主頁 > 新聞動態 > 數控機床電氣控製（zhì）電路設計及探索（suǒ）2021-11-19

數控機床電氣控（kòng）製電路設計及探索

數（shù）控機床是數字（zì）控製機床（Computer numerical control machine tools）的簡稱，是一種裝有程序控製係統的自動化機床。該控製係統能（néng）夠邏輯地處理具有控製編碼或（huò）其他符號指令規定的（de）程序，並將其譯碼，用代碼化的數字表示，通過信息載體（tǐ）輸（shū）入數（shù）控裝置。經運算處理由數控裝置發出各種控製信號，控製機床的動作，按圖紙（zhǐ）要求的形狀和尺寸，自動地將零（líng）件加工出來。
數控（kòng）機床較好地解（jiě）決了複雜（zá）、精密、小批量（liàng）、多品（pǐn）種的零件加工問題，是一種柔性的、高效能的自動（dòng）化機床，代表了現代機床控製技術的發展方向，是一種典型的機電一體化產（chǎn）品。
一（yī）、數控（kòng）機床的主要特點：
數控機床的操作和監控全部在這個數控單元中完（wán）成（chéng），它是數控機床的（de）大腦。與普通機床相比（bǐ），數（shù）控機床有如下特點：
1.對加工對（duì）象的適應性強，適應模具等產品單件生產的特點，為模具的製造提供了合（hé）適的加工方法；
2.加工精度高，具有穩定的加工質量；
3.可（kě）進行多坐標的聯動，能加（jiā）工形狀複雜的零件；
4.加工（gōng）零件改變時，一般隻需要更（gèng）改數控程序，可節省生產準備時間；
5.機床本身的精度高（gāo）、剛性大（dà），可選擇有利的加工用量，生（shēng）產率高（一（yī）般為普通機床的3~5倍）；
6.機床自動（dòng）化程度高，可以減輕勞動強度；
7.有利於生（shēng）產管理（lǐ）的現代化。數（shù）控機床使用數字信息與標（biāo）準代碼處理、傳遞（dì）信息，使用了計算機控製方法，為計算機輔助設計、製造及管理一體（tǐ）化奠定了基礎；
8.對操作人員的（de）素質要求（qiú）較高，對維修人員的技術要求更高；
9.可靠性高。
二、數控機床的組成及各部分（fèn）功能：
數控機（jī）床的主要組成部分包括（kuò）五點，即輸入輸出（chū）係統、伺服係統、機床本體、測量反饋係統以及數控裝置係統（tǒng）。不同的模塊發揮不同的作用，各模（mó）塊之間相對聯係又相互（hù）獨立，對發揮數（shù）控自動化具有重要（yào）作用（yòng）。
輸入輸（shū）出係統的主要作用是對於數控機床的基礎程序進行編輯，實（shí）現程序代碼以及數（shù）據信息的（de）輸入和輸出，還（hái）能夠實現數據（jù）的存儲（chǔ）、顯示及打印等功能。
伺服係統主要是負責驅（qū）動，該部分包括伺服電機（jī）以及電路，係統會根據數控裝置下達的操作指令，進（jìn）行機（jī）床的驅動操作執行。
機床本體的作用作為數控裝置的載（zǎi）體，為相應的加工工件提供場所，能實現產品在（zài）其（qí）中進行有效的加工處理。
測量反饋係統主要負（fù）責機床的速度以及位（wèi）移情況的（de）檢（jiǎn）測工作，並將監測到的相關信息傳達給數控裝置（zhì）係統，便於（yú）數控裝置係統按照收到的反饋信息，對機床運動（dòng）操作進行適當的調整。
數控裝置係統的主要作用是對輸出輸入的信（xìn）息進行接收，並根據相關程序（xù）要求進行相應（yīng）的計算和分（fèn）析。
三、數控機床電氣控製電路設計原則：
1.保證機床穩定（dìng）可（kě）靠運行
