数控机床的电气控制系统设计

数控机床的电气控制系统设计

张春喜周云龙

特变电工沈阳变压器集团有限公司辽宁沈阳110144

摘要：数控机床电气控制系统设计较为复杂、专业。虽然我国在数控机床的生产和优化方面都已经达到了较高水平，但是伴随着我国经济的发展和社会的进步，人们对数控机床电力控制系统的设计升级又提出了新的标准和要求，未来将逐步向更高端的数字化、自动化的发展方向发展。因此，电气控制系统的改良对于数控机床行业的发展，具有至关重要的作用。

关键词：数控机床；电气控制系统；设计

1数控机床的电气控制系统简介

就数控机床而言，属于一类配置软件程序调控模块的职能机床设备。当然详细系统构造能够解决一些包含调控编码或类似符号指令的程序内容，同时完成编译过程，以编译成为代码的数字进行表达，以对应载体完成对数控设备的注入。然后根据处理流从数控设备产生不同的调控信息，从而达到管控机床操作流程的目标，即根据设计图例的形态与规格标准完成零件的自动加工。此外，相对传统机床，其主要的优势在于有效处理了繁琐、精细、大量、多样的零部件加工流程，体现出更强的灵活性与高效性，标志着了当代机床调控技术研究重点，也是机电一体化研究的重要产物。电气调控规划图包含多个方面构成，即如线路装配调整、运用及维持的参考资源，主要涵盖了原理图、装配线路图、元件分布图等多种图纸的规划。而且整个体系内一切电气设施的调控原则就是依照对应的原理进行，除了电气设施的装配以外，还包含整个系统的调控等等。

2数控机床电气控制系统的重要性

现阶段，社会各界对电能的需求不断增大。尤其是很多电气工程企业，他们主要通过电力输出带动生产力。数控机床的广泛使用，能够增大工业化生产效率，促进企业发展和社会经济进步。数控机床通过高效率工作，可以准确把握产品的生产指标，保质保量地完成生产任务。相比于之前传统的手工加工，数控机床实现了量化和质化的双重飞跃。所以，数控机床的应用领域越来越广泛。

使用数控机床，其实就是编程人员提前编辑好各项生产指标和参数，数控机床只负责自动化的模式生产。生产过程中，产品的质量将提前固定好。数控机床在社会上的广泛应用，使得我国的工业生产能力得到了稳固、快速的提升。数控机床中，电力控制系统是核心、是关键。它是保证数控机床正常运营的大脑，所以世界上绝大部分发达国家将电气控制系统的设计技术列为专利，严格保密，被誉为国家的战略性资源。这种形势下，我国的数控机床电力控制系统的设计将无法借鉴其他发达国家的经验，只能自行摸索。为了保证工业化生产进程能够稳步发展，我国对数控机床电气控制系统设计的研究投入了大量资金、人力、资源，并且大力教育和定向培养相关专业的储备人才。

3数控机床电气控制系统的相关研究

数控机床电力控制系统设计研究是一项非常复杂的工作。但是，只有保证电气控制系统设计研究的合理化、科学化，才能够保证数控机床的高效使用。电气控制系统的设计研究通常分为三大部分，而三大部分中又充斥着很多不同内容的小部分。

3.1硬件系统

数控机床电气控制系统的硬件系统可以分为以下几个主要的小部分。

3.1.1电源电路

电源电路是保证数控机床能够正常使用的最基本条件。在对电源电路进行设计时，需要采用至少两台伺服变压器，且合理化的电压设置尤为重要。

在数控机床电气控制系统中，主要有两路电源电路。这两条电路互不干扰，作用也不尽相同。一路是负责对电机、电控柜、冷却机等动力设备供电，另一路负责对NCU、PLC及继电器等控制设备供电。如果系统断电，数控机床可以做到断点及坐标记忆。当电路修复正常后，数控机床将可以自行恢复并继续加工。

