数控车床电气原理优化设计的一些思路

黄应勇

（柳州职业技术学院，广西 柳州 545006）

[特邀主持人栏目：装备制造技术的改进及应用]

数控车床电气原理优化设计的一些思路

黄应勇

（柳州职业技术学院，广西 柳州 545006）

介绍典型数控车床电气原理存在的缺陷，提出数控车床电气原理的设计思路，提出CK0640数控车床电气控制系统的设计方案，提出简化控制操作和连接线路的方法，提出相关安全防范措施。

数控车床；电气控制；安全措施

0 引 言

数控车床主要用于加工轴类、盘类等回转体零件，特别适合于结构形状复杂的回转类零件的加工。[1]数控机床特点包括：加工精度高。数控机床是精密机械和自动化技术的综合体，数控机床实现自动加工，减少了操作人员素质带来的人为误差，提高了同批零件的一致性；生产效率高。相对于普通机床，数控机床的效率一般能提高2-3倍，甚至高达十几倍；减轻劳动强度。数控机床的操作由体力型转为智力型；有利于生产管理现代化。程序化控制加工、更换品种方便，一机多工序加工，减化生产过程的管理，减少管理人员。[2]因此，数控车床是目前使用最为广泛的数控机床之一，是机电一体化的典型产品。

数控车床的效率、精度、可靠性、性价比和性能优劣等取决于机床电气控制系统的设计。本文将介绍数控车床电气控制系统的一些设计思路。

图1 典型数控车床电气控制原理图

1 典型数控车床电气原理存在的缺陷

1.1 操作环节过多

图1所示为典型数控车床电气控制原理图，该结构机床开机时，总电源开关QF1上电之后，按系统电源开关才能上电；接触器KM1吸合，系统才能上电，机床才能正常工作。关机时，先关系统电源开关，然后再关总电源开关QF1。开机与关机操作都要操作两次，操作环节太多。

1.2 电源电压过多

按图1所示，该结构系统电源与电控柜风机电源用 AC220V，控制接触器线圈电源用AC110V，照明电灯用AC36V，在设计上还得选用有多电压输出的变压器，造成接线复杂化，还会给维修工作造成不良影响。

1.3 安全因素

按图1所示，该结构系统电源与电控柜风机电源AC220V没有使用隔离技术[3]，如果出现漏电现象，会危害人的生命。有的厂家不按要求接地线，这也可能对人产生的危害，而且还可能产生干扰信号，影响数控系统的正常工作。

2 改进数控车床电气原理的设计思路

2.1 简化操作环节

系统上电电路原理图如图2所示，该结构机床开机时，总电源开关QF1上电之后，系统电源直接上电。与图1相比，省略了系统上电开关，减少使用的电控原件，电路简化，可靠性得到提高，且操作简单化，设备更容易推广使用。

图2 系统上电电路原理图

2.2 单相电源电压统一化

数控系统输入电压一般为AC220V，电控柜风机电源电压可选用AC220V，控制接触器线圈电源电压可选用AC220V，照明电灯也可选用AC220V。在设计上确保要用到电的地方可以选用AC220V就用AC220V，不要选用其它电压的，这样接线简单、工作可靠，如图3所示。而且选用的元件数量少，成本低，维修工作也容易得多。

图3 电压连接示意图

2.3 安全措施

数控车床要用到交流电的地方一定要装隔离变压器，如图4所示。要用AC220V就要装一个隔离变压器，这样AC220V就与外部AC380V完全隔离，即使出现漏电现象，也不会危害人的生命。还要求机床一定要接地线，这样不仅能保护人的安全，而且还具有一定的抗干扰能力[4]，保证数控系统的正常工作。

图4 隔离变压器原理图

3 数控车床电气原理的应用实例

图5所示为C0640数控车床电气原理图，该机床用一个组合开关HK作为机床总电源开关，给机床上电，同时系统也直接上电，省略了系统上电开关，使机床操作简化。数控系统输入电源电压为AC220V，电控柜风机电源、润滑电机电源和照明电灯的电压都选用AC220V。这样单相电源电压都是AC220V，不仅线路简单，成本低，而且维修方便。

该机床采用一个隔离变压器，不仅给驱动器供电，而且还给需要AC220V的地方供电，如果某个地方出现漏电现象，也不会有人触电，是一种安全用电的方法。该机床装有地线，进一步作了安全防范措施，同时提高了抗干扰能力。

图5 C0640数控车床电气原理图

4 结语

数控车床电气原理图的设计方案很多，每种方案都有各自的特点，但是必须首先要能满足功能的需要，其次要能满足安全可靠的需要。本文提供了一种操作简便、线路简单、低成本以及安全可靠的设计方案。操作简便在于它比其它数控车床的操作环节更少，线路简单在于它比其它数控车床的线路更简洁，低成本在于它比其它数控车床的所使用的电气元件都要少，安全可靠在于它使用了多重保护措施，可供广大电气、机械工程设计人员及技术人员参考使用。

[1]李园，阮健，王姬.CA6140型普通车床电气控制系统的数控化改造[J].科技创新导报，2007，(32)：86-87.

[2]黄应勇.数控机床及其维护[M].北京：北京大学出版社，2012.

[3]汪洁.数控机床电气控制系统中的电气隔离技术[J].湖南农机（学术版），2013，(7)：167-168.

[4]杨振声.论数控机床电气控制系统的抗干扰措施[J].装备维修技术，2002，(3)：24-30.

Some Ideas of CNC Lathe Electrical Principle of Optimization Design

HUANG Ying-yong
(Liuzhou Vocational and Technical College,Liuzhou Guangxi 545006,China)

This paper shows the typical numerical control lathe some defects existing in the electric principle，some design ideas of the principle of numerical control lathe electric and CK0640 CNC lathe electrical control system design scheme.This paper proposes some simplified control method,simplified operation connection line method and the method of safety precautions.

numerical control lathe;electrical control;security measures

TG659

A

1671-1084（2017）01-0005-03

DOI 10.16221/j.cnki.issn1671-1084.2017.01.002

2016－11－06

广西教育厅科研立项项目(LX2014528)

黄应勇，柳州职业技术学院教授，研究方向为数控4床应用技术。