谈数控机床的电气控制系统设计

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谈数控机床的电气控制系统设计

作者：向长林

来源：《科学大众·教师版》2015年第04期

摘要：随着社会科技的快速发展，数控机床电气控制技术也在不断的改进和完善。文章

主要对数控机床的电气控制系统设计进行了分析。

关键词：数控机床；电气控制系统；设计

中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2015）04-173-001

数控系统是数控机床的核心，数控机床电气控制系统直接影响着整个控制系统的性能。因此应按照电气控制的原理来进行规范的设计，使得设计出的数控机床的电气控制系统能够保证数控机床安全可靠的运行。因此对数控机床的电气控制系统设计进行分析是非常必要的。

一、控制系统中的硬件电路

控制系统的硬件电路主要包括电源电路、交流主传动电路、交流进给传动电路、刀具交换装置传动电路等。电源电路在设计时需要根据电气控制系统的具体要求来进行，通过伺服变压器输出的交流电压来伺服驱动风机及模块，通过控制变压器输出的交流电来带动接触器，然后通过直流电压来供给Z轴制动器及电磁阀。交流主传动电路是控制系统中非常重要的组成部分，并且对主轴的控制要求较高。其中主轴电机的选型可根据车削功率来进行，其可以通过切削功率PC以及主传动链的总效率？浊来进行估算，即P=PC/？浊0。根据数控机床的规格即可选择所需要的电动机的型号。对主轴电机的电气控制系统进行设计时应注意当系统长时间超负荷工作时，会使得电机出现过载或过热的情况，因此，数控机床会有设定的过热温度阈值，超过设定的温度两分钟就会输出过热的信号，系统会根据信号发出相应的报警。若出现其他的问题，如电动机内部出现功率失常、转速不匹配等微小的问题，就会被变频器检测到然后发送给CNC系统，并通过相应的报警。若出现短路、断电等外部因素，则由数控机床电气控制系统进行解决。若出现突然的断电情况，CNC、变频器及PLC等的后备电源会及时存储系统中的一些重要的程序和数据。若突然短路，漏电开关检测到电流超过人体能够承受的电流会自动断开。并且主轴电机内置有编码器，编码器可以检测主轴的位置及速度，并且能控制主轴闭环速度，同时可利用PLC向CNC发送主轴的运行状况，可以完整的控制主轴的功能。

在电气控制系统中，进给系统主要是定位加工中心的直线坐标轴，并进行切削进给，进给系统决定着机床的工作状态及精度。进给轴的采用方式主要有线轨及硬轨，采用硬轨的进给轴的负载能力强，与机械的接触面较大，阻力大，主要用于模具的加工。主要采用线轨的进给轴的负载能力弱，与机械接触面较小、阻力小，主要用于轻载切削。急停、监控保护电路主要需要设定电机过载检测、机床紧急停止等功能，并在机床的工作状况出现问题时进行报警，保证机床运行的可靠性。至于刀具交换装置传动电路，刀库的运行由电动机驱动凸轮机构来实现，