加工中心的電氣控制系統與三菱數控的研究

鐘一鳴，艾明旺

（沈機（上海）智能系統研發設計有限公司 遼寧 沈陽 110142）

1 設計方案

數控加工中心的電氣控制系統的組成包括數控裝置（CNC），主軸控制系統、冷卻控制系統、潤滑系統等，如圖1。

圖1 加工中心的電氣組成

以上這些控制系統的組成，將加工中心的性能和功能得到實現，這個系統中的控制線路與普通的機床是有分別的，因為在系統控制中增加了CNC控制系統，這個是實現加工中心自動加工的前提，加工中心的結構組成框架如圖2。

圖2 加工中心組成框架

機床電器控制裝置是CNC與數控裝置之間的紐帶，是將它們之間的信號進行傳遞的系統，控制系統中采用三菱系統進行控制，三菱伺服驅動、三菱電機、選取這些具有以下特點：

（1）電動機的輸出功率大，加工中心的調試范圍廣并且調速中機床運行平穩，加速時間短；

（2）加工中心在工作中電動機的溫升低，不會損壞電動機、振動和噪聲小；

（3）伺服系統中采用的是滾珠絲杠，與三菱電機結合后，在傳動過程中精度高，摩擦力小。

加工中心電氣控制系統設計方案中硬件的選擇要符合對線路和電動機的過載、短路、欠電壓情況下進行保護的原則，同時在線路中要有滅弧作用。

2 電氣控制系統

（1）供電系統設計，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）主軸與進給軸伺服控制系統，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的編碼器連接在一起，而三菱電動機有一個優點就是編碼器與電機集成在一起，這時候控制器對電動機的控制精度高，進給伺服控制系統與主軸控制系統基本相同，只是最終的控制執行件不同，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據不對，那么加工零件的尺寸也將不會準確。

圖3 空開線路圖

（3）冷卻控制系統，電源通過空氣開關、開關，連接到接觸器上，最后連接在冷卻泵電動機上，接觸器是控制電動機的，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，在加工中心設備中離不開液壓系統，控制這個系統的動力裝置還是電動機，電動機控制液壓泵給液壓回路提供動力，對液壓電動機的控制與冷卻控制方式一致。

3 數控PLC

加工中心的數控PLC的配置有計算機、基本I/O單元、設定和顯示單元，選擇三菱公司的PLC系統，通過機床控制電路中的I/O點數的確定以及信號的分配，還有內部繼電器的分配，來對加工中心進行編程，加工中心編程完成后，需要進行調試。

在進行設置的時候，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控制系統與計算機控制不同，PLC在對程序進行執行時候，是按照存儲地址號遞增的方向順序逐條執行的，一直到END指令，可以將工作方式分為三種，分別為輸入采集、程序執行和輸出刷新。

輸入采集是在PLC程序執行之前，是將輸入信號，寄存輸入到映像寄存器中，程序執行是對寄存器中的數據進行運算，輸出刷新是執行完成之后的動作，主要反映在驅動執行端上。

4 結語

機床以及加工中心的出現，目的是為了能減輕工人的勞動強度，提高生產效率，最終的目的是實現加工自動化，數控機床是通過將數控技術應用在機床上，實現機床本身和機床與機床、機床與流水生產線之間的聯動生產，而數控加工中心的適應性更強、加工范圍和加工兩件的尺寸更大，加工精度和平穩性更好，可以滿足很多領域零件的加工。

[1]郁漢琪.電氣控制與可編程控制器的應用技術.[M].南京：東南大學出版社，2003.

[2]白恩遠.王俊元.孫愛國.現代數控機床伺服及檢測技術.[M].北京：國防工業出版社，2002.

[3]胡學林.可編程控制器原理及應用.[M].北京，電子工業出版社，2007.

[4]鄭風翼.圖解PLC控制系統梯形圖和語句表.[M].北京：人民郵電出版社，2006.