圍、零件加工的質(zhì)量等。按照要求，數(shù)控系統(tǒng)要控制主軸旋轉(zhuǎn)的速度及其運行位置，一般程序默認的標準配置是數(shù)字主軸，它具有高可控的準確度，良好的波動響應(yīng)等特點。模擬主軸與傳統(tǒng)的齒輪變速器不同，模擬主軸具有明顯的優(yōu)勢，相比其優(yōu)勢是有比較短的傳動鏈、加工時效和旋轉(zhuǎn)的準確度更高、運行安全且無噪音、可調(diào)節(jié)的連續(xù)速度、性價比更高等。

4 ?結(jié)束語

綜上所述，通過對數(shù)控車床的工作原理以及組成架構(gòu)的分析和探究，同時對數(shù)控車床的電氣系統(tǒng)進行分析和設(shè)計，它具有效率高、精密度高、可靠性高、性價比高等特點，車床的電氣系統(tǒng)設(shè)計是車床最關(guān)鍵的部分。經(jīng)過實踐分析，數(shù)控技術(shù)對數(shù)控設(shè)備有著至關(guān)重要的推動作用，特別是在電氣控制系統(tǒng)中發(fā)揮著強大的動力和作用。因此，電氣自動化數(shù)控車床電氣控制的設(shè)計研究對于我國的制造業(yè)意義非凡，有效推動了我國制造業(yè)的飛速發(fā)展，同時也帶動了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和延伸。數(shù)控技術(shù)的飛速發(fā)展也證明了我國機械制造行業(yè)的現(xiàn)代化突破和科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，對我國未來制造業(yè)的國際化發(fā)展水平做出了一份貢獻。

參考文獻

[1]魏杰.數(shù)控機床結(jié)構(gòu)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

[2]方承遠，許廖，王炳實.工廠電氣控制技術(shù)[M].機械工業(yè)出版社，2006.

[3]李清新.伺服系統(tǒng)與機床電氣控制[M].北京：機械工業(yè)出版社，1994.

[4]楊林建.機床電氣控制技術(shù)[M].北京：理工大學(xué)出版社，2008.

[5]鄧星鐘.機電傳動控制武漢[M].華中科技大學(xué)出版社，2007.endprint