通常情況下，數控機（jī）床的穩（wěn）定和可靠性在一定程度上受到電氣控製電路的穩（wěn）定和可靠性影響，而在一般的數（shù）控機床運行空間中，相關的工作環境並不好，會導致數控機床控（kòng）製係統在運行中出現（xiàn）故障問題，影響生（shēng）產製（zhì）造工作（zuò）的有效開展（zhǎn）。在一些工業製造廠房中，因為廠房中的設備以及電路（lù）設計比較複雜，因此工作環境中的電磁幹擾較多，且存在（zài）很多的粉塵，數控機（jī）床在這樣的環境下工作，必須要保（bǎo）證自身（shēn）的抗幹擾能力達到要求，為機床設備自動化提供有效的控製電路。
2.實現電氣控製電路的（de）最優化設計
數控機床中，機電一體化技術應用比較突出（chū）。在伺服係統以及（jí）主軸進給和一些機械元件中，電氣控製係（xì）統是維持係統運行的關鍵要素。電氣控製電路的工作（zuò）能力也直（zhí）接（jiē）影響著（zhe）機床加（jiā）工產品的質量和工藝水平。在進行電（diàn）氣控製電（diàn）路的設計中，要切實加強對於機械元件以及相關環節的有效控製，保（bǎo）證（zhèng）電氣控（kòng）製電路和相關元件（jiàn）配合的有效性。在具體的設計過程中，需要對數控機床控製實現中的相關要（yào）求進行相應的分（fèn）析，保證設計的最（zuì）優（yōu）化。
3.安全性
在數控機床控製電路（lù）的設計中，電路的安全性和使（shǐ）用電路的設備（bèi）安全性是至關重要的（de），必須要保證電路設計符合相關標（biāo）準，在具體（tǐ）設（shè）計中，要嚴（yán）格根據相關要求進（jìn）行管理，及時發現故（gù）障和安全警示信號。還要保證電路的設計要便於操作和切換。
四、數控機床的設計（jì）中的關鍵部分：
1.電源線路設計
在數控機床的控製係統中，相（xiàng）關硬件電路控製中（zhōng）的電源線路（lù）設計（jì）至關重要。在設計（jì）時，需要將（jiāng）電源功率的大小（xiǎo）、電流（liú）和電壓是否穩（wěn）定等因素考慮在內，因為這些變量對於控製計算機的使用影響較大。在（zài）數控機床電（diàn）氣控製（zhì）電路的設（shè）計中，電源線路最為關鍵，其（qí）質量直接影響著數控機床（chuáng）在操作使用中的穩定性和連（lián）續性。在機（jī）床的控製係統中，變頻器將係統中導入的交流電轉化（huà）成直流電，這樣才能保證滿足係統對於電流的（de）需（xū）求。在進行電源線路的（de）設計中，需要（yào）對於突發環節進行思考。例如（rú），設計中對於（yú）開關過程中的信號問題進行（háng）解決，保證斷電後信號及時清零，而電源（yuán）接通後，主動恢（huī）複信號，提升係統運行的有效性。
2.刀具交換裝置傳動電路設計
針對刀具交換裝置傳動電（diàn）路的設計十分關鍵，在（zài）具體的設計中，要確保用電動機驅動凸輪機構來實現刀具的運行。還可以以（yǐ）接近開關實現技術結合凸輪機（jī）械手來獲取（qǔ）準確定（dìng）位，確保係統電路之間不會相互幹擾。在換刀設計上，也要具體問題具體分析（xī），一般小直徑（jìng）刀具的更換比較簡單，可以根據需（xū）要來設（shè）定（dìng）更換方式，而大直徑的刀具更換較難，因此可以設計固定套刀結構。
3.PLC係統的設（shè）計
PLC係統以計算機為核心技術，發揮對於（yú）電氣係統中的繼（jì）電器進行邏輯編輯控製。該程序在進行數控機床信息處理的（de）過程中，速度很（hěn）快，處理效率較高，這些用於一些常規的數據信息處理是可行的，而（ér）在一些信息處理（lǐ）中，對於速度要求更為嚴格，需要進一步提升係統的反應速度，因此可以通過PLC係統（tǒng）設計來實現。
