數(shù)控機(jī)床與數(shù)控機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)

頡宇+張懷臣

摘 要：現(xiàn)代社會(huì)最常用的辦公工具就是計(jì)算機(jī)，隨著計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，機(jī)械工業(yè)不在是以前的傳統(tǒng)加工方法了，已經(jīng)綜合利用計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、傳感元件等技術(shù)，數(shù)控機(jī)床就是綜合利用機(jī)械、計(jì)算機(jī)、液壓、啟動(dòng)等高效、自動(dòng)化程度非常高的設(shè)備，數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)是非常重要的部分，對(duì)于數(shù)控機(jī)床的電氣工作原理要了解，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的電氣控制元件要能設(shè)計(jì)，要可以獨(dú)立選取，電氣控制裝置的應(yīng)用是數(shù)控機(jī)床自動(dòng)化水平的一個(gè)重要標(biāo)致。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；電氣控制元件；電氣工作原理

1 數(shù)控機(jī)床

電氣控制技術(shù)在數(shù)控機(jī)床上起著非常重要的作用，數(shù)控機(jī)床是機(jī)械設(shè)備中機(jī)電一體化的一個(gè)體現(xiàn)，而它的控制系統(tǒng)又可以叫做CNC系統(tǒng)，數(shù)控機(jī)床的組成是由數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、主軸裝置、數(shù)控機(jī)床的強(qiáng)電系統(tǒng)等，它的組成見圖1。

通過圖1可以看出CNC系統(tǒng)是整個(gè)數(shù)控機(jī)床的重要位置，是數(shù)控機(jī)床的控制中心，它是對(duì)操作系統(tǒng)中的語言進(jìn)行分析整合，轉(zhuǎn)化成控制信號(hào)，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的加工。

數(shù)控機(jī)床和其他普通機(jī)床一樣，都是主軸作主要的切削任務(wù)，而主軸的控制也是需要正反轉(zhuǎn)，可以調(diào)速。

對(duì)于機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，它的區(qū)別就是將原有機(jī)床的機(jī)械驅(qū)動(dòng)變?yōu)殡姎饪刂乞?qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，控制系統(tǒng)是伺服系統(tǒng)，對(duì)整個(gè)機(jī)床的工作臺(tái)、電機(jī)、速度都可以監(jiān)控，如圖2。

在整個(gè)伺服控制系統(tǒng)中，主要是對(duì)終端執(zhí)行件的監(jiān)控，通過監(jiān)控它們的速度、位置，將它們的信號(hào)反饋回來，在伺服系統(tǒng)和CNC中處理后，在對(duì)下一步進(jìn)行指示。

2 電氣控制元件

數(shù)控機(jī)床電氣控制元件的選擇是對(duì)整個(gè)機(jī)床中所有應(yīng)用的元件，電動(dòng)機(jī)的選擇，在數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)中電動(dòng)機(jī)是最重要的，電動(dòng)機(jī)在負(fù)載工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)的額定功率要大于機(jī)床的需要功率：

熱電器的選擇，熱電器是對(duì)數(shù)控機(jī)床中電路的保護(hù)，它的選擇是通過電動(dòng)機(jī)的電流選擇，一般是選擇0.95～1.05倍的電動(dòng)機(jī)額定電流。

中間繼電器，它是控制整個(gè)數(shù)控機(jī)床電路中傳遞中間信號(hào)的元件，是增加觸點(diǎn)數(shù)量的元件，它的選擇也是通過電動(dòng)機(jī)來選擇。

在數(shù)控機(jī)床控制中，行程開關(guān)的應(yīng)用對(duì)整個(gè)機(jī)床的監(jiān)控起著很重要的作用，它們也稱作限位開關(guān)，它們是利用機(jī)械運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電信號(hào)的元件，它主要對(duì)數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)、行程和位置的保護(hù)，避免機(jī)床運(yùn)動(dòng)出規(guī)定的區(qū)間。

在機(jī)床中需要選取信號(hào)燈和照明燈，信號(hào)燈是對(duì)機(jī)床監(jiān)控的反饋，通過信號(hào)的提示，來了解機(jī)床是否正常，而照明燈是數(shù)控機(jī)床中必需的元件。

3 電氣工作原理

電氣控制原理是對(duì)數(shù)控機(jī)床控制的方式的選用，通過整個(gè)數(shù)控機(jī)床的控制方式的解析來理解電氣工作原理。在數(shù)控機(jī)床的控制方式中有開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床、閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床，開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床沒有檢測(cè)反饋裝置，CNC發(fā)出的信號(hào)不會(huì)產(chǎn)生反饋，是單向發(fā)出，只是將信號(hào)傳遞給執(zhí)行元件，這種控制比較簡(jiǎn)單，系統(tǒng)穩(wěn)定，閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床也就反過來，它是安裝反饋裝置，例如同步器、光柵等。

開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床的工作原理是操作者將加工信號(hào)給機(jī)床，數(shù)控機(jī)床接到指令，將指令給數(shù)控裝置，數(shù)控裝置解析后通過驅(qū)動(dòng)電路傳給伺服電動(dòng)機(jī)，伺服電動(dòng)機(jī)工作，通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，將最終工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)加工。

閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床工作原理是數(shù)控機(jī)床接到指令，機(jī)床位置調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作，通過伺服放大、伺服電動(dòng)機(jī)、檢測(cè)工作臺(tái)的位置，工作臺(tái)將位置檢測(cè)信號(hào)通過位置測(cè)量裝置和速度測(cè)量裝置反饋給位置調(diào)節(jié)系統(tǒng)和速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，這兩個(gè)系統(tǒng)通過這個(gè)信號(hào)在重新定位工作臺(tái)，數(shù)控機(jī)床在進(jìn)行加工。

上述電路圖中工作臺(tái)正向運(yùn)動(dòng)是KM1接觸器通電，反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是KM2通電，而工作臺(tái)動(dòng)作停止是通過SQ1、SQ2、SQ3、SQ4這4個(gè)限位開關(guān)控制。

4 結(jié)束語

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展、現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)不斷的提高，對(duì)整個(gè)機(jī)械制造業(yè)的要求也在不斷的提升，生產(chǎn)的效率、生產(chǎn)的質(zhì)量都要有提升、數(shù)控機(jī)床也隨之變得非常重要。數(shù)控機(jī)床對(duì)大批大量生產(chǎn)有著不可或缺的地位。在這頻繁開發(fā)新技術(shù)的過程中，要使數(shù)控機(jī)床占有一席地位，就必須保證數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)化程度、電氣控制也就必須有設(shè)計(jì)高度，保證數(shù)控機(jī)床的先進(jìn)性，達(dá)到降低人工勞動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化。

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