数控机床与数控机床的电气控制系统研究

程文发

摘要：如今计算机技术的普及，机械工业的发展也在不断的进步，将自动控制技术、计算机综合在一起进行机械加工，是未来的发展趋势。数控机床就是一项集机械、计算机等高效、自动化设备于一体的。数控机床电气系统是一项非常重要的技术，操作人员应当充分的了解电气工作的原理，了解整个电气控制系统，从而达到将数控机床的自动化运用到实际的电气控制装置上。

关键词：数控机床;电气控制系统;自动化

中图分类号：TP273

文献标识码：A

文章编号：2095-6487（2019）03-0001-02

0引言

数控机床的原理非常的复杂，目前来说，大多数的新型电气控制系统选型时都要充分的考虑各个部分接口间的兼容性，这样的接口设计可以帮助更加高效的完成工作。1数控机床的基本情况

数控机床主要分为硬件电路、上位机和下位机3个部分。它是机械设备一体化的重要体现，综合的使用了多项机械技术，电气控制系统就是数控机床中发挥着至关重要的作用，又可以将它称作CNC系统，在整个的数控机床中占据非常关键的位置，可以说是整个数控机床的控制中心。它可以将接收到的操作系统中的语言进行系统的整合分析，并且将这种系统语言转化为控制信号，从而达到对数控机床进行加工的目的。在数控机床本体的三个部分中，核心部分就是数控装置，它的作用主要体现在对数字的控制方式的应用，在我国现阶段的机械工业技术发展中，它的应用前景将会越来越广阔。

2数控机床的电气控制系统

数控机床的电气控制系统其实是一个全闭环系统，它主要是由变频器、电动机和光栅尺这3个部分组合而成，主要的优点就是精度非常的高，可操控性强、自动化控制的水平比较高。

2.1电气控制系统的组成

电气控制系统的结构组成部分主要由工控机、SIMOTION、电源、电动机、光栅尺、变频器、传感器等，而且这3个部分之间是相对独立、互相协作进行工作的。

2.2电源

电源的主要工作原理是先将一定频率的交流电转变为直流电，然后再让其通过逆变器把直流电转变为有预定频率的交流电。目前主要分为两类，可调的和不可调的两种。可调的电源模块是根据参数把已经转化出来的直流电稳定再一个可以预定的可变值内，而且有可以和SIMOTION通信功能;而不可调的电源模块只能够输出固定的直流电压值，并且没有和SIMOTION通信的功能"。

2.3电动机

电动机模块的主要作用就是把直流电转变为预定频率的交流电，来保证电动机的正常使用。其中电动机模块包括书本型和装机装柜这两种类型。书本型又可以细分为双轴和单轴。

2.4各类元件的选择

在整个数控机床中对于数控机床电气控制系统电气控制元件的选择是非常重要的，其中最重要的就是对电动机的选择，电动机在整个数控机床中发挥着最为关键的作用，如果电动机的质量不过硬，那么一切的指令都只是纸上談兵。在电动机进行负载工作的时候，一定要保证电动机的额定功率大于实际工作时的功率。

其次在进行热电器的选择时也要注意根据电动机的电流来进行选择，因为热电器的主要作用是对数控机床进行电路保护，一般选用0.95～1.05倍的电动机额定电流。

再就是在进行中间继电器的选择时也要谨慎一点，严格的遵照电动机来进行选择，毕竟它是控制整个数控机床电路传递的中间信号的元件，可以起到增加触点的数目的作用。

还有一个比较重要的元件就是行程开关，它可以起到监控整个机床的作用，主要的工作原理是通过机械运动来产生电信号，从而达到对机床的运行、行程、位置进行保护，在对它进行选择的时候要提前计算好机床的运行空间[2]。

最后，为了保证数控机床的正常运行还需要正确的选取合适的信号灯和照明灯，只有它们正常运行，才能够及时的发出提示信号，来及时的了解数控机床的运行是否正常，以便于及时的对出现的意外情况做出反应，防止造成严重后果。

2.5电气控制系统的硬件结构

电气系统的硬件设备非常的重要，它在整个电气系统中发挥着关键的作用。深度监测、断刀监测和机械手自动.换刀等。

（1）机械手自动换刀。机械手换刀的原理是通过控制电磁阀的开关来发挥刀具的夹紧功能和伸展机械臂的作用，进而实现机械手的收回、夹紧、松开刀具的功能，这样就可以实现机械手的自动换刀，这样一来大大提高了数控机床的工作效率。

