赵振维 李会国

摘要：数控机床是制造业的核心，数控系统是数控机床的核心，数控系统的性能保证是数控机床的电气控制系统。机床电气控制系统—数控工具的优缺点决定了控制系统的性能。本文主要研究数控机床电气设计的数字化应用。我希望给我在这个行业的同事们一些建议和意见。

关键词：数控机床;电气控制;数字化技术;应用分析

前言

伴随着生产技术的更新和数字控制技术与计算机技术的深入发展，电气控制技术逐渐形成了一个完整的系统在机器应用中，成为数字控制技术的重要组成部分。在机电一体化背景下，数控机床广泛应用于机械制造。作为计算机、自动控制和伺服驱动技术的产品，链中的所有环节都起着不可替代的作用。电源故障可能会影响设备的运行效率，如果故障严重，可能会对设备造成损坏。因此，电气故障排除和维修是数控机床的研究和管理的重要组成部分。需要在实际应用方面积累经验，采取可靠措施应对这些挑战，并充分利用其技术优势。

一、数控机床电气设计概述

1.数字化设计技术的概念

随着信息软件的不断发展，计算机技术逐渐从最初的图形和文字处理阶段过渡到高端声音、动画和图像处理阶段。要描述设计对象，不仅要描述其几何，还要描述其功能特征、材料特征和组件关系。在计算机应用程序中，这些信息统称为数字信息。我们调用数字模型中的数字信息所描述的对象，并使用这些数字模型处理特定信息。数字模型和数字处理方法的这种结合称为数字设计，也是数字设计的基本概念。

2.数控机床运行原理

使用数控机床进行加工时，必须根据加工零件的尺寸和形状选取圆弧或直路径以完成加工。首先，根据坐标方向将刀具运动路径和工件分割为最小运动。然后，使用数字计算单位或微分补偿软件，将相应的多段线调整为最小运动。第三，结合调整后的线性轨迹，数控系统将脉冲连续分布到机床-刀具坐标轴上，伺服驱动系统驱动机床来完成相应的加工操作。在加工过程中，刀具路径基于坐标轴，具有等效的冲力，遵循缺省零件工艺，并驱动刀具沿坐标移动方向移动多个最小偏移，以获得刀具相对于工件的相对运动。

二、数控机床电气系统概述

1.数控机床的组成

数字控制技术是指使用数字信息的控制技术。机器-使用数字信息控制其运动和加工过程的工具称为机器-数控刀具，是数控技术与机器-刀具相结合的产物。数控机床是一种典型的机电产品，是一种结合现代机械制造技术、自动控制技术、检测技术和计算机技术的高效、高精度、灵活和高度自动化的现代加工设备。与其他机电产品一样，它由机械体、电源、电子控制单元、检测部分和执行机制（伺服系统）组成。机械本体是CNC机器的本体，是用于执行各种切割作业的机械零件。供电是给机器供电的部分，主要使用电能。电子控制单元的核心是计算机数字控制（CNC）装置，它对收到的数字信息进行解码、计算和逻辑处理，生成各种指令信息并将其输出到伺服系统，从而使机器按规定动作进行处理。本节还包括适当的设备，例如显示器和打印机。检测部分主要检测车间线性位移和旋转车间角度位移，并将检测结果发送到计算机进行位置显示或反馈控制。执行机构（伺服系统）用于驱动机床运动组件并控制其位置精度和速度。例如，许多机床-数控刀具使用伺服电动机驱动球棍。

2.数控机床电气系统的基本特性

在正常情况下，可靠的数字控制工具运行时间较长，生产任务较重，对机器稳定性的要求较高。因此，提高机床稳定性的各种技术，广泛用于数控电气系统的设计，机床动力部分的零件选择更加严格。通常采用符合国家标准的高质量零件。系统维护必须系统化。在电气系统中，某些零件是脆弱的。因此，为了考虑到这些零件的更换，这些零件必须尽可能设计成易于更换的零件，并且这些零件的工作链必须尽可能简单和稳定，以避免出现错误。此外，电力系统的稳定需要不断改进技术、使用新的电力部件和采用先进的操作系统。

