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【摘 要】机床电气的数控化技术具有复杂性、多样性、多变性的特点,我国在此技术方面还没有完善的、成熟的理论体系,而当今此技术又非常重要,对此技术的研究具有非常重要的意义.文章就机床电气的数控化系统的概念、特点、设计、改造与维护作了简要分析,对数控化技术有一定的指导意义.

【关 键 词】机床电气；数控化；系统

1.数控机床的概念及特点

1.1数控机床的概念

数控机床是数字控制机床的简称,是一种装有程序控制系统的自动化机床.数控机床的控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序,并将其译码,从而使机床动作并加工零件,数控机床的操作和监控全部在这个数控单元中完成,它是数控机床的大脑.数控机床一般由主机,数控装置,驱动装置,辅助装置,编程及其他附属设备组成.主机包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件,可以完成各种切削加工；数控装置包括硬件和软件,硬件部分主要包括印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等,再配合相关的软件系统,数控装置可以完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能；驱动装置包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等,在数控装置的控制下,可以通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动,完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工；辅助装置包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头,还包括刀具及监控检测装置等,可以保证数控机床的正常冷却、排屑、润滑、照明、监测等工作；编程及其他附属设备,可用来在机外进行零件的程序编制、存储等.

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1.2机床电气数控化系统的特点

加工精度高.机床电气数控化系统采用先进的技术控制,实现了硬件操作与软件控制的有效结合,能够大大减少生产过程中的失误,同时,该系统运用先进的控制系统,能够实现精确的操作控制,因此具有加工精度高的特点,具有稳定的加工质量.劳动量少,生产率高.机床电气数控化系统的精度很高,可以根据实际加工需要选择有利的加工用量,生产率一般可以达到普通机床的三到六倍；机床电气数控化系统的自动化程度高,高新科技的运用在保证甚至提高生产质量的同时,更大大减少了工人的劳动强度；机床电气数控化系统的生产具有相当大的灵活性,可以根据生产零件的变化进行控制程序的变更,也就无需返工,这样大大节省了生产的时间.技术含量高.

2.机床电气数控化系统的设计

2.1对驱动电路的设计

驱动电路设计是对驱动器采用5细分（30拍）、10细分（60拍）的方式,这个方式是在三相六拍的基础上进行的.细分后的电动机将缩小相应的步距角的倍数（如步距角为0.75的电动机,10细分后步距角变为0.075）.细分后小步进电动机的低频振荡被消除了,电动机的分辨率和运行特性也被相应的提高了,但是因为制造工艺上的误差,导致实际的变频率要稍低于理论上的分辨率的.

2.2变频器主轴的控制

主轴电机采用交流变频控制电机,由变频器进行控制.数控系统的驱动模块端子75A与15A处输出0～10V模拟电压,该电压就是变频器的指令电压.输出的转速是根据输入的电压的变化而变化的.当主轴电机需要正向旋转时,PLC的Q4.0输出高电平,继电器KA1吸合,使变频端子27短接于31,同时驱动器75A端与15端之间输出一个适应于电动机转速的模拟电压,主轴则会根据模拟电压相应的速度争相旋转.

2.3系统的操控设计

电流（转矩）控制环、速度控制环和位置控制环组成了数控机床运动坐标的电气控制.对PLC程序的处理,要遵循尽量保留原PLC程序的基本原则,只是在原程序的外围加一个转换程序,将与系统有关的部分作必要的转换,这样可以最大限度地减少工作量,并最大限度地保留了原PLC程序中的一些安全保护措施.PLC程序是进行电控设计的关键.由于不同的西门子PLC产品系统不同,功能模块也不同,因此我们在进行系统更新时要对系统功能块进行相应的处理.

3.机床电气数控化系统的改造

机床电气数控化系统要改造也就是对技术的创新,对性能、工作效率、机械精度的提高以及对自动化程度的增强.另外还有NC化,即把数显装置和数控系统装在普通机床上,把它改造成CNC机床.对数控化电气机床的诊断和修复机制也要着重改造.

4.机床电气数控化系统的维护

对操作人员来说,机床电气数控化系统具有严格的操作流程与操作规定,操作人员在使用过程中,一定要严格遵守该系统的操作流程,避免操作失误的发生.对维护人员来说,机床电气数