数控螺纹磨床电气系统设计与研究

黄嵩原

摘要：本文对数控螺纹磨床电气系统的设计进行了研究，提出了智能磨削的电气系统平台，其在具体的工程实践中具有重要的应用价值和意义。

关键词：螺纹磨床;电气系统;数控;设计与研究

中图分类号：TG62 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）08-0012-01

0 引言

本文设计的数控螺纹磨床电气系统，可以很好的要求数控螺纹的磨床工作，通过内嵌的设计程序，自定义设计控制辅助电机。在设计电气系统的时候，需要考虑低压电气的选型，这样才能够从电磁兼容的角度来对数控螺纹磨床的电气系统进行设计和分析，这样才能够更好的对其进行控制，进行仿真方案的分析[1]。

1 电气系统控制要求

在具体的设计过程中，需要结合数控螺纹磨床的工作时序，这样才能够设计出相应的电气系统。电气系统需要结合电源的开关，液压泵的启动和暂停，从而让工作台进行转速的配合和启动，控制砂轮架的攻击，这样能够更好让铲磨电机能够更好的启动和暂停。数控系统可以消除母丝杆的反向间隙，补偿螺距，通过恒温油箱，磨削的冷却等，对继电气进行更好的实现和控制，从而让导轨能够得到润滑，尾架能够更好的隐退。这些都需要通过电磁阀来控制液压系统来进行实现，自动控制机床的锁定。数控螺纹的磨床可以辅助控制电机的启动，按键可以自锁，床身上需要设计导轨自润滑的按钮，确保电气螺纹磨床的正确动作和顺序，避免出现安全事故[2]。

首先，在工作模式下，砂轮在磨削的过程中，是不允许停止进行整修的，砂轮和整修轮都不会停止，因此自定义按键在这种模式下是起不到作用的，隐退按键也不会对床身上的导轨的自润滑和尾架产生作用。其次，如果油压是正常的，这时机床才能够正常的工作，因此需要在液压系统中涉及一个压力的开关，只有油压达到一定要求之后，这个开关才会连通，螺纹磨床才能够工作。如果液压系统出现漏油等情况，那么压力开关就会自动的断开，停止整个系统的工作。第三，为了电气系统能够更好的在一个恒定的温度下进行工作，需要数控系统能够开启电气柜的空调移机恒温的油箱。第四，为了能够让磨削前夹紧砂轮的架圆筒，需要不停的在磨削之中转动，这样才能够确认信号，并且开启正常的工作。第五，工作台的左右移动会影响对刀的效果，因此主轴必须要禁止运动，这样电子的手轮才可以发挥作用。数控轴的运动如果可以达到极限位置，就可以接收到极限信号，这时数控台就会停止动作，进行警报。如果辅助电机出现故障，油箱的液体过低的时候，也会出现警报，排除故障之后，警报就可以解除[3]。

2 电气系统程序设计

在设计电气系统的程序的过程中，需要利用数控技术来对起床进行开发，在机上安装硬件的组态，并且进行软件的变成。结合数控系统开发库的文件，将程序的设计复制到用户的程序中，这样才能够在此程序上进行设计。

首先需要对软件结构进行设计，根据软件设计的框架，结合数控系统的内容，设计出螺纹磨床所需要的功能板块。数控螺纹磨床磨削需要分为磨削以及修正两个部分，因此这两个部分需要有不同的通道接口和数据模块，分配不同的轴接口的信号。其次，一系列的主程序需要经过重复和扫描来写在程序或者程序块里面，需要设计其螺纹磨床的程序，使其能够遵循基本的程序，对通讯信号进行分配。第三，子程序的设计，在初始化程序的基础上，对系统进行执行，对机床进行赋值，对地址进行重新分配，执行初始化的功能。螺纹磨床的主程序员需要配置在相應的接口上，选用接近的开关，根据具体的信号，检测相应的距离。伺服轴的运动需要达到硬限开关，只要接近开关，就会发出信号。检测到信号之后，就可以停止数控系统的控制，并且发出警报。通过手动复位之后，就可以接受到轴。

