試論機床機械線路設計

項廣帥 臧泰森

摘 要：對電動機進行控制的具體線路稱控制線路。但實際上，設計中還經常配有信號、檢測等內容。因此，可將控制線路、信號線路、檢測線路統(tǒng)稱為輔助線路。顯然，準確地說應為輔助線路的設計。線路設計是此項工程為滿足要求的重要組織過程，是設計中工程量最大、最為復雜的一個環(huán)節(jié)，即使出現(xiàn)微小失誤，設計都將無法盡善盡美地達到工藝要求。一個最佳的設計可用"十六字方針"確定：技術先進、安全可靠、價格合理、維護方便。因此，要求設計者必須認真對待。經驗設計法的運用是根據設計熟練程度的不同，其靈活度也不同，設計的效果也不盡一致。

關鍵詞：機床；設計；線路

1、電氣控制線路的分析

機床的電氣控制系統(tǒng)應保證機床的使用效能和正確的動作程序。在設計機床的電氣原理圖之前，應當確定電氣控制的方案。控制方式應當與機床的通用化和專用化的程度相適應。對于專用機床，其工作程序往往是固定的，使用中并不需要經常改變原有的程序。因此，控制線路在結構上往往做成“固定”式的。對于一些數(shù)控機床，為了適應不同的工藝過程的需要，機床的工作程序往往需要在一定的范圍內加以更改。在機床自動線中可根據控制要求和聯(lián)鎖條件的復雜程度不同，采用分散控制的控制方式。但是各臺單機的控制方式和基本控制環(huán)節(jié)應盡量一致，以便簡化設計和制造過程。自動工作循環(huán)的組成在方案中可列出有關步驟，或說明行程開關的布置與簡圖。如電磁鐵或電磁閥的通斷狀態(tài)與所執(zhí)行動作，對于機床自動線還應列出自動線的循環(huán)周期表。為控制線路原理設計提供具體要求和條件，如自動循環(huán)、手動調整、動作程序更換或控制系統(tǒng)的檢測測試等等。聯(lián)鎖條件及電氣保護機床的各種運動和操作，都是相互聯(lián)系的。

2、控制方案的確定原則

電氣設備的控制方案是多種多樣的，因此，設計人員在設計時，應該本著簡便、可靠、經濟、實用的要求進行控制方案的制定。具體來說，設計人員應該遵循以下原則：

2.1 控制方式與拖動需要相適應

經濟效益是控制方式科學與否的重要標準。如果控制邏輯較為簡單，其加工程序也較為穩(wěn)定的生產設備，則適用于繼電-接觸控制方式，這是較為合理的；反之，如果是加工程序多變，則應該考慮采用編程序控制器。

2.2 控制方式與通用化程度相適應

通用化指的是生產機械加工不同對象的通用化程度。如果加工一種或者幾種零件的專用機床，其通用化程度低，那也是合理的，因為其可以保持較高的自動化程度，因此，這樣的機床一般適用于固定的控制電路；而如果是單件、小批量的零件加工的通用機床，則應該采用數(shù)字程序或者編程控制器控制，因為其可以根據加工對象的不同設定不同加工程序，具有相當?shù)撵`活性和通用性。

2.3 控制電路的電源應該可靠

如果控制電路比較簡單，則可以采用電網電源，如果元件多且電路復雜，則對電網電壓隔離降壓，減少故障的可能性。而對于自動化程度高的生產設備，就應該考慮采用直流電源，這樣可以節(jié)省安裝的空間，操作和維修也比較方便。事實上，影響方案確定的因素還有很多，在實際的設計中，最后方案的確定要根據設計人員的技術水平和判斷力來決定。

3、電氣控制路線的設計方法

設計人員在進行具體電路設計時，必須要根據主次原則進行設計，順序為設計主電路，設計控制電路，信號電路及局部照明電路設計。在完成初步設計后，必須要仔細檢查，保證線路符合設計要求，同時盡可能使之完善和簡化，最后再根據實際需要選擇所用電器的型號與規(guī)格。

3.1 控制線路的設計要求

由于電氣的種類繁多，因此不同用途的電氣控制線路，其控制要求也不盡相同，但從規(guī)律上，還是必須要應滿足一些基本要求。首先，應該滿足生產機械的工藝要求，正確按照工藝的順序工作，線路結構以簡單為主要目標，盡量選用常用的且經過實際考驗過的線路；其次，操作、調整和檢修要符合方便的原則；最后，具有各種必要的保護裝置和聯(lián)鎖環(huán)節(jié)，即使在誤操作時也不會發(fā)生重大事故，工作穩(wěn)定，安全可靠，符合使用環(huán)境條件。

3.2 控制線路的設計方法

事實上，電氣控制線路的設計方法主要歸納為兩種：一種是經驗設計法，另一種是邏輯設計法。所謂經驗設計法是指，依照生產工藝的要求，根據電動機的控制方法，使用典型環(huán)節(jié)線路直接進行設計，首先設計出各個獨立的控制電路，最后結合設備的工藝要求，來決定各部分電路的聯(lián)鎖或聯(lián)系。這種方法的優(yōu)點是簡單，不過其缺點也很明顯，即對于比較復雜的線路，就要求設計人員擁有豐富的工作經驗，同時需要繪制大量的線路圖，而且可能要進行多次的修改，才能得到符合要求的控制線路。所謂邏輯設計法是指采用邏輯代數(shù)進行設計，按此方法設計的線路結構合理，可節(jié)省所用元件的數(shù)量。

3.3 設計控制線路時應注意的問題

為了使線路設計得簡單且準確可靠，在設計具體線路時，應注意以下幾個問題：盡量減少連接導線，設計人員在設計控制電路時，必須考慮要電氣設備各元器件的實際位置，應該在符合設計原則的基礎上，盡可能減少配線時的連接導線。正確連接電器的線圈，從理論上看，電壓線圈一般不能串聯(lián)使用，原因就在于它們的阻抗不盡相同，這樣就可能會造成兩個線圈上的電壓分配不等。而即使是兩個同型號線圈，在外加電壓是它們的額定電壓之和的理想情況下，也不能這樣連接。因為，電器動作是有先后的，而當一個接觸器先動作時，其線圈阻抗增大，該線圈上的電壓降增大，使另一個接觸器不能吸合，如果情況嚴重，還可能使線圈燒毀。此外，如果電感量相差懸殊的兩個電器線圈，也不應該并聯(lián)連接。控制線路中應避免出現(xiàn)寄生電路寄生電路是線路動作過程中意外接通的電路。盡可能減少電器數(shù)量、采用標準件和相同型號的電器盡量減少不必要的觸點以簡化線路，提高線路可靠性。

4、結語

綜上所述，可知電氣路線的基礎設計是電氣控制系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，對電氣的操作以及設備的運行狀況等，有著直接的影響。因此，電氣控制的設計人員，應該在電路的設計上進行廣泛深入發(fā)研究，從實際工程需要出發(fā)，結合自身的工作經驗，采用合理的設計方法，保證電氣路線設計的準確有效。

參考文獻：

[1]郁漢琪.機床電器及PLC實驗、課程設計指導書[M].北京：高等教育出版社，2018.