电气自动化数控车床电气控制设计

蒋磊+刁立信+李海明

摘 要  随着当今社会计算机技术的迅猛发展，数控技术已经被人们所认可并广泛应用于各行各业中，特别是在机械制造行业中尤为突出。由于数控技术具有准确性高、自动化水平高、生产加工效率高等特点，所以传统的机械加工渐渐被高科技的数控技术所取替。数控技术是机械行业自动化的首要条件，也是数控车床的关键技术所在。本文主要阐述了电气自动化数控车床电气控制的设计，分析其主要工作原理及组成架构等内容。

关键词  电气自动化;数控车床;设计;电气控制

中图分类号：TG659      文献标识码：A      文章编号：1671-7597（2014）22-0015-01

近些年，我国数控车床技术发展的非常迅速，数控车床在我国的制造业中占据非常重要的位置。数控车床主要分为电气系统和机械系统两个方面，一般情况下，电气系统在没有发生故障的运行时间是五至十年左右，在此之后电气系统便会处于一种故障频率高发期。但是在数控车床的机械部件都保养良好的情况下，基本上可以正常运行二十年至二十五年左右，而且精确水平、安全性及平稳性能也可以处于比较高的水准。现在行业内有很多数控车床的运行时间已经超过了十年，并且基本上已经进入了故障高发期，这些老旧的数控车床经常发生故障错误，很多数控技术的功能由于不更新都已经无法满足行业内大批量的生产需求，所以必须要将数控车床的设备改造工作进行到底，以此来不断提高企业现代化设备的水平需要。通过升级和改造老旧数控车床的电气系统，可以使老机变新机，更好地发挥设备的功能和作用。

1  数控车床电气控制系统

1）数控车床的工作原理。在运行数控车床的过程中，要用符合规定的程序代码和格式将需要加工零件图纸的数字信息和图形信息展现在加工程序中，然后再将之前编写好的加工程序输入到数控设备中。根据编写程序的条件和要求，再通过数控系统对信息的分发和处理，真正做到加工工件与刀具保持的相对运动，最终实现零件的加工工作。

2）数控车床的功能特点分析。

首先，数控机床对加工的产品没有局限性，它的适应性比较强，能够与模型等产品相匹配，可以实现单一生产，同时在模型的生产上可以给予相适应的加工方法。数控车床在加工方面的精确程度很高，加工产品的质量也比较稳定。由于数控车床可以将多个坐标进行统一联动，所以它可以加工图形比较复杂的产品零件。

其次，在加工零件过程中，如果零件发生更改，可以直接更改数控程序即可，这样更加方便操作，也可以大大节省在生产过程中所消耗的时间。数控车床不仅仅有较高的精密度以及刚硬性，还有非常高的生产效率，它是一般传统车床的三至五倍。所以数控车床的自动化水平比较高，可以大大降低劳动力的

产出。

最后，在使用数字信息和处理代码以及传输程序的过程中，数控车床的现代化生产管理优势更加明显。通过计算机对于相关信息的处理与控制方法，为计算机的协助设计和生产以及现代化管理做了良好的铺垫。这不仅仅要求操作人员有良好的专业素质，对于技术维修人员也要求有较高的专业技术水平。

2  数控车床的组成架构分析

1）数控车床的组成部分。数控车床的组成分为很多部分，一般情况下它是由伺服装置、驱动设备、CNC单元 、传输设备、可以编写程序的控制器以及电气控制设备、车床本体、协助装备及检测装置所组成。

2）车床本体。数控车床的车床本身与传统的车床比较类似，由主轴和进给传动装备、车床本身、生产台和协助运动装备、液压气动和润滑装备、制冷设备等组成。但数控车床在很多结构上也发生了改变，如整体装备、外表设计、传动和刀具设备的结构以及操作设置等，更改数控车床的一些结构主要是为了更好地适应数控车床的自动化要求以及最大限度地发挥其在机械加工方面的优势。

3）传输装置。在数控车床发展早期，传输中的输入装置由一开始的可以穿孔的纸带（已经停止使用）演变成盒装的磁带，然后演变成像磁盘或是键盘等样式的方便携带的硬件，这种形式最大限度地有助于信息的输入工作。目前，主要采用DNC 网络通讯的方法进行数据的输入工作。一般情况下，人们将输出内部的工作数值称为输出装置，通常在车床刚刚开始工作的时候需要将数值输出并做好保存处理，等车床运行一定时间后，再将这些输出的数据与历史参数做对比，这样可以更好地有助于辨别车床的正常运行。

4）能够编程的控制器。能够编程的控制器主是以微处理器为根本，便于使用的可自动控制的装置，它主要应用于工业操作中。最开始设计此装备的原因是想实现生产设备的系统性以及对开关的自由控制，所以这种能够编程的控制器在生产中被广泛应用。

3  关于电气控制系统的设计

1）对伺服驱动电气控制系统的设计。车床和CNC装备的关联部分便是伺服系统。先由CNC装备发出相关控制数据，再通过伺服驱动系统变成系统坐标轴的相对运动，以此来完成整体程序所要求的操作内容。由于伺服驱动系统的功能强大，所以它对于数控车床的整体功能起到非常关键的作用，因此对伺服驱动系统的整体要求也相对较高一些。

2）对主轴电气控制系统的设计。主轴的精密程度对于加工零件的精密度有直接的影响，它的功能牵连到车床的整体工作时效、产品的加工范围、零件加工的质量等。按照要求，数控系统要控制主轴旋转的速度及其运行位置，一般程序默认的标准配置是数字主轴，它具有高可控的准确度，良好的波动响应等特点。模拟主轴与传统的齿轮变速器不同，模拟主轴具有明显的优势，相比其优势是有比较短的传动链、加工时效和旋转的准确度更高、运行安全且无噪音、可调节的连续速度、性价比更高等。

4  结束语

综上所述，通过对数控车床的工作原理以及组成架构的分析和探究，同时对数控车床的电气系统进行分析和设计，它具有效率高、精密度高、可靠性高、性价比高等特点，车床的电气系统设计是车床最关键的部分。经过实践分析，数控技术对数控设备有着至关重要的推动作用，特别是在电气控制系统中发挥着强大的动力和作用。因此，电气自动化数控车床电气控制的设计研究对于我国的制造业意义非凡，有效推动了我国制造业的飞速发展，同时也带动了相关产业的发展和延伸。数控技术的飞速发展也证明了我国机械制造行业的现代化突破和科学技术的迅猛发展，对我国未来制造业的国际化发展水平做出了一份贡献。

参考文献

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