数控系统可以将警报信息进行综合，对应到相应的警报接口和地址，这样就可以显示出相应的警报。在设计的数控磨床中，如果辅助的电机长时间出现电流或者漏电的情况，就会出动漏电保护装置，让数控轴的运作出发设定值，从而发出警报。例如，砂轮电机如果出现负载过大，就会出现电路漏电的情况，需要启动漏电保护装置，将辅助触点位置设为信号位置，使其成为数控系统的报警信号，抄送砂轮电机过载的信号。如果出现报警，驱动器的电源模块就会向电网进行反馈，按照驱动器的控制时序来进行上电和断电的控制在，这样就可以控制驱动器的硬件故障。

驱动器的电源上有三个控制信号端，可以控制接触器的接通，让直流母线可以通过充电段，控制接触器的接通，让控制器可以工作。在实际工作中，端子应该一直处于接通的状态，为了避免高压触点，可以在设计程序的时候，让端子之间相对应的进行数字量的输出。轴控制可以和轴测量有效的结合在一起，让数控系统的轴接口信号能够和地址一一对应。

3 数控螺纹磨床磨削过程

数控螺纹磨床辅助机包含很多个部分，需要对其进行手动的控制，也可以借助辅助电机进行数控程序的控制。本系统提供的面板上的按钮，不仅可以手动对辅助电机进行控制，也可以采用程序设计来控制电机的开启或者停止。辅助电机的控制是独立的，但是各部分的功能之间有一定的时序关系。冷却泵在启动的过程中，需要磁性分离器将冷却泵进行停止，才能够停止磁性分离器。采用手动的方式控制砂轮的电机的过程，可以在数控程序中进行调用，砂轮的电机开始启动的过程中，会出现数控的程序。砂轮的电机在进行螺纹磨床程序的设计时，需要将主轴的转速调整到合适的位置，之后设置砂轮的进退的速度。砂轮的横向移动的量需要结合整体的速度进行修订，设置最大的直径和最小直径的范围。数控螺纹磨床的磨削过程需要从原始的点开始逐渐快速的到给到点，之后再慢速的到螺纹槽里面。开始磨削的时候，主轴会带动丝杠进行旋转，之后每旋转一周，就会给出一个导程。这一过程中结束之后，砂轮架会回到整修的远点。在这一过程中，可以手动进入砂轮的自动修整的程序，在修正之后，可以按照前面的设定继续磨削的过程，直到出现满意的产品之后，就可以停止程序，卸载工件。

砂輪的控制可以采用仿真的分析方法，建立起系统的模型。采用变频器以及电机的方式作出控制方案，在结合螺纹磨床的实际情况进行建模。如果是异步的电机，则可以将其看做是线性的关系，在一定范围内设定电机的额定频率，控制电机的转速。在对控制器进行调节之后，就可以得到额定频率的值。为电机设定额定的转速之后，就可以通过控制器调节来控制速度，使其转化成为频率的值。利用变频器的模型来控制变频，根据信号发生器发出的信号，对电源压进行控制，做出仿真的模型。电机的模型可以直接从工具箱中进行调用，也可以在设定了参数之后，利用异步电机的模型，使其与实际的电机相匹配。设置的值要合理，这样才能够让单位转换合适，从而在示波器中进行显示。

4 结语

综上所述，本文对螺纹磨床电气控制系统的设计进行了研究，分析了螺纹磨床电气控制系统的设计需求，分析了其原理图的设计和制作，根据主控制电路和程序的设计，对螺纹磨床数控电气的磨削过程进行编程。在程序设计的过程中，需要针对砂轮的转速提出相应的方案，并且进行分析和验证，同时进行程序的设计，最后有针对性的设计出电磁兼容的电路。

参考文献

[1] 宋玉庆.基于三菱PLC和变频控制的Y7520W万能螺纹磨床的电气改造设计[J].现代制造技术与装备，2014（06）：28-30.

[2] 胡孟华.数控螺纹磨床电气系统设计与研究[D].南京理工大学，2011.

[3] 张凤杰.螺纹磨床在线磨削自动补偿系统——电气系统设计与控制研究[D].南京理工大学，2004.

Design and Research on Electrical System of CNC Thread Grinder

HUANG Song-yuan

（Shanghai Machine Tool Wooks Co.， Ltd.， Shanghai  200093）

Abstract：This paper studies the design of the electrical system of CNC thread grinder， and puts forward the electrical system platform of intelligent grinding， which has important application value and significance in specific engineering practice.

Key words：thread grinder; electrical system; numerical control; design and research