加工中心的電氣控制系統(tǒng)與三菱數(shù)控的研究
2019-6-24 來源：沈機（上海）智能系統(tǒng)研發(fā)設計有限公司 作者： 鐘一鳴 艾明旺
【摘要】在數(shù)控機床的電氣控制系統(tǒng)中，應用非常廣的 PLC 控制系統(tǒng)有兩種，一種為西門子系統(tǒng)，另一種為三菱系統(tǒng)，三菱控制系統(tǒng)也在加工中心中應用，它的設計方案，電氣控制系統(tǒng)、數(shù)控 PLC 都是非常重要的組成部分，電氣控制系統(tǒng)有主軸的控制系統(tǒng)、進給系統(tǒng)，還有其他潤滑、尾座等控制，還有對機床參數(shù)部分的設置，后期數(shù)控系統(tǒng)與機床的調試，最后設計出符合要求的電氣控制系統(tǒng)。
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【關鍵詞】設計方案；電氣控制系統(tǒng)；數(shù)控 PLC
1 、設計方案
數(shù)控加工中心的電氣控制系統(tǒng)的組成包括數(shù)控裝置（CNC），主軸控制系統(tǒng)、冷卻控制系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)等，如圖 1。
圖 1 加工中心的電氣組成
以上這些控制系統(tǒng)的組成，將加工中心的性能和功能得到實現(xiàn)，這個系統(tǒng)中的控制線路與普通的機床是有分別的，因為在系統(tǒng)控制中增加了 CNC 控制系統(tǒng)，這個是實現(xiàn)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(shù)控裝置之間的紐帶，是將它們之間的信號進行傳遞的系統(tǒng)，控制系統(tǒng)中采用三菱系統(tǒng)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(wěn)，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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)
（1）供電系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)，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(yōu)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(tǒng)與主軸控制系統(tǒng)基本相同，只是最終的控制執(zhí)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(shù)據(jù)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(tǒng)，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(tǒng)，在加工中心設備中離不開液壓系統(tǒng)，控制這個系統(tǒng)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(shù)控PLC
加工中心的數(shù)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(tǒng)，通過機床控制電路中的 I/O 點數(shù)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(tǒng)與計算機控制不同，PLC 在對程序進行執(zhí)行時候，是按照存儲地址號遞增的方向順序逐條執(zhí)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(zhí)行和輸出刷新。輸入采集是在 PLC 程序執(zhí)行之前，是將輸入信號，寄存輸入到映像寄存器中，程序執(zhí)行是對寄存器中的數(shù)據(jù)進行運算，輸出刷新是執(zhí)行完成之后的動作，主要反映在驅動執(zhí)行端上。
4 、結語
機床以及加工中心的出現(xiàn)，目的是為了能減輕工人的勞動強度，提高生產(chǎn)效率，最終的目的是實現(xiàn)加工自動化，數(shù)控機床是通過將數(shù)控技術應用在機床上，實現(xiàn)機床本身和機床與機床、機床與流水生產(chǎn)線之間的聯(lián)動生產(chǎn)，而數(shù)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(wěn)性更好，可以滿足很多領域零件的加工。
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