數(shù)控機(jī)床電氣及其電氣柜的研究探討

趙志宏，徐廣樂(lè)

（沈機(jī)（上海）智能系統(tǒng)研發(fā)設(shè)計(jì)有限公司 遼寧 沈陽(yáng) 110142）

1 機(jī)床電氣系統(tǒng)

數(shù)控機(jī)床又叫NC機(jī)床，它是由控制系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電子元件、電源模塊等，數(shù)控機(jī)床的電氣控制還包含接線、PMC編程、故障和調(diào)試等。

數(shù)控機(jī)床的伺服控制系統(tǒng)的供電壓力為三相220V，同時(shí)它還有智能電源，在數(shù)控機(jī)床工作時(shí)候出現(xiàn)緊急情況，電源會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)電源，確保安全；數(shù)控機(jī)床的控制信號(hào)、位置信號(hào)、速度信號(hào)不會(huì)被干擾，原因是它們安裝在FSSB光纜上的；數(shù)控機(jī)床的電動(dòng)機(jī)編碼器是串行的。

數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)中有一個(gè)PMC系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)是機(jī)床輔助電氣自動(dòng)控制裝置，與PLC的功能相似，也是通過(guò)計(jì)算機(jī)、繼電器、定時(shí)器等原件的系統(tǒng)，它的4種地址類(lèi)型如圖1。

圖1 PMC相關(guān)地址

上圖中的實(shí)線就是PMC的輸出輸入通過(guò)I/O進(jìn)行傳輸?shù)模摼€是PMC輸入輸出在儲(chǔ)存器中的傳送。

地址的格式是通過(guò)地址號(hào)和位號(hào)進(jìn)行表示的，如圖2所示：

圖2 地址格式

圖3為某數(shù)控車(chē)床的主軸伺服驅(qū)動(dòng)電路：

圖3 主軸驅(qū)動(dòng)電路圖

采用的是3-380V電流，通過(guò)PLC數(shù)控裝置的變頻器對(duì)主軸電動(dòng)機(jī)進(jìn)行變速，通過(guò)電路圖可以看出，主軸電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和停止是通過(guò)KA1進(jìn)行控制，正反轉(zhuǎn)是通過(guò)KA2進(jìn)行控制。

2 接地與接線對(duì)策

數(shù)控機(jī)床對(duì)電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成之后，需要進(jìn)行元件和接線進(jìn)行設(shè)計(jì)，機(jī)床元件和接線是在電氣柜中的，數(shù)控機(jī)床的電氣柜在安裝和設(shè)計(jì)完成后，需要對(duì)電氣柜進(jìn)行接線設(shè)計(jì)，接線有電氣柜內(nèi)部的接線端子和外部的接地端子（如圖4），接線端子的布置主要是通過(guò)以下幾個(gè)方面進(jìn)行：

（1）交流和直流分開(kāi)，將接有直流端子和接交流端子分開(kāi)排布，可以先交流排布也可以直流排布，將交流或直流排布完成后在排另一種。

（2）在端子排布上有2個(gè)或多個(gè)點(diǎn)相通時(shí)候，要保證 點(diǎn)內(nèi)只能有一個(gè)端子；

（3）端子上邊接有的線號(hào)要與端子排上邊的接點(diǎn)一致，這樣可以方便后期的查找。

圖4 接地端子

接地端子的選擇主要是通過(guò)卡腳處的材質(zhì)，材質(zhì)為銅的是專(zhuān)用端子，反之為普通端子，導(dǎo)軌和背板通過(guò)螺釘進(jìn)行連接，并且背板要接地，但是因?yàn)橹虚g轉(zhuǎn)接會(huì)增加電阻，可以將接地端子排完之后，特殊引出一天粗的接地線。

接地的意義在于可以對(duì)電氣柜提供一個(gè)等電位或電位面，接地的方式如下：

（1）單點(diǎn)接地，這種接地方式是通過(guò)將接地線串聯(lián)在一起，通過(guò)一根接地線，這種方式有點(diǎn)在于頻率較低、接地阻抗不大，缺點(diǎn)是會(huì)產(chǎn)生共阻抗干擾；

（2）單點(diǎn)并聯(lián)，這種接線不會(huì)受其他電路影響，在實(shí)際接地中，與單點(diǎn)接地并用；

（3）多點(diǎn)接地，這種接地方式比較省力，就是將接地電路接在最近的一個(gè)接地金屬上，這種接地方式不容易產(chǎn)生共阻抗干擾。

3 調(diào)試

機(jī)床電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成，電氣柜設(shè)計(jì)完成之后，需要對(duì)對(duì)其進(jìn)行試驗(yàn)，如果出現(xiàn)故障，需要進(jìn)行調(diào)試。

機(jī)床電氣系統(tǒng)的調(diào)試主要是機(jī)床的工作調(diào)試，然后反推是元件故障還是系統(tǒng)設(shè)計(jì)缺陷，調(diào)試通過(guò)以下幾個(gè)方面進(jìn)行：

（1）主軸系統(tǒng)檢驗(yàn)，啟動(dòng)主軸，檢查主軸的正反轉(zhuǎn)，工作正常說(shuō)明元件和線路正常；

（2）進(jìn)給系統(tǒng)調(diào)試，這個(gè)是檢驗(yàn)機(jī)床的坐標(biāo)移動(dòng)、伺服系統(tǒng)，還有通過(guò)點(diǎn)動(dòng)進(jìn)行檢驗(yàn)機(jī)床移動(dòng)精度；

（3）綜合系統(tǒng)調(diào)試，通過(guò)工件的加工進(jìn)行機(jī)床整體檢測(cè)，檢驗(yàn)機(jī)械反饋、主軸與進(jìn)給的配合、補(bǔ)償系統(tǒng)的精度，從而檢驗(yàn)機(jī)床的性能和電氣柜及其元件的性能。

4 結(jié)語(yǔ)

數(shù)控機(jī)床在現(xiàn)代加工領(lǐng)域有著舉足輕重的地位，數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)中有CNC、PLC、伺服系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，這些控制系統(tǒng)的接線和控制元件都是在機(jī)床電氣柜內(nèi)部，如何實(shí)現(xiàn)機(jī)床電氣柜長(zhǎng)久使用的壽命，和內(nèi)部元件的控制精度，避免機(jī)床加工過(guò)程中出現(xiàn)故障，綜合設(shè)計(jì)電氣柜，確保電氣系統(tǒng)的調(diào)試，提高機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)連續(xù)可靠。

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