浅谈数控机床的电气控制系统设计

时间：2024-05-04

刘巍身份证号码：610113196906122177

引言：为了促使自身企业的经济效益不断扩大，做好产品的质量控制至为关键，而大部分电气企业将目光放在了智能化生产方面。在当前的时代发展中，传统的数控机床已经无法适应企业的生产需求。为了促使企业取得更高的经济效益，文章将对数控机床的电气控制系统设计方面展开详细分析，希望能够给相关人士提供重要的参考价值。

1 数控机床电气控制系统应用的意义

1.1 数控机床的概念

对于数控机床来说，主要就是借助程序系统作用，根据加工方案要求，对零部件进行加工的自动化设备。而数控机床作为机电一体化关键产品，按照加工工艺不同，可以分为数控车床、数控铣床等；按照不同的控制功能，可以包括开环控制数控机床、半闭环控制数控机床以及闭环控制数控机床三类。相比较于传统的机床加工，数控机床更具多方面的优势，其中主要包括以下几方面。第一，具有较高的加工精度，在加工过程中能够保证产品的高质量完成。第二，具有较强的适应性，能够对各种形状的零部件进行加工处理。第三，具有较高的生产效率。在加工不同零部件过程中，只需要将数控的程序更换即可完成加工生产任务，能够有效节省工作人员的操作时间，减少劳动强度。

1.2 电气控制系统在数控机床应用的意义

在我国经济等方面不断发展的时代背景下，企业对工业产品的加工质量有了更高的标准。为了满足工业市场的需求，数控机床逐渐取代传统的机械加工机床。在当下时代中，数控机床已经被应用于机械加工的各个领域内。随着数控机床的不断应用，工作人员在应用过程中，只需要输入事先录入的加工程序，便可以直接进行零部件的加工，不仅能够有效的提高工作人员的工作效率，而且也是企业实现最大经济利益以及减少成本的投入的保证。近年来，随着社会的不断进步，各个国家之间的联系日渐紧密，从而致使各国之间的技术交流越来越频繁。虽然一定程度上给我国诸多企业提供了发展机遇，但由此也带来了不小的挑战。

数控加工技术的不断进步，是我国诸多企业提高生产力水平的基础，同时也是提高企业产品质量以及效率的保障，是推动我国工业产业长期发展的不竭动力。对于数控机床来说，最为关键的部分就是电气控制系统。因此，为了促使我国数控机加工质量以及效率能够不断提高，企业就必须对电气控制系统形成高度重视。加大该方面的资金以及人才的投入力度，制定相关完善的规章制度，为我国工业产业的稳定发展以及社会的可持续发展打下坚实的基础。

2 数控机床的电气控制系统设计

对于数控机床的电气控制系统来说，其设计工作不仅包含了较多的内容，而且还需要较强的专业性，基于模块化设计基础上，可以将数控机床的电气控制系统分为硬件电路、PLC 程序以及参数设置三个重要组成部分。

2.1 优化硬件电路设计

首先，监控和急停保护电路设计。在数控机床实际运行过程中，对监控以及急停装置进行优化设计，是保证工作人员生命安全的基础。监控和急停保护电路主要包括高温检测、油位检测、压力检测等功能。在工作过程中，如果发生事故，那么保护电路就会自动报警，严重情况下还会紧急停车，从而保证数控机床能够安全稳定的用于生产；其次，电源电路。在数控机床运行过中，电源电路是其稳定运行的极为重要的因素。因此，工作人员就应该从实际情况出发，按照电气标准，对其进行不断的优化设计。当供电中断后，数控机床信号为零；恢复供电之后，信号恢复，促使数控机床稳定运行。另外，在进行数控机床电源电路设计过程中，还需要合理的设置电压。一般情况下，接触器类一般选择的控制变压器为 220V，而电磁阀以及 Z 轴制动器的供电电压则是 24V。在数控机床电气控制系统中，主要有两条 220v 电路，其中一条作用于润滑电机、电气箱冷气机。另一条另一条经关电源变为 24V 电压后，供电于直流继电器以及伺服模块等；再者，交流进给传动电路设计。为了保证数控机床能够实现高精度的加工生产，就必须对交流进给传动电路进行优化设计。在实际生产当中，数控机床的进给传动系统，一方面能够给切削加工提供动力，另一方面用于定位中心直线坐标轴。在进行交流进给传动电路设计过程中，为了能够准确的反映机床的实时操作情况以及运行速度，通常情况下会选择半闭环控制系统。数控机床的伺服电机与滚珠丝杠之间选用副直联驱动的连接方式，而对于非线性模块，如传动装置间隙、丝杠刚度等则采用闭环控制模式，以便进一步提高电气控制系统的安全、稳定性能；最后，交流主传动设计。该部分的优化设计，首先应该基于严格标准的电气控制设计内容之上，促使设备具备较高稳定性的同时，也能促使数控机床的工作效率得到保证。与此同时，还需要对配备刀具装置进行自动换刀功能，促使数控机床在停止、启动过程，刀具动作的准确性以及高效性。

2.2 对参数进行合理设计

在进行参数合理设计过程中，首先应该根据相关标准条例下，结合客户的实际需求，对数控机起床的参数进行合理以及科学化的设计，促使数控机床的作用发挥到最大化，同时也确保数控机床能够高效稳定的用于生产加工。在对数控机床进行参数设计时，主要由 PLC控制系统进行操作设置。因此，在此过程中，最为关键的就是数控机床结构功能特性形成高度重视，以此完成对参数的合理设置。同时，还需在满足电气控制系统的结构功能等相关需求的前提下，进行系统参数以及驱动参数的设置，进而保证数控机床能够依照生产所需正常运行。

2.3 对 PLC 程序进行合理化的设计

在整个的数控机床电气系统中，最关键也是起决定作用的就是PLC 程序设计。通常情况下，PLC 程序在进行信息处理时，一般时间将保持在10--100ms 范围内，大致可以满足企业常规的生产标准。但是，随着科学技术的不断进步，市场竞争越演越烈，在对产品质量有所提高的同时，对企业的生产效率也提出了更高的要求。进入这就要求 PLC 程序要有高级程序、低级程序两种模式。另外，根据不同的控制功能，对低级程序还可以进行细化。比如说冷却电机、控制面板以及主轴定向等的 PLC 程序设计过程并不复杂，通过低级程序就可以完成。设计适当的 PLC 程序，对各级别的 PLC 程序进行有效整合，进而保证数控机床的电气控制系统的精确性。