龍門式數控鉆電氣控制部分的設計

陳宏超，齊 博

（沈陽機床股份有限公司中捷立加分公司，遼寧 沈陽 110142）

龍門式數控鉆電氣控制部分的設計

陳宏超，齊 博

（沈陽機床股份有限公司中捷立加分公司，遼寧 沈陽 110142）

電氣控制系統的優劣對龍門式數控鉆床的控制優化非常重要，這是因為龍門式數控鉆床中電氣控制系統除了對機床的運動和輔助動作控制外，還包括對保護開關、各種行程、極限開關的控制，以及在操作盤上所有按鍵、操作指示燈以及波段開關等的控制。

龍門式數控鉆床；電氣控制；分析

1　電氣控制部分的設計要求

數控程序、I/O設備、可編輯控制器、計算機數控裝置以及主軸、進給驅動裝置是電氣控制系統主要的主要組成部件，如圖1所示。在電氣控制系統設計應滿足如下要求：①保證系統的通用性；②數控系統的可操作性；③滿足使用要求；④滿足控制要求的前提下，設計方案力求簡單、經濟以及使用與維修方便；⑤電器元件選用應正確、合理，確保控制系統安全可靠地工作；⑥設備能力應留有適當余量，為適應生產的發展和工藝的改進留有空間。

圖1　電氣系統組成

2　數控系統的設計

2.1數控系統的選型

機床數控系統（CNC）是數控機床的核心部件，決定了數控加工設備的功能和加工能效性。本文的機床數控系統采用智輝數控NC-T220數控系統。NC-T220數控系統為兩軸聯動系統，其特點為：（1）采用高速處理器，通過優化的程序，實現60m/min超高加工速度；（2）采用便于安裝的一體化操作面板；（3）采用人機工程學設計的7英寸彩色顯示器使操作更加便捷高效；（4）系統支持外部存儲支持最大可達100G容量的高速接口，保證數控系統程序在DNC以10M的波特率高速傳輸；系統內部設有16M的內存可用滿足一般加工對象的需要；（5）系統的輸入輸出接口為DI-48和DO-32，雙路12位精度的模擬輸出；設有雙主軸和手輪編碼器接口，系統設有開放式的PLC，具有系統梯形圖的反白和動態點功能并支持在線調試和編輯功能、可自定義機床報警以及DI/DO任意配置等一系列功能；（6）簡單便捷的操作以及坐標的靈活設置。

3　控制電氣柜設計

強電控制部分與弱電控制部分是控制線路的兩個部分。

（1）強電控制部分的電氣線路設計原則：

數控機床的強電控制部分設計與一般機床電氣原理相似，數控系統由眾多元件組成，接口類型多樣，因此在設計中要掌握所選元件接口信號的特點和形式，要對元件所需信號進行分類，通常可按高低電平的有效性分類，也有按照脈沖形式即階躍和持續的脈沖形式進行分類，要注意各元件間接口要互相匹配。在滿足設計要求的前提下盡量簡化強電控制線路。

（2）弱點控制部分，在設計時應首選弱電控制來實現相關功能，僅當弱點實現不了時才采用強電控制。該設計要求的原因為：當使用強電控制時，相關元件規格需提升，為保證安全電氣柜體積同樣提高；控制過程中需增加外部連線的接點數，增加了系統可能產生故障的概率。與弱點控制柜相比，強電控制下元件規格的提升必然帶來成本的增加，因為在強電控制時應考慮成本和可靠性，強電控制安裝時應注意接地的可靠性。

3.1電氣元件布局

電氣柜中的元件通常包括伺服驅動器系統、變頻器、檢測元件、PLC控制器等元件。根據電氣元件的相關要求繪制電氣原理圖，并按原理圖安裝。

（1）面板元件布局圖。數控系統相關的電氣元件及信號按鈕應清楚地布置在面板上。數控系統的報警信號及監控裝置應按照其控制和動作特點進行分類排列，以便出現問題時，方便查找及時保證設備安全。

（2）正面柜元件設計。在電氣控制系統中，通常將系統的核心部分數控系統，伺服驅動器、編碼器以及相對應的開關等元件安裝于正面柜中，電氣的布局應合理保證安全。

（3）反面柜元件設計。通常將控制主軸電機的變頻器、變壓器、制動單元以及相關的制動器電阻等元件均安裝與反面柜內，為避免驅動器的工作溫度過高，本方案在柜內安裝兩個軸流風扇。

3.2電氣元件線路圖

依據數控系統的控制功能以及各電氣元件的安全要求繪制電氣原理圖。并按此圖進行安裝，在安裝時需在各個線纜上標記線號以便后續檢測維修使用。圖2為本文中所設計的驅動系統的控制線路圖。從圖中可以得出本文設計的系統中不僅標示了油泵電機、升降電機、XY軸電機和主軸電機還有相關的線纜的規格，控制的開關等相關信息。右下圖可以得出當按下按鈕SB1時，繼電器KM0得電，KM0常開觸點閉合，油泵和主軸電機得電開始運轉；當按下開關KM1時升降軸電機正轉實現上升功能，當KM1斷開KM2閉合時電機反轉，實現下降動作。QF2和QF3分別控制X軸和Z軸的電機，實現X和Z軸的動作，并且有編碼器檢測電動機轉速。

4　結束語

選擇智輝數控NC-220作為本文數控系統。介紹了NC-220數控系統的特點及其連線安裝；設計了控制電氣柜；最后給出了部分電器元件線路圖，對設計電控部分研究有一定的借鑒作用。

圖2　控制線路

［1］王貴明.數控實用技術［M］.北京：機械工業出版社，2001.

［2］羅永順.機床數控化改造技術［M］.北京：機械工業出版社，2010.

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