數控機床改造中的電氣設計分析

在數控機床改造的過程中，電氣設計分析已成為企業提高自身自動化程度的一種重要手段。本文將從數控系統的電氣設計入手，分析在數控改造中經常遇到的幾個問題。使原有的機床在某些方面性能和功能方面有較大的提高，形成一套成熟的、完整的數控機床電氣設計理論體系。

數控系統已成為我國機械制造工業和國民經濟的重要裝備，其非標準化設計是目前數控化改造工作中普遍存在的問題。我國很多企業中普通機床的占有量巨大，機床的數控化改造電氣控制設計的方案也存在諸多問題。許多機床已經使用20年以上，還會出現應用與維修技術工作的復雜性、多樣性和多變性以及一些客觀環境因索的制約。因此對普通機床進行數控改造成為一個很好的出路，對該學科理論的發展及工程技術人員的實踐有所裨益。其發展也直接關系到我國的多個領域，使之在當今日益競爭的社會中處于優勢。普通機床的數控化改造在很大程度上盤活企業的固定資產，還可以節約能源、實現廢品資源化和保護環境。將普通機床改造升級為數控機床，開發高速、高精度、高效加工中心等關鍵技術。提高勞動效率并用較少的資金為提高企業的競爭力做出貢獻，緊跟世界潮流，向智能化方向發展。

數控機床改造概述

數控系統分經濟性數控系統和標準型數控系統，和經濟性數控系統比較，標準型數控系統是建立在微機基礎上，因此得到越來越廣泛的應用。其功能齊全并可構成全閉環、后半閉環的位置控制系統，使交流伺服電機的工作性能得到充分發揮。

1.數控系統運動方式按運動軌跡可分為點位控制系統與連續控制系統，對機床電氣系統進行改造設計離不開對數控系統運動方式的分析。選擇電機參數時，當工件相對于刀具移動過程中不進行切削則選用點位控制系統。通過對機床數控化改造進行歸納總結和分析，這類控制系統要求刀具從一點快速移動到另點的準確位置。數控系統類型和功能選擇不合理，會無法保證其定位精度。這為普通機床數控化改造中的電氣設計提供依據，從而減少了誤差的可能性。

2.由于普通機床的這些缺點越來越使之在當今日益競爭的社會中處于劣勢，體積大、啟動特性欠佳直接影響了機床的加工精度。普通機床經過數控化改造后，控制電路和強電路的設計也隨之變得重要。大大地提高傳動進給精度，使系統工作變得穩定。設計電路的時候應該拋開原先機床的電路按照標準重新繪制電路圖，也可在定程度上提高機床的加工精度。注意各個元器件額定電流及額定電壓要滿足要求，拓寬普通機床的加工范圍。適當拉開與強電線的距離，延長機床的役齡。

3.普通機床傳動鏈復雜從而導致傳動精度低，因此在普通機床的數控化改造中一般采用步進電機和交流伺服電機。避免產品的加工精度降低與產品的質量穩定性不是很高的現象發生，且結構簡單、運行可靠、效率高。改善個零件需要多道工序，在選擇電機時要根據實際情況選擇合適的電機。普通機床對工人的熟練程度要求高且加工工序簡單，數控機床改造可大大提高表面精度及機床的快速反應性。因此可以加工較復雜的零件，易于控制。改善生產效率較低、工人勞動強度大、生產準備時間長等問題，帶來可觀的經濟效益。

數控機床改造中的電氣設計分析

普通機床改造成數控機床的方法要有技術可行性分析和經濟可行性分析，電路圖的設計并不是一次確定的。需要技術上的改進措施，在實際的接線過程中根據臨時的需要不斷地修改、更正。一方面是機械上的改進，保證整個電器柜內元器件的歸類整齊。另方面是電氣系統的改進，保證實際的電路和電路圖保持致。

1.對普通機床進行數控化改造，一定要用熱縮管將其包住。加強對機床精度的恢復，否則會給以后數控機床的維修帶來很大的不便。舊機床一般在工作車間已經工作多年，走線的時候有部分線路要暴露在機床外面。導軌、溜板等都有不同程度的磨損，因此控制電路和強電路的設計需要科學合理。定期按常規機床大修的方法對機床導軌進行磨削，以免長期被機床油浸泡腐蝕線路。磨削可采用電刷鍍的方法加工耐磨表層，保持信號線不被干擾。采用刮研與貼塑工藝的方法修配恢復精度，加快機床數控化的進度。

2.電氣設計中電路圖主要包括主電路圖、電氣原理圖、CNC接線圖和元器件的位置圖，其修復與完善是改造機床維修的另一個側重點。關系到系統工作是否穩定，可采用更換主軸軸承等傳統方法配合電刷鍍工藝完成。各個部件和電源的連接關系定要表達清楚，并調試驗收精度。按正確的步驟運算、準確地使用公式及精確地選擇參數，有些磨損量小的機床也可以采用表面工程技術在現場操作，以及系統和機床的接地。

3.控制系統是數控機床的“大腦”，由一般的機床數控化改造而成的數控機床都是開環控制系統。可以完成插補運算、數據處理、輸入輸出等控制任務，影響在實際運轉中轉子的最終運動質量。數控加工程序經數控系統運算處理后，在步進電機產品樣本中給出的步距精度。輸出司服控制信號、主軸驅動控制信號及其開關狀態量信號，減小在頻率發生突變及低頻和高頻振蕩過程中存在的實際位置與理論位置之差。選用SIEMENS 802C數控系統，可在在空載情況下轉子離開準確位置的最大偏移量。