五、教學設備的推薦與介紹：

MYK-04B 數（shù）控機床四（sì）合一電氣控製實訓係統

本係統可以使學生（shēng）掌握數控機床係統控製（zhì）原理、電氣設計方法、元器件的選擇、機床電氣安裝及調（diào）試、故障診斷維修、零件程序編製及圖形模擬加工過程等多項實驗內容，達到工業生產現場實習效果。該設備采用開放式結構、模塊化設計，既可用於教學、也可（kě）用於課程（chéng）設計、畢業設計和（hé）實訓，有利於提（tí）高學生設計數控機床電氣控製係統、診（zhěn）斷數控設備故障的能力，使（shǐ）受訓對象最大限度地適應和滿足市場需求。
一（yī）、數控機床電氣控製電路（lù）實驗裝置,數控機床電氣控製電路實驗台（tái）,數控機床電氣控製電（diàn）路實驗設備（bèi）產品組成部分（fèn）：
本係統係統由（yóu）數控控製台和三坐標演示平台等部件組成實訓考核教學設備。係統采（cǎi）用西門子（zǐ）802C數控係統，數控機床（chuáng）的X、Y、Z軸由伺服電機控製，主軸（zhóu）電機由變頻器控製，並帶有光（guāng）電編碼器，冷卻泵電機，三坐標演示平台（tái）X、Y、Z軸拖板采用滾珠絲杆進行傳動，實驗台上還配有模擬六工位刀架模塊，學生可以學習到802C伺服電機的控製、變頻（pín）器控製、四工位電動刀架、霍爾元件（jiàn）、接近開關（guān）的原（yuán）理和PLC指令、編程、接線及（jí）在數控機床中的應用、數控車床編程、銑削加工機床編程、車削加工中心C軸編程、維修等。
二、數（shù）控機床電氣控製電路實驗裝置,數控機（jī）床電氣控製電路實驗台,數控機（jī）床電氣控製電路實驗設備配（pèi）置：
1.由控製屏和實訓桌及演示平台桌組成。控製台為鐵質雙層亞（yà）光密紋（wén）噴（pēn）塑結構，鋁質麵板；實（shí）訓桌為鐵質雙層亞光密紋噴塑結構，桌麵為防火、防水、耐磨（mó）高密度板。演示平台桌（zhuō）為密度（dù）板（bǎn）製作。
2.三相380V交流電源供電，漏（lòu）電保護器控製總電源，控製（zhì）屏的供電由鑰匙開關和啟停開關控製。電壓表（biǎo）監控電網（wǎng）電壓，電流表（biǎo）監控設備工作總（zǒng）電流，並設有指示燈指示和保險絲保護。
3.數控係統單元：“SINUMERIK 802C base line”數控係統，可控製3個模擬量控製進給軸和1個模擬主軸及C軸。
4.驅動模塊：X/Y/Z/C進給軸采用交流伺服電機和驅動器構成半閉環係統。
5.三相交流伺服電機直接安裝在三坐標演（yǎn）示（shì）平台上，與滾珠絲杆通過聯軸器聯接，便於觀察電機運動。演示效果逼真（zhēn）與（yǔ）實際機床無異。
6.主軸模塊（kuài）：主軸電機采用變頻器控製，並設計有（yǒu）主軸（zhóu）編碼器與它通過同步帶進行連接，用於（yú）速度反饋（kuì）。
7.刀架控（kòng）製模塊：展現車床四工位電動刀架和六工位模擬加工中心（xīn）刀庫（車削中心刀庫）的電控原理。
三、數控機床電氣控製電路實驗裝置,數控機床電氣控製電路實驗（yàn）台,數控機床電氣（qì）控（kòng）製電路實驗設備總體布局方案：
1.本控製櫃（guì）整體外殼為鐵質（zhì）鈑金噴塑結構（gòu），堅固耐用。輸入三相四線製380V交流電源。
2.櫃體下麵（miàn）部分設計有兩扇活動門，打開門裏麵（miàn）空間寬敞，可（kě）安放儀器（qì）或其它物品；
3.櫃體中間部分，左邊裝有總電源開關帶漏電保護功能，總電源（yuán）指示（shì），櫃體內部風機開關等；右邊安裝有一（yī）扇外翻的故障門，有專用鑰匙鎖上，設計比較隱蔽。打開故（gù）障門裏麵有（yǒu）28個考核開關，具備28項單項故障設計。