3.1.2急停保护电路系统

数控机床在高速运转时，为了保证相关操作人员的人身安全，早在最初设计的过程中，就已经安装了实时监控和急停保护电路系统。该部分的电路设计主要是对机床的电压、电流、速度、位置等进行检测，通过一系列参数判断数控机床是否处于安全的工作状态。如果出现问题，急停保护电路系统以及监控都可以发出相应的不同警报，从而对数控机床起到保护作用。

3.1.3交流主传动电路设计

交流主传动电路设计是为了保证数控机床的稳定、高效运行。这些电路元器件包括NCU、伺服驱动器、电机、PLC、反馈检测模块等，其设计对于数控机床的正常运行至关重要，缺一不可。想要保证数控机床的稳定运行，还需要不断完善、设计优化各项系统参数。

3.2软件系统设置

软件系统设置中，参数设置至关重要。数控机床电气控制系统的正常运行，主要依赖NCU控制系统的参数设置和PLC控制系统的程序编写。这些参数设置及程序编写可以保证数控机床根据实际生产需要进行运作，最终顺利完成生产过程。PLC程序设计是数控机床电气控制系统的软件核心，而CPU又是PLC程序设计的心脏。PLC程序设计分为高级和低级两个优先级。其中，高优先级一般是为了处理系统中的紧急信号，低优先级主要负责处理系统中的正常信息。PLC程序设计中，供电系统占据重要地位。供电的程序设计则主要包括系统上电和下电的时序。如果处理不好或者不合理，将严重影响整个控制系统的正常工作或是机床设备的使用寿命，甚至危及生产安全。所以，PLC的供电程序一直都备受关注。

4数控机床电气控制系统的工作原理及其特点

4.1数控机床电气控制系统的工作原理

数控机床电气控制系统的工作原理非常简单。工作人员将生产的具体要求如各种参数输入到计算机程序，然后进行代码化的编程。这些代码再次输入到数控机床的控制系统，控制系统就会根据这些代码给出的信息对工件进行加工处理。如此加工出来的工件，将完全符合一开始编程输入的加工要求，从而实现工件加工的批量化生产，高效而便捷。

4.2数控机床电气控制系统的特点

数控机床的电气控制系统主要有三个特点。一是覆盖范围广阔。目前，市面上需要的大部分工件，都可以通过数控机床进行加工，从而实现批量化的生产。第二，操作简单易学。利用数控机床进行工件的批量生产，只需要在最开始的加工阶段在计算机系统里输入图片或者文字的加工要求，然后就可以进行编程。总体来说，操作方便快捷。

5数控机床电气控制系统的日常维护

5.1专业人员维修

对于数控机床电气控制系统的维修，需要专业的维修人员。由于数控机床电气控制系统本身就是“高精尖”设备，所以它要求维修的工作人员具有相对较高的专业技能水平。要维修某台数控机床，除了人员配备齐全外，还需要很多辅助工具——对应数控机床电力控制系统的说明书、相关的维修记录档案、数控机床相关的专业资料、必要的维修工具，而且还需要在独立的、专门的电脑上安装和该台数控机床电气控制系统相匹配的专业维修软件。

5.2数控机床的电气控制系统的日常维护

在日常使用数控机床的过程中，需要注意细节的维护。举例来说，操控数控机床的整体环境需要干净，要防止金属、粉尘等细小颗粒对数控机床电气控制系统的伤害。另外，平时也要注意设备的温湿度控制，同时要对数控机床的各项设备进行定期养护和安全检查。

结束语

一般情况下，很多企业都乐于对数控机床的电气控制系统进行合理化的深入探究。因为相比于其他机械，数控机床的电气控制系统的常用寿命只有10年左右。只有完善数控机床的电气控制系统，才能在一定程度上减少耗损，延长使用寿命。对于企业而言，这种探究具有重要的现实意义。

参考文献：

[1]姜梅.数控机床电气控制与驱动系统故障树分析[D].电子科技大学,2016.

[2]冯娟.数控机床电气控制系统的设计研究[J].科技与创新,2016,08:87+89.

[3]谭俊林.数控机床的电气控制系统设计[J].工业设计,2016,06:188-189.

[4]王承彧,郭新.电气控制故障在数控机床的保修策略[J].科技经济导刊,2016,17:85.