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機(jī)床電器

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加工中心的電氣控制系統(tǒng)與三菱數(shù)控的研究
2019-6-24  來源：沈機(jī)（上海）智能系統(tǒng)研發(fā)設(shè)計有限公司  作者： 鐘一鳴 艾明旺

  
     【摘要】在數(shù)控機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)中，應(yīng)用非常廣的 PLC 控制系統(tǒng)有兩種，一種為西門子系統(tǒng)，另一種為三菱系統(tǒng)，三菱控制系統(tǒng)也在加工中心中應(yīng)用，它的設(shè)計方案，電氣控制系統(tǒng)、數(shù)控 PLC 都是非常重要的組成部分，電氣控制系統(tǒng)有主軸的控制系統(tǒng)、進(jìn)給系統(tǒng)，還有其他潤滑、尾座等控制，還有對機(jī)床參數(shù)部分的設(shè)置，后期數(shù)控系統(tǒng)與機(jī)床的調(diào)試，最后設(shè)計出符合要求的電氣控制系統(tǒng)。
  ’
     【關(guān)鍵詞】設(shè)計方案；電氣控制系統(tǒng)；數(shù)控 PLC

  
      1 、設(shè)計方案
  
     數(shù)控加工中心的電氣控制系統(tǒng)的組成包括數(shù)控裝置（CNC），主軸控制系統(tǒng)、冷卻控制系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)等，如圖 1。

  
圖 1  加工中心的電氣組成
  
     以上這些控制系統(tǒng)的組成，將加工中心的性能和功能得到實現(xiàn)，這個系統(tǒng)中的控制線路與普通的機(jī)床是有分別的，因為在系統(tǒng)控制中增加了 CNC 控制系統(tǒng)，這個是實現(xiàn)加工中心自動加工的前提，加工中心的結(jié)構(gòu)組成框架如圖2。
  
 
圖 2  加工中心組成框架
 
     機(jī)床電器控制裝置是 CNC 與數(shù)控裝置之間的紐帶，是將它們之間的信號進(jìn)行傳遞的系統(tǒng)，控制系統(tǒng)中采用三菱系統(tǒng)進(jìn)行控制，三菱伺服驅(qū)動、三菱電機(jī)、選取這些具有以下特點：
  
    （1）電動機(jī)的輸出功率大，加工中心的調(diào)試范圍廣并且調(diào)速中機(jī)床運行平穩(wěn)，加速時間短；
    （2）加工中心在工作中電動機(jī)的溫升低，不會損壞電動機(jī)、振動和噪聲小；
    （3）伺服系統(tǒng)中采用的是滾珠絲杠，與三菱電機(jī)結(jié)合后，在傳動過程中精度高，摩擦力小。
  
     加工中心電氣控制系統(tǒng)設(shè)計方案中硬件的選擇要符合對線路和電動機(jī)的過載、短路、欠電壓情況下進(jìn)行保護(hù)的原則，同時在線路中要有滅弧作用。
  
     2 、電氣控制系統(tǒng)
  
    （1）供電系統(tǒng)設(shè)計，加工中心線路中的電源有很多種，線路電壓也不同，主電路采用 380V 三相電源，但是對一些其他部件取不能又這么高的電壓，例如控制系統(tǒng)中回路電壓需要 110V 就可以滿足，有些伺服控制電路采用 220V直流電壓。
    （2）主軸與進(jìn)給軸伺服控制系統(tǒng)，這個控制電路的電壓為 220V，這樣就需要在線路的前端有一個變壓器，將380V 變壓為 220V，同時線路中需要加入空開（如圖 3）來保護(hù)電路，在電路的前端有伺服放大器，整個線路中將控制器與主軸電動機(jī)的編碼器連接在一起，而三菱電動機(jī)有一個優(yōu)點就是編碼器與電機(jī)集成在一起，這時候控制器對電動機(jī)的控制精度高，進(jìn)給伺服控制系統(tǒng)與主軸控制系統(tǒng)基本相同，只是最終的控制執(zhí)行件不同，一個是加工中心的主軸，另一個是加工中心的工作臺，控制精度都需要保證，如果工作臺的移動數(shù)據(jù)不對，那么加工零件的尺寸也將不會準(zhǔn)確。

  
圖 3  空開線路圖
  
    （3）冷卻控制系統(tǒng)，電源通過空氣開關(guān)、開關(guān)，連接到接觸器上，最后連接在冷卻泵電動機(jī)上，接觸器是控制電動機(jī)的，而接觸器的主觸點是連接在主電路上的，同時接觸器的線圈是通過中間繼電器的常開觸點控制的。
    （4）液壓控制系統(tǒng)，在加工中心設(shè)備中離不開液壓系統(tǒng)，控制這個系統(tǒng)的動力裝置還是電動機(jī)，電動機(jī)控制液壓泵給液壓回路提供動力，對液壓電動機(jī)的控制與冷卻控制方式一致。  

    3 、數(shù)控PLC
  
    加工中心的數(shù)控 PLC 的配置有計算機(jī)、基本 I/O 單元、設(shè)定和顯示單元，選擇三菱公司的 PLC 系統(tǒng)，通過機(jī)床控制電路中的 I/O 點數(shù)的確定以及信號的分配，還有內(nèi)部繼電器的分配，來對加工中心進(jìn)行編程，加工中心編程完成后，需要進(jìn)行調(diào)試。
  
    在進(jìn)行設(shè)置的時候，不要將 PLC 不會將 NC 的輸入與輸出、控制面板的輸入與輸出以及機(jī)床的輸入與輸出的信號輸入到硬件和控制器中。PLC 控制系統(tǒng)與計算機(jī)控制不同，PLC 在對程序進(jìn)行執(zhí)行時候，是按照存儲地址號遞增的方向順序逐條執(zhí)行的，一直到 END 指令，可以將工作方式分為三種，分別為輸入采集、程序執(zhí)行和輸出刷新。輸入采集是在 PLC 程序執(zhí)行之前，是將輸入信號，寄存輸入到映像寄存器中，程序執(zhí)行是對寄存器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行運算，輸出刷新是執(zhí)行完成之后的動作，主要反映在驅(qū)動執(zhí)行端上。
  
    4 、結(jié)語
  
   機(jī)床以及加工中心的出現(xiàn)，目的是為了能減輕工人的勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，最終的目的是實現(xiàn)加工自動化，數(shù)控機(jī)床是通過將數(shù)控技術(shù)應(yīng)用在機(jī)床上，實現(xiàn)機(jī)床本身和機(jī)床與機(jī)床、機(jī)床與流水生產(chǎn)線之間的聯(lián)動生產(chǎn)，而數(shù)控加工中心的適應(yīng)性更強(qiáng)、加工范圍和加工兩件的尺寸更大，加工精度和平穩(wěn)性更好，可以滿足很多領(lǐng)域零件的加工。

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