三、数控机床电气控制数字化应用

1.硬件电路

（1）电源电路

电源电路设计应按照控制装置的要求进行电源设计，即伺服驱动模块和模块风扇由220V伺服变压器供电;控制电路接触器由控制变压器输出的110伏电压供电;电磁阀和z轴执行器由整流器输出的24V电流供电。控制变压器220伏输出分为两路，数控机床中的床润滑马达和电动箱式空调由其他电路直接供电，直流电源伺服模块由直流母线24V输出供电。

（2）主要通信训练

垂直加工中心对主轴的控制要求如下：相关速度必须在广泛范围内连续调节;无论速度如何，它都能提供足够的扭矩和功率来满足切削需求;可多次实现前行走、起动行走、后行走、制动速度和准停速度;它能有效地实现刀具的自动操作，响应刀的自动换档。此外，主轴电机的内部编码器可以检测主轴转速和主轴位置，主轴的闭合环速度主要由销的控制部分控制，但在接近停机时需要闭合环位置。同时，通过数字控制集成，PLC可以将主轴的实际工作状态传递给数字控制，以实现对主轴所有功能的控制。

（3）交流进给传动

回路供料系统在整机的运行状态和精确指标方面起着关键作用，可实现立式加工中心右轴的定位和切削供给。在垂直系统加工中，主要采用半闭环控制模式，电机和脉冲编码器位于同一轴上，可精确反馈位置和速度，X/Y/Z球棒和伺服电机由辅助直接连接驱动，从而闭合。虽然上述电气控制保护措施可以有效、及时地实施，但机床-数控机床-数控机床的运行效率和安全性可以大大提高，对机床-数控机床的运行具有重要意义。

2.控制柜的设计应用

机械的电气布置和安装——数控工具与整个电气系统的安全可靠运行有关，因此，我们在电气布置和安装方面非常谨慎。电气布置的一般原则是强、弱电分离、强干扰源分散、干扰敏感设备远离强干扰源。与此同时，它满足了人力资源部的要求，即在考虑到电力运营者的安全和习惯的情况下，便利维修和安装。电气控制系统安装标准：电气控制系统的安装必须有组织、分级和科学性。首先是弱电，然后是强电。并组织布线、连接、布局、接口、端子等。根据现场实际情况和每个组件的电气特性。嵌套代码原理：对于水平布线，布线代码从左向右读取。垂直连接，读取自下而上的行代码;紧固装配螺钉时必须用红点标出;制造过程结束后，道路外的电气负荷应绝缘。在地面上制造冷压力端子;ot1.5-4;;ut1.5-3;;RV2-6和RV2-8适用于方形线材。OT2.5-4，适用于2.5平方米和4平方米的规范;OT3.5-45和OT5.5-65分别适用于2、5、4和6平方米;直流电源线为蓝色，交流电源线和交流电源线为红色或黑色。安装元件：安装先前在底板上具有内部配线的模组，然后在元件之间安装细配线，并安装粗配线组合（层）。安装顺序：a板：万科端子、主控制面板、中间继电器、12V开关电源、滤波器、电涌保护器、保险丝、交流接触器、相位误差電涌保护器、变频器、制动电阻;b板：万科端子、伺服单元、DSP板、行程开关板、中间继电器、开关电源i0-48.5v（b）、开关电源24V。

结束语

综上所述可知，数字化是先进制造技术的核心，具有高度的灵活性、快速响应能力、高质量和低成本。因此，大力发展数字设计和制造技术的研究和开发，利用数字设计和制造技术加快制造阀门总成的改造是很有必要的。

参考文献

[1]陈书锦，李华德，李擎，马保柱.永磁同步电动机启动过程控制[J].企业文化.2016

[2]李宁，刘启新，张丽华.交流伺服电动机转子初始位置的精确测定[J].电力电子技术.2017.

[3]张晶辉.数控机床典型电气故障诊断与维修[J].机械工程与自动化，2016，（01）：205-207.

[4]于晓红.数控机床电气故障诊断维修原则与步骤[J].时代农机，2016，43 （01）：28-29.

[5]潘紫微，数字化设计与制造的进程与发展[J].安徽工业大学学报，2010.

[6]王北平.基于PLC的数控机床电气控制系统技术研究[J].电源技术应用，2013.