4.櫃體上麵部分是控製台的主控製區域（yù），它分8個主控製單（dān）元：
⑴ 數控係統控製單元：本單元（yuán）是整個控製台的大腦，本控製（zhì）台采用西門子802C係統；通過電腦平台進行更換控製（zhì）軟件，實現車床軟件、銑床軟件、銑削中心軟件、車削中心軟件等不同界麵的操作。
⑵ 全數字伺（sì）服驅動控製單元：它分X、Y、Z三個軸（zhóu）控製子（zǐ）單元。每個單元（yuán）分別（bié）剖析了伺服驅動器的內部結構原理圖、控製方式和（hé）接線方法等。本單元把各連接端子引到麵板上，通過（guò）連接線的（de）連（lián）接並可控製（zhì）電機運（yùn）行，方便學員進行操作連接。
⑶ 三（sān）相變頻控製單（dān）元：剖析變頻控製（zhì）原理，控製方式（shì）和接線（xiàn）方法等。本單元把各連接端子引到麵板上，通過連接線（xiàn）的連（lián）接並可控製（zhì）電機運行，實現無級調速，方便學員進行操作連接。
⑷ 數控機床控製線路全局圖：把數控（kòng）機（jī）床的強電控製部（bù）分、繼電器控製部分、數控係（xì）統的輸入/輸出部分全部展示出來，作為一個示範，以便學員能更加方便操（cāo）作維修機（jī）床。
⑸ 數控係統輸入/輸出控製單元：全麵剖析了數控係統（tǒng）控製機床的原理與（yǔ）特點，內容包括伺服模（mó）擬信號輸入/輸出；主軸變頻信號模（mó）擬量輸出（chū）控製；冷卻控（kòng）製、機（jī）床零點信號控製、機床限位信號控製等。
⑹ 強電元器件安（ān）裝區：把所有強電元器件統一安裝在此處，如：交流（liú）接觸器（qì）、直流繼電器、保險管、三相滅弧器等。
⑺ 強（qiáng）電輸出（chū）單元：把強電部分通過端子座引出，通過（guò）延長連接線對各單元（yuán）進行連接。
⑻ 開關控（kòng）製和電壓電流指示單元：通過電壓表和電流表來檢測電（diàn）源工作（zuò）情況（kuàng）；用開關來控製及保護電路（lù）。
四、數控機床電（diàn）氣控製電路實驗裝置（zhì）,數控機床電氣（qì）控製電路實驗台,數控機床電氣（qì）控製電路（lù）實驗（yàn）設備產品特點：
1.具有數控車（chē）床、車削中心、數控銑床、加工中心等數控機床（chuáng）安裝調試、參數設置、PLC編程、故障診斷與維修、數控編程操作等功能。不同機床的切（qiē）換通過裝載西門子提供的軟件或進行PLC編程實現
2.該裝置采用開放式結構：將802C係統（tǒng）的控製邏輯輸入/輸（shū）出接口進行全麵分（fèn）解（jiě）展示，並用端子形式引出，再用接線端（duān）子可引接到各個模塊板上進行控製。方便學員進行判斷、測量。
3.模（mó）塊化設（shè）計，既可用於教學、也（yě）可用於課程設計、畢業設計和實訓，有（yǒu）利（lì）於提高學生設計數控機床電氣控製係統、診（zhěn）斷數控設（shè）備故障的能力，使受訓對象最大（dà）限度地（dì）適應和滿足市（shì）場（chǎng）需求。
4.設計有專門的故障設置區和排故操作單元。該故障係統提供全開放的端子接口，教師在故障設置區通過開關設置故障；學生通過（guò）對故（gù）障的在線分（fèn）析判斷、測量進行排故操作。
五、數控機（jī）床電氣控製電路實（shí）驗裝置,數控機床電（diàn）氣控製電路實驗台,數控機（jī）床電氣控製電（diàn）路實驗設（shè）備產品特色：
1.實驗台展示通用機床控製線路全局圖，學員可（kě）以把此圖作為設計電路的（de）示範圖，以便更加深（shēn）入了解數控車床的控製（zhì）方法。.
