基于MK2数控车床设计（电气设计）

孔晓飞 张晓光

摘  要：本课题制作的基于MK2数控车床的教具，不仅能帮助学生更好地学习数控车床的相关知识，提高学生的动手实践能力，同时也是教师的得力助手，老师在讲解数控车床的相关内容的时候，方便学生能全方位的查看数控机床的结构，可以让学生能具体的看到数控车床加工过程，使学生对数控车床有更准确的认识;在使用过本教具后在去进行数控车床的实训课时就会比较轻松、高效。

关键词：数控车床;MK2控制器;CNC控制器

1 概述

1.1 研究目的与意义

从生产技术上，新的生产技术层出不穷，也就会不断提出新的要求，生产过程也就会不断地更新，随之更新的就是机床电气的控制装置。从传统的手动控制到现在的自动控制，控制方式在不断地更新;在控制功能上，从简易到复杂;操控上，由笨重到轻便;控制原理由单一的有触电硬接点的继电器控制系统转为以微小处理器为中心的软控制系统。所以，本课题制作的基于MK2数控车床的教具，不仅能帮助学生更好地学习数控车床的相关知识，提高学生的动手实践能力，同时也是教师的得力助手，老师在讲解数控车床的相关内容的时候，方便学生能全方位的查看数控机床的结构，可以让学生能具体的看到数控车床加工过程，使学生对数控车床有更准确的认识;在我们数控机床实训课的时候通常是5人左右一组，每位学生的实际操作时间非常有限，本教具的使用也可缓解实训教学的压力，提高学生的实践能力。

传统的加工方式比较繁琐、安全性能低，效率低，数控技术与数控机床的产生改变了这一现状，实现了自动化加工，其中以众多品种和小批量的产品使用最为普遍。

1.2 国内外研究现状

数控技术飞速的发展，也使数控技术有了很大的变化。在集成化基础上也从传统的模式发生了很大改变，传统的都比较笨重、复杂，但现在的数控系统正在向更薄、更小的方向发展;计算机技术不断发展，也给数控系统带来了很大的冲击，更好高科技技术的应用使得数控系统正在实现更加高速度、更高精度、更加高效的控制，运用更便捷的反馈系统，使得在实际加工过程中，可以自己修改程序，自己调节相应的参数，出现问题时可依赖反馈系统进行提示，通过相应提示可进行智能化处理问题;在运用网络基础上，CAD/CAM与数控系统他们实现了全部的自动化。

2 数控车床电气设计的方案

在数控机床的整体电气设计中，控制系统的设计是整个设计最为核心的部分。

控制系统是整个数控机床电气设计的核心。控制系统的简洁与合理，关乎整个数控机床电气设计便捷性。数控机床的电气设计的各种功能都在控制系统的统一协调下实现，其中，控制系统地设计思路也决定了数控机床电气设计的布局与功能特点。

控制器软件的设计充分利用控制器的先进功能，友好的用户界面。配置选项允许最大的灵活性。刀具传感器功能提供刀具长度自动检测。

通过MK2控制器内部运动和电脑以及各种输入和输出来控制驱动电机、手轮等设备，它从计算机软件接收指令，然后将这些指令转换成时控的电信号，对所有功能进行控制。因此，也就完成了自动加工。

3 基于MK2数控车床电气设计的电路设计

3.1 MK2主板的结构示意图

MK2主板是整个数控机床电气设计的核心，对整个控制系统的设计尤为重要，下图是MK2主板的结构示意图。

在上图中CTRL MPG 手轮接口，接通后可实现用手轮对数控机床的X、Z方向进给的控制;右下端接按钮，外部信号传给MK2主板可实现机床启动、停止、暂停、急停的功能;USB接口可实现用电脑对数控机床所有功能进行控制，左下端的外接电源，是实现对MK2主板的供电;上端的X、Z接口是实现对X轴步进电机驱动器与Z轴步进电机驱动器的控制。在数控车床的加工过程中，完成审图和对刀后，要根据图纸进行相应的编程同时考虑合适的加工工艺，接下来，把相应的程序，这个程序是由CAXA数控车生成的，再通过数控系统对相应信息的分发和处理，通过工件与刀具之间的相对运动，完成所需零件的加工。

3.2 电器柜布局设计

根据数控机床的原理及各元器件布置的要求，設计数控机床电器柜时要综合考虑以下因素：

（1）在同一组件中电器元件的布置应注意将发热元件安装在电气控制柜的上部或后部，但要把热继电器放在下面，因为热继电器的输出线端直接与电动机相连，为了方便接线，进线端与接触器直接相连接，这时也好接线同时走线也最短，同时便于散热。

（2）为了防止发生干扰，应将强电与弱点分开。

（3）要把那些需要经常检修、调整的电器元件安装在适当的位置，不宜过高也不能过低，人要操作的开关也要放在适当且便于操作的位置。

（4）电器元件的设计应考虑安全间隙，保证各元器件的安装不会发生冲突，整体设计还要保证一定的整洁性，所以很多时候就会采用线槽配线，同时还要把外形尺寸与结构类似的元器件放在一起，这样做可以方便接线与配线。

（5）各电器元件的位置确定以后，就可以进行画电器布置图。在一些大型电气柜中的电器元件，最好是在两个安装横梁之间，这样，可减轻柜体重量，节约材料，同时也比较好安装，所以在设计时要计算安装的尺寸。

（6）在电器柜的布置图设计中，还要根据各个部件进出线的数量、采用导线规格及出线位置等，选择进出线方式及接线端子排、连接器或接插件，在设计好各个元件与整体布局后，并使其按照一定的顺序结合实际情况进行排线，最终完成数控机床的电气布局图。

参考文献

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[5]李清新.伺服系统与机床电气控制[M].北京：机械工业出版社，1994.

基金项目：天津职业技术师范大学天津市级大学生创新创业训练计划资助（201710066041）。