淺談數(shù)控機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

劉巍 身份證號碼：610113196906122177

引言：為了促使自身企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益不斷擴(kuò)大，做好產(chǎn)品的質(zhì)量控制至為關(guān)鍵，而大部分電氣企業(yè)將目光放在了智能化生產(chǎn)方面。在當(dāng)前的時代發(fā)展中，傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床已經(jīng)無法適應(yīng)企業(yè)的生產(chǎn)需求。為了促使企業(yè)取得更高的經(jīng)濟(jì)效益，文章將對數(shù)控機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面展開詳細(xì)分析，希望能夠給相關(guān)人士提供重要的參考價值。

1 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)應(yīng)用的意義

1.1 數(shù)控機(jī)床的概念

對于數(shù)控機(jī)床來說，主要就是借助程序系統(tǒng)作用，根據(jù)加工方案要求，對零部件進(jìn)行加工的自動化設(shè)備。而數(shù)控機(jī)床作為機(jī)電一體化關(guān)鍵產(chǎn)品，按照加工工藝不同，可以分為數(shù)控車床、數(shù)控銑床等；按照不同的控制功能，可以包括開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床、半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床以及閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床三類。相比較于傳統(tǒng)的機(jī)床加工，數(shù)控機(jī)床更具多方面的優(yōu)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(chǎn)品的高質(zhì)量完成。第二，具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，能夠?qū)Ω鞣N形狀的零部件進(jìn)行加工處理。第三，具有較高的生產(chǎn)效率。在加工不同零部件過程中，只需要將數(shù)控的程序更換即可完成加工生產(chǎn)任務(wù)，能夠有效節(jié)省工作人員的操作時間，減少勞動強(qiáng)度。

1.2 電氣控制系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床應(yīng)用的意義

在我國經(jīng)濟(jì)等方面不斷發(fā)展的時代背景下，企業(yè)對工業(yè)產(chǎn)品的加工質(zhì)量有了更高的標(biāo)準(zhǔn)。為了滿足工業(yè)市場的需求，數(shù)控機(jī)床逐漸取代傳統(tǒng)的機(jī)械加工機(jī)床。在當(dāng)下時代中，數(shù)控機(jī)床已經(jīng)被應(yīng)用于機(jī)械加工的各個領(lǐng)域內(nèi)。隨著數(shù)控機(jī)床的不斷應(yīng)用，工作人員在應(yīng)用過程中，只需要輸入事先錄入的加工程序，便可以直接進(jìn)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(yè)實(shí)現(xiàn)最大經(jīng)濟(jì)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(jìn)步，各個國家之間的聯(lián)系日漸緊密，從而致使各國之間的技術(shù)交流越來越頻繁。雖然一定程度上給我國諸多企業(yè)提供了發(fā)展機(jī)遇，但由此也帶來了不小的挑戰(zhàn)。

數(shù)控加工技術(shù)的不斷進(jìn)步，是我國諸多企業(yè)提高生產(chǎn)力水平的基礎(chǔ)，同時也是提高企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量以及效率的保障，是推動我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)長期發(fā)展的不竭動力。對于數(shù)控機(jī)床來說，最為關(guān)鍵的部分就是電氣控制系統(tǒng)。因此，為了促使我國數(shù)控機(jī)加工質(zhì)量以及效率能夠不斷提高，企業(yè)就必須對電氣控制系統(tǒng)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(guān)完善的規(guī)章制度，為我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展以及社會的可持續(xù)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2 數(shù)控機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

對于數(shù)控機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)來說，其設(shè)計(jì)工作不僅包含了較多的內(nèi)容，而且還需要較強(qiáng)的專業(yè)性，基于模塊化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，可以將數(shù)控機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)分為硬件電路、PLC 程序以及參數(shù)設(shè)置三個重要組成部分。

2.1 優(yōu)化硬件電路設(shè)計(jì)