2.西門子802C數控係統：本實驗台把（bǎ）802C數控係統的控製接口擴展到實（shí）驗台的（de）麵板上，再用接線端（duān）子可引接到各個模塊板上進（jìn）行控製。
3.三相變頻控製單元：通過接插線連接到數控係統上進行變頻控製，增加學員的動（dòng）手能力，增加對控製過程中的故障問題有更多的了解和分析。
4.全數字伺（sì）服驅動控製單元：通過（guò）接插線連接到數（shù）控係統上進行伺服驅動控製，增加（jiā）學員的（de）動（dòng）手能力，讓學員對伺服控製器有個全麵的了解和分析能（néng）力。
5.四工位電動刀架控製（zhì）單元：通過接插線連接到數（shù）控係統上進行換刀控製，增加學員的動手能（néng）力，讓學員對自動刀架的控製過（guò）程和原理有（yǒu）更全麵的了（le）解。
6.手脈單元：通過接插線連接到數控係統上進行（háng）手動控製機床座標運動

六、數控機床電氣控製電路實驗裝置,數控機床電氣控製電（diàn）路實驗台,數控機（jī）床電氣控製電路實驗設備實訓的功能：

1、本係統對電氣設備維修提供的實訓項目有：

1)數控係統的基本操作
2)低壓電氣元件的原理與接線
3)主軸變頻單元的調試運行與故障診斷（duàn）實驗（yàn）
4)全數字交流伺服電機運行與故障診斷實驗
5)數控機床電氣（qì）控製設計與分析（xī）實驗
6)電動刀架控製原理（lǐ）實驗及接線與故障診斷實驗
7)數（shù）控車床係統（tǒng）控製機（jī）床螺紋加工實驗
8)數控機床的冷卻與（yǔ）照明及故（gù）障診斷實驗
9)數（shù）控機床電子手輪（lún）實驗
10)加工中（zhōng）心刀（dāo）具庫的應用
11)變頻器U，V端，外部（bù）開（kāi）路；
12)驅動電（diàn）源（yuán），外部開路；
13)主軸電機電源（380V），外部開路；
14)刀架鎖緊電源，外（wài）部開路；
15)24V信號電（diàn）源，外部開路（lù）；
16)驅動電源，外部開路；
17)工作燈電（diàn）源（24V），外部開路；
18)手輪A＋信號，外部開路；
19)手輪0V信號電源，外部開路；
20)主軸正轉信號（24V）電源，外部開路；
21)冷卻信號（24V）電（diàn）源，外部開路；
22)刀架鎖（suǒ）緊信號電源，外部開路；
23)X正限信號，外（wài）部開路；
24)Z零點信號，外部開路；
25)Z負限位信號，外部（bù）開路；
26)0V電源，外部開路；
27)主軸正轉M03信（xìn）號，外部（bù）開（kāi）路；
28)主軸公共地信號，外部開（kāi）路；
29)主（zhǔ）軸模（mó）擬量，外部開路（lù）；
30)T1號刀具信（xìn）號，外部開路（lù）；
31)T3號刀具信號（hào），外部開路；
32)冷卻電源，外部開（kāi）路（lù）；
33)刀架反轉信號，外部開路；
34)變壓器電源（yuán），外部開路；
35)主軸編碼器（qì）A+信號，外部開路；
36)驅動器24V電源，外（wài）部開路；
37)主軸編碼器0V電源，外部開路；
38)主軸模擬（nǐ）量輸入/輸出(參數30130號（hào）)，內部開路；
39)主軸編碼（mǎ）器脈（mò）衝(參數31020)，內部（bù）開路；
40)減（jiǎn）速開關生效(參數34000)，內（nèi）部開路；
41)減速開關方（fāng）向生效(參數34010)，內部開路；
42)減（jiǎn）速開關速度生效(參數34040)，內（nèi）部開路；
43)參考點定位（wèi）速（sù）度生效（xiào）(參數34070)，內部開路；
44)軸負軟限位設定生效(參數36100)，內部開路（lù）；