（2）断刀检测。在加工的过程中，刀具的质量好坏与否是非常重要的，为了保证加工的质量就必须定时检测刀具是否正常，一旦刀具遭到磨损，就可以保证自动换刀的效率并且及时的通知上机位，这一过程主要是通过光纤传感器来完成的。

（3）深度检测。在换刀时为了确保精度要利用刀具检测器来根据刀具的插入深度确定主轴的夹紧位置。数控机床的电气控制方式是决定整个电气控制系统的安全性能的关键因素。软件设计是整个电气控制系统的核心，运行在下机位的软件可以通过上机位的接收数据来控制电动机模块驱动电动机工作，并且同时完成机床状态的检测，在组装好之后，一定要根据具体的操作程序来进行操作。通过工控机来读取文件的信息，然后再将数据传递给SIMOTION，接收到数据之后SIMOTION会控制电动机开始工作，实现对工作台的位置控制，不过也一定要注意，在这个过程中，一定要保证光栅尺的信号可以被转化为标准的信号，传感器在这个过程中发挥着重要的作用。

3电气控制系统的工作原理

数控机床的控制系统分类很多，一般数控机床的控制方式分为开环控制数控机床、闭环控制数控机床，其中开环控制的数控机床是没有检测的反馈装置的，操作起来比较的简单、系统的性能也比较的稳定，闭环的数控机床则恰恰与之相反8]。开环数控机床的工作原理就是把加工的信号传给机床，待机床接收到指令之后，就会将这个指令接着传输给数控装置，在经过数控装置的解析之后就会通过驱动电路带动伺服电动机工作，最后通过传动装置实现加工。闭环控制数控机床系统的工作原理则是在机床接收到指令之后经过伺服电动机、检测工作台的位置等来将位置检测的信号传输到位置调节系统、速度调节系统，然后再对工作台进行重新定位，从而实现对数控机床的加工。

数控机床其实和其他的普通机床之间没有很大的区别，都是依靠主轴来实现切削的任务，都是可以调速的。但是数控机床相对于其他的机床来说，比原来的机床机械变动转变为了整个电气控制系统来控制驱动，这样一来就可以实现自动化控制，大大的减少人力物力的投入。伺服系统就是控制系统，可以实现对整个机床的工作台位置、电动机、速度等的控制。而且在整个伺服控制系统内，一般主要是针对终端的执行件来进行实时的监控，尤其是对它们运行的速度、位置进行严格的监控，然后形成信号并且及时的反馈回来，经过伺服系统的初步处理之后执行下一步的指示

4数控机床的电气控制系统故障分析

在数控机床的电气控制系统中，对操作人员的素质要求非常的高，如果在数控机床的运行过程中如果机床系统或者是加工的零件出现损伤，就要及时的进行处理，必要的时候可以调停处理，一般在数控机床正常工作的时候，急停按钮是保持断开的状态的，一旦发生特殊情况，按下急停按钮之后，二者之间的触点就会断开，动力电源也会随之切断，与此同时，系统会发出急停报警信号，在打开急停按钮之后这个信号就会被当作复位信号。

在数控机床处于正常的情况下，超程限位開关是保持常开的状态的，如果有用户对数控机床进行操作时，不小心将超程限位开关给压下的话，就会使继电器断开，这样一来就会发出超程报警信号。

5结束语

随着我国的科研力量不断的壮大，科学技术水平不断的提升，机械制造业的发展速度也不断的提升。这就对数控机床的加工提出了更高的要求，不但要保证数控加工的质量，更要对数控机床的生产效率不断的进行提高。将电气控制系统运用到数控机床加工的生产上，是未来机械制造业的发展趋势，也是数控机床批量生产的必然要求，在对数控机床进行技术开发时，应当保证数控机床的自动化程度，提高设计的高度，逐步的利用现代技术取代人工劳动力，真正的实现生产的自动化。

参考文献

[1]庞崇禄.数控机床绝对值编码器供电系统的改进[J].机电信息，2018（3）：62-63.

[2]秦晓晨.浅谈数控机床与馈电网的相互影响及故障处理[J].山东工业技术，2017（11）：277.

[3]杨啟鑫.数控机床加工精度可靠性分析[J].南方农机，2019（1）：159-160.

[4]颉宇，张怀臣.数控机床与数控机床的电气控制系统[J].科技创新与应用，2017（7）：143.