數(shù)控銑床電氣控制系統(tǒng)的重要性

數(shù)控銑床是一種典型而復(fù)雜的機(jī)電—體化產(chǎn)品，按照傳動形式所采用的機(jī)件和工作介質(zhì)的不同，可劃分成電氣傳動及控制系統(tǒng)、機(jī)械傳動及控制系統(tǒng)和液壓氣壓傳動及控制系統(tǒng)三大部分。各種數(shù)控銑床的電氣傳動及控制系統(tǒng)，其基本構(gòu)成以及構(gòu)成原理是相同的。

整個電氣控制系統(tǒng)可以細(xì)分為CNC計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)和強(qiáng)電兩大部分。CNC計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)是一種專用的數(shù)控裝置，由CNC系統(tǒng)、I/O接口、驅(qū)動單元和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，是控制系統(tǒng)執(zhí)行加工的核心。數(shù)控銑床強(qiáng)電部分包括可編程序控制單元、主軸控制單元及主軸電動機(jī)、強(qiáng)電電路，以及機(jī)床電氣、速度控制單元及進(jìn)給電動機(jī)等。在此主要介紹強(qiáng)電部分。

數(shù)控銑床數(shù)據(jù)輸入裝置。數(shù)據(jù)輸入裝置是將指令信息和各種應(yīng)用數(shù)據(jù)輸入數(shù)控系統(tǒng)的必要裝置。它可以是穿孔帶閱讀機(jī)（已很少使用）、CNC鍵盤（MDl面板）、數(shù)控系統(tǒng)配備的硬盤及驅(qū)動裝置（用于大量數(shù)據(jù)的存儲保護(hù)）、磁帶機(jī)（較少使用）、PC等。

數(shù)控銑床數(shù)控裝置。數(shù)控裝置是數(shù)控銑床的中樞，它將接到的全部功能指令進(jìn)行解碼、運(yùn)算，然后有序地發(fā)出各種需要的運(yùn)動指令和各種機(jī)床功能的控制指令，直至運(yùn)動和功能結(jié)束。數(shù)控系統(tǒng)都有很完善的自診斷能力，日常使用中更多的是要注意嚴(yán)格按規(guī)定操作，而日常的維護(hù)則主要是對硬件使用環(huán)境的保護(hù)和防止系統(tǒng)軟件的破壞。

數(shù)控銑床可編程序控制器?？删幊绦蚩刂破魇菣C(jī)床各項(xiàng)功能的邏輯控制中心。它將來自CNC的各種運(yùn)動及功能指令進(jìn)行邏輯排序，使它們能夠準(zhǔn)確、協(xié)調(diào)有序地安全運(yùn)行；同時將來自機(jī)床的各種信息及工作狀態(tài)傳送給CNC，使CNC能及時準(zhǔn)確地發(fā)出進(jìn)一步的控制指令，加此實(shí)現(xiàn)對整個機(jī)床的控制。

當(dāng)代PLC多集成于數(shù)控系統(tǒng)中，這主要是指控制軟件的集成化，而PLC硬件往往在規(guī)模較大的系統(tǒng)中采取分布式結(jié)構(gòu)。PLC與CNC的集成是采取軟件接口實(shí)現(xiàn)的，一般系統(tǒng)都是將二者間各種通信信息分別指定其固定的存放地址，由系統(tǒng)對所有地址的信息狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，根裾各接口信號的現(xiàn)時狀態(tài)加以分析判斷，據(jù)此做出進(jìn)一步的控制命令，完成對運(yùn)動或功能的控制。

不同廠商PLC有同的和不同的PLC語言和不同的語言表達(dá)形式，因此，熟悉某一機(jī)床PLC程序的前提