基于MK2數控車床設計（電氣設計）

孔曉飛 張曉光

摘? 要：本課題制作的基于MK2數控車床的教具，不僅能幫助學生更好地學習數控車床的相關知識，提高學生的動手實踐能力，同時也是教師的得力助手，老師在講解數控車床的相關內容的時候，方便學生能全方位的查看數控機床的結構，可以讓學生能具體的看到數控車床加工過程，使學生對數控車床有更準確的認識;在使用過本教具后在去進行數控車床的實訓課時就會比較輕松、高效。

關鍵詞：數控車床;MK2控制器;CNC控制器

1 概述

1.1 研究目的與意義

從生產技術上，新的生產技術層出不窮，也就會不斷提出新的要求，生產過程也就會不斷地更新，隨之更新的就是機床電氣的控制裝置。從傳統的手動控制到現在的自動控制，控制方式在不斷地更新;在控制功能上，從簡易到復雜;操控上，由笨重到輕便;控制原理由單一的有觸電硬接點的繼電器控制系統轉為以微小處理器為中心的軟控制系統。所以，本課題制作的基于MK2數控車床的教具，不僅能幫助學生更好地學習數控車床的相關知識，提高學生的動手實踐能力，同時也是教師的得力助手，老師在講解數控車床的相關內容的時候，方便學生能全方位的查看數控機床的結構，可以讓學生能具體的看到數控車床加工過程，使學生對數控車床有更準確的認識;在我們數控機床實訓課的時候通常是5人左右一組，每位學生的實際操作時間非常有限，本教具的使用也可緩解實訓教學的壓力，提高學生的實踐能力。

傳統的加工方式比較繁瑣、安全性能低，效率低，數控技術與數控機床的產生改變了這一現狀，實現了自動化加工，其中以眾多品種和小批量的產品使用最為普遍。

1.2 國內外研究現狀

數控技術飛速的發展，也使數控技術有了很大的變化。在集成化基礎上也從傳統的模式發生了很大改變，傳統的都比較笨重、復雜，但現在的數控系統正在向更薄、更小的方向發展;計算機技術不斷發展，也給數控系統帶來了很大的沖擊，更好高科技技術的應用使得數控系統正在實現更加高速度、更高精度、更加高效的控制，運用更便捷的反饋系統，使得在實際加工過程中，可以自己修改程序，自己調節相應的參數，出現問題時可依賴反饋系統進行提示，通過相應提示可進行智能化處理問題;在運用網絡基礎上，CAD/CAM與數控系統他們實現了全部的自動化。

2 數控車床電氣設計的方案

在數控機床的整體電氣設計中，控制系統的設計是整個設計最為核心的部分。

控制系統是整個數控機床電氣設計的核心。控制系統的簡潔與合理，關乎整個數控機床電氣設計便捷性。數控機床的電氣設計的各種功能都在控制系統的統一協調下實現，其中，控制系統地設計思路也決定了數控機床電氣設計的布局與功能特點。

控制器軟件的設計充分利用控制器的先進功能，友好的用戶界面。配置選項允許最大的靈活性。刀具傳感器功能提供刀具長度自動檢測。

通過MK2控制器內部運動和電腦以及各種輸入和輸出來控制驅動電機、手輪等設備，它從計算機軟件接收指令，然后將這些指令轉換成時控的電信號，對所有功能進行控制。因此，也就完成了自動加工。

3 基于MK2數控車床電氣設計的電路設計

3.1 MK2主板的結構示意圖

MK2主板是整個數控機床電氣設計的核心，對整個控制系統的設計尤為重要，下圖是MK2主板的結構示意圖。

在上圖中CTRL MPG 手輪接口，接通后可實現用手輪對數控機床的X、Z方向進給的控制;右下端接按鈕，外部信號傳給MK2主板可實現機床啟動、停止、暫停、急停的功能;USB接口可實現用電腦對數控機床所有功能進行控制，左下端的外接電源，是實現對MK2主板的供電;上端的X、Z接口是實現對X軸步進電機驅動器與Z軸步進電機驅動器的控制。在數控車床的加工過程中，完成審圖和對刀后，要根據圖紙進行相應的編程同時考慮合適的加工工藝，接下來，把相應的程序，這個程序是由CAXA數控車生成的，再通過數控系統對相應信息的分發和處理，通過工件與刀具之間的相對運動，完成所需零件的加工。

3.2 電器柜布局設計

根據數控機床的原理及各元器件布置的要求，設計數控機床電器柜時要綜合考慮以下因素：

（1）在同一組件中電器元件的布置應注意將發熱元件安裝在電氣控制柜的上部或后部，但要把熱繼電器放在下面，因為熱繼電器的輸出線端直接與電動機相連，為了方便接線，進線端與接觸器直接相連接，這時也好接線同時走線也最短，同時便于散熱。

（2）為了防止發生干擾，應將強電與弱點分開。

（3）要把那些需要經常檢修、調整的電器元件安裝在適當的位置，不宜過高也不能過低，人要操作的開關也要放在適當且便于操作的位置。

（4）電器元件的設計應考慮安全間隙，保證各元器件的安裝不會發生沖突，整體設計還要保證一定的整潔性，所以很多時候就會采用線槽配線，同時還要把外形尺寸與結構類似的元器件放在一起，這樣做可以方便接線與配線。

（5）各電器元件的位置確定以后，就可以進行畫電器布置圖。在一些大型電氣柜中的電器元件，最好是在兩個安裝橫梁之間，這樣，可減輕柜體重量，節約材料，同時也比較好安裝，所以在設計時要計算安裝的尺寸。

（6）在電器柜的布置圖設計中，還要根據各個部件進出線的數量、采用導線規格及出線位置等，選擇進出線方式及接線端子排、連接器或接插件，在設計好各個元件與整體布局后，并使其按照一定的順序結合實際情況進行排線，最終完成數控機床的電氣布局圖。

參考文獻

[1]鄧三鵬.現代數控機床故障診斷與維修[M].北京：國防工業出版社，2012.8

[2]孫宏昌.華中數控系統裝調與實訓[M].北京：機械工業出版社，2012.1

[3]魏杰.數控機床結構[M].北京：化學工業出版社，2009.

[4]方承遠.許廖，王炳實.工廠電氣控制技術[M].機械工業出版社，2006.

[5]李清新.伺服系統與機床電氣控制[M].北京：機械工業出版社，1994.

基金項目：天津職業技術師范大學天津市級大學生創新創業訓練計劃資助（201710066041）。