45)軸正軟限（xiàn）位（wèi）設定生效(參數36110)，內部開路；
46)反向間隙（xì）補償（cháng）生效(參數32450)，內部開路；
47)機床絲杆（gǎn）螺距設計生效(參數31030)，內部開路；
48)伺服電機編碼器脈衝設計生效(參數31020)，內部開路；
49)伺服電機最大速度設計生效(參數32000)；內部開路；
50)係統點（diǎn）動速度快速生效(參數32010)，內部開路；
51)係統點動速度生效(參數32020)，內部開路；
52)係統控製類型設計生效(參數14510-16)，內部開（kāi）路；
53)係統驅動控製類型設計生效(參數（shù）14510-17)，內部開路；
54)係統控製刀位數設計生效（xiào）(參數14510-20)，內部開路；
55)係統控製換刀監控時間設計生效(參數14510-21)，內（nèi）部開路；
56)係統控製刀架卡緊（jǐn）時間設（shè）計生效(參數14510-22)，內部開路；
57)係統（tǒng）控製刀架是否（fǒu）有效（xiào）(參數（shù）14512-11-7)，內部開路（lù）；
58)係統主軸是（shì）否有效(參數（shù）14512-11-6)，內部開路；
59)係統冷卻是（shì）否有效(參數14512-11-0)，內部開路（lù）；
60)係統屏蔽急停有效(參數14512-16-0)，內部開路；
61)係統（tǒng）點動鍵定義X+鍵（jiàn）(參數14510-26)，內部開路；
62)係（xì）統點動鍵定義X-鍵(參數（shù）14510-27)，內部開路；
63)係統點動（dòng）鍵定義Y+鍵(參數14510-28)，內部開（kāi）路；
64)係統點動鍵定義Y-鍵（jiàn）(參數14510-29)，內部開路；
65)係統點動（dòng）鍵定義Z+鍵（jiàn）(參數14510-30)，內部（bù）開路；
66)係統點動鍵定義Z-鍵(參數14510-31)，內部開路；
2、本係統對零件加工提供的實訓項（xiàng）目有：
1) 車削零件外圓程序的（de）編寫；
2) 車削多台階外圓程序的編寫；
3) 車削圓弧程序的編寫
4) 車削斜（xié）麵程序的編（biān）寫
5) 車削螺紋程序的編寫；
6) 循（xún）環指令編程實訓；
7) 數控係統與計算機（jī）通訊實訓；
8) 銑削零件平麵程序的編寫；
9) 銑削多台階平麵程序的編寫；
10) 銑削圓弧程序的編寫
11) 銑削斜麵程序的編寫
12) 銑削鍵槽程序（xù）的編寫；
13) 齒輪（lún）加工程序的編寫；
14) 加工鍵槽的實訓；
15) 車削C軸編（biān）程功能（néng）
16) 數控係（xì）統與計算機通訊實訓；
17) 數控係統與計算機DNC加工實訓；
18) 文字雕刻自動編程實訓(配（pèi）合計算機和軟件)；
19) CAD/CAM三維曲麵（miàn）自動編程實訓（xùn）(配（pèi）合計算機和軟件)
七（qī）、技術性能：
1.輸入電源：三相四線製380V交流電源，50Hz。
2.漏電保（bǎo）護：漏電動作電流≤30mA；具有接地保護。
3.工（gōng）作環境：溫度-100-+400C。
4.整機功耗：＜3KW
5.考核櫃尺（chǐ）寸：1370×600×1890mm
六、結束語：
數控機床電氣控製電路設計是數控機床有效運行的關鍵（jiàn），在數控機床的電路（lù）設計中，需要重（chóng）點做好相關係統電路的設計，才能保證係統的有效運行。

數控機床電氣控（kòng）製電路設計及探索

MYK-04B 數（shù）控機床四（sì）合一電氣控製實訓係統

我們的優勢：