首先，監(jiān)控和急停保護(hù)電路設(shè)計(jì)。在數(shù)控機(jī)床實(shí)際運(yùn)行過程中，對監(jiān)控以及急停裝置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，是保證工作人員生命安全的基礎(chǔ)。監(jiān)控和急停保護(hù)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(fā)生事故，那么保護(hù)電路就會自動報(bào)警，嚴(yán)重情況下還會緊急停車，從而保證數(shù)控機(jī)床能夠安全穩(wěn)定的用于生產(chǎn)；其次，電源電路。在數(shù)控機(jī)床運(yùn)行過中，電源電路是其穩(wěn)定運(yùn)行的極為重要的因素。因此，工作人員就應(yīng)該從實(shí)際情況出發(fā)，按照電氣標(biāo)準(zhǔn)，對其進(jìn)行不斷的優(yōu)化設(shè)計(jì)。當(dāng)供電中斷后，數(shù)控機(jī)床信號為零；恢復(fù)供電之后，信號恢復(fù)，促使數(shù)控機(jī)床穩(wěn)定運(yùn)行。另外，在進(jìn)行數(shù)控機(jī)床電源電路設(shè)計(jì)過程中，還需要合理的設(shè)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(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)中，主要有兩條 220v 電路，其中一條作用于潤滑電機(jī)、電氣箱冷氣機(jī)。另一條另一條經(jīng)關(guān)電源變?yōu)?24V 電壓后，供電于直流繼電器以及伺服模塊等；再者，交流進(jìn)給傳動電路設(shè)計(jì)。為了保證數(shù)控機(jī)床能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的加工生產(chǎn)，就必須對交流進(jìn)給傳動電路進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。在實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中，數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動系統(tǒng)，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(biāo)軸。在進(jìn)行交流進(jìn)給傳動電路設(shè)計(jì)過程中，為了能夠準(zhǔn)確的反映機(jī)床的實(shí)時操作情況以及運(yùn)行速度，通常情況下會選擇半閉環(huán)控制系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床的伺服電機(jī)與滾珠絲杠之間選用副直聯(lián)驅(qū)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(huán)控制模式，以便進(jìn)一步提高電氣控制系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定性能；最后，交流主傳動設(shè)計(jì)。該部分的優(yōu)化設(shè)計(jì)，首先應(yīng)該基于嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)的電氣控制設(shè)計(jì)內(nèi)容之上，促使設(shè)備具備較高穩(wěn)定性的同時，也能促使數(shù)控機(jī)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(jìn)行自動換刀功能，促使數(shù)控機(jī)床在停止、啟動過程，刀具動作的準(zhǔn)確性以及高效性。

2.2 對參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)

在進(jìn)行參數(shù)合理設(shè)計(jì)過程中，首先應(yīng)該根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)條例下，結(jié)合客戶的實(shí)際需求，對數(shù)控機(jī)起床的參數(shù)進(jìn)行合理以及科學(xué)化的設(shè)計(jì)，促使數(shù)控機(jī)床的作用發(fā)揮到最大化，同時也確保數(shù)控機(jī)床能夠高效穩(wěn)定的用于生產(chǎn)加工。在對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)時，主要由 PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行操作設(shè)置。因此，在此過程中，最為關(guān)鍵的就是數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)功能特性形成高度重視，以此完成對參數(shù)的合理設(shè)置。同時，還需在滿足電氣控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)功能等相關(guān)需求的前提下，進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)以及驅(qū)動參數(shù)的設(shè)置，進(jìn)而保證數(shù)控機(jī)床能夠依照生產(chǎn)所需正常運(yùn)行。

2.3 對 PLC 程序進(jìn)行合理化的設(shè)計(jì)

在整個的數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)中，最關(guān)鍵也是起決定作用的就是PLC 程序設(shè)計(jì)。通常情況下，PLC 程序在進(jìn)行信息處理時，一般時間將保持在10--100ms 范圍內(nèi)，大致可以滿足企業(yè)常規(guī)的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。但是，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，市場競爭越演越烈，在對產(chǎn)品質(zhì)量有所提高的同時，對企業(yè)的生產(chǎn)效率也提出了更高的要求。進(jìn)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(jù)不同的控制功能，對低級程序還可以進(jìn)行細(xì)化。比如說冷卻電機(jī)、控制面板以及主軸定向等的 PLC 程序設(shè)計(jì)過程并不復(fù)雜，通過低級程序就可以完成。設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)?PLC 程序，對各級別的 PLC 程序進(jìn)行有效整合，進(jìn)而保證數(shù)控機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)的精確性。

3 結(jié)語

簡而言之，對于數(shù)控機(jī)床來說，最為突出的特點(diǎn)就是種類較多，根據(jù)用途或者是結(jié)構(gòu)，可以選擇不同的機(jī)床類型。