幾種優化策略在機床電路改進中的應用

馬志紅

摘 要：對機床的改進主要是通過對機床的電路進行改進，從而實現機床功能的提升，而在此過程中對于電路的優化策略主要有經驗優化和PLC軟件優化兩種。文章通過幾個實例應用，讓大家了解不同優化法的特點。

關鍵詞：優化；策略；機床電路；改進

隨著我國經濟的發展，各類新型的機械設備不斷涌現，這就對加工機床提出了新的要求，一些機床必須進行改進，以滿足加工零部件的需要。在對機床的改進過程中主要是通過對機床的電路進行改進，從而實現機床功能的提升，而在此過程中對于電路的優化策略也不盡相同。下文將從機床電路改進的目的入手，闡述不同的優化策略在機床電路改進中的應用。

1 機床電路改進的內容

1.1 機床電路改進的目的

機床電路改進的目的就是在普通機床或原有機床上通過電路的改進加裝一些電子或運動部件，甚至是直接加裝數控系統，從而實現對機床機械部分運動的控制，使機床機械部分加工精度、效率和功能的性能得到提升，最終實現機床加工性能的整體提高。

1.2 機床電路改進的重點部位

機床電路的改進，主要是實現對機械部分運動狀態的重新控制。機床的機械部分大體可分為床身部分、主軸變速箱、拖板部分、換刀及進刀裝置，這四大部分中除床身部分沒有電路外，其他三部分電路各有各的特點。

主軸變速箱電路主要是控制電磁離合器的動作及運動電機的電流的變化實現變速電機轉速的變化。

對于改進機床拖板部分的電路最為復雜，不僅要控制拖板電機的運動速度，同時要將檢測和反饋的信號轉變成步進電機運動指令，從而實現拖板的點位、連續控制，滿足加工零件的坐標精度要求。

換刀和進刀裝置的電路主要是控制刀具的運送，其重要功能是刀庫的選擇性觸發開關。

2 機床電路改進的優化策略

2.1 機床電路改進優化的方式

機床電路的改進是一項復雜的工程，一般有兩種方式：即經驗優化和PLC軟件優化法。

經驗優化就是通過電路改進人員的經驗判斷和邏輯推理，根據機床加工工藝要求和加工過程中的典型環節來對原有電路進行修改，具體通過添加電氣設備元件和觸點，改變電路內電器的數量、類型或增加繼電控制開關，實現電路的聯鎖，最后綜合成所需的控制電路。這種優化方法適用于不太復雜的電路，但是優化方法較為簡便易于實施。

PLC軟件優化法就是將改進機床預想到的目標事先設計好，在電路中添加PLC技術電路，將機床電路中的各個節點的輸入輸出信號全部由PLC進行程序管理，通過PLC程序軟件來控制集成電路，從而實現電路的集中統一控制，再由其實現機床加工精度和功能的改變。這種優化方法較為復雜，但是能夠極大程度的提升機床加工性能。

2.2 機床電路經驗優化法改進策略的應用

在磨削機床電磁無心夾具中有一自耦調壓器，這個自耦調壓器在使用中極易損壞，通過平時經驗的觀察，只要將勵磁電壓固定在既能滿足電磁吸力又能使線圈不超過額定電流的情況下，將主變壓器改進為次級抽頭調壓，這樣就可以去掉調壓器。

另外，機床上普遍使用的行程開關，在使用過程中難免濺到磨削冷卻液，長此以往這就會造成開關觸點和接線的銹蝕和受潮，再加上頻繁的撞擊，就會促使開關的絕緣程度降低縮短開關的壽命。但是如果將行程開關改進為磁控開關，這一問題也許會迎刃而解。

從上述兩個電路的經驗優化法來看，這種方法對于機床的小改進比較適宜。

2.3 機床電路PLC軟件優化法改進策略的應用

機床之所以需要改進，大多是由于原機床控制電路為繼電器控制，觸點較多、控制線路復雜、同時一般都比較老化，故障率較高。采用PLC對其控制線路進行改造，可以大幅機床的加工效率。現用西門子CPU 226AC/DC/RLY型可編程控制器應用在對T68臥式鏜床改造中的電路優化方法做一個舉例。

T68臥式鏜床拖動系統為兩臺三相交流異步電動機，采用接觸器直接起動控制線路，對其進行控制電路改進保持原有的操作方式，保留原有的按鈕、行程開關、控制變壓器、交流接觸器及熱繼電器等繼續使用，就是將原有的繼電器控制線路改為由PLC編程來實現。

其原有的接線圖如圖1所示：

2.3.1 T68臥式鏜床控制線路特點

控制線路電壓為110V，安全照明燈電壓為24V，信號燈電壓為6V，均由控制變壓器TC提供電源。主電動機M 1為雙速電動機，交流接觸器KM 1與KM 2控制其正向轉動和反向轉動的啟動與停止.交流接觸器KM 3用來短路限流電阻R.M 1的過載保護電器是FR 1。其高低速的變換由主軸孔盤變速機構內的限位開關SQ控制，在常態下，SQ斷開低速；當SQ被壓下時，接通高速。接觸器KM 6、KM 7以及KM 8用來改變主電動機定子繞組的聯接方法。當KM 6的主觸點閉合，繞組接成三角形，主電動機的轉速為1460r/min。當KM 6的主觸點斷開，KM 7和KM 8的主觸點閉合時，繞組接成雙星形，主電動機的轉速為2880r/min。主電動機定子繞組中串聯限流電阻，來限制電動機的啟動電流和反接制動電流，主電動機低速時可直接啟動，在高速轉動之前要保證先接通低速轉動電路，經過一段延時再自動轉換到高速，以減小主電動機的啟動電流。主電動機緩轉運動是通過限位開關SQ 1和SQ 2實現的，而機床主軸進給變速是通過限位開關SQ 3和SQ 4以及速度繼電器來控制的。SQ 5、SQ 6與I1.4、I1.5和M 0.0配合以完成主軸進給與工作臺進給的互鎖功能。SQ 1、SQ 3在機床正常運行時觸頭為斷開狀態。

2.3.2 T68臥式鏜床控制線路PLC改進

PLC改進后控制電路接線，如圖2所示。

PLC編程的控制原理的梯形圖，如圖3所示。

2.3.3 T68臥式鏜床控制線路PLC改進后電路特點

主電動機M1實現正向點動、反向點動、正向低速轉動、反向低速轉動、正向高速轉動和反向高速轉動六種運動狀態。同時可以實現主電動機的反接制動控制，而且主軸變速或進給變速時主電動機能夠完成緩轉控制，主軸箱、工作臺的快速移動控制。

機床經過改造后，使用的電器元件大為減少，控制線路簡化了，經過一段時間的試運行，效果良好，故障明顯減小，生產效率顯著提高。

在對機床電路改進過程中，改進人員要從機床電路的特征研究入手，將經驗優化和PLC軟件優化有機結合在一起，合理改進機床的電路，從而完成系統的優化和功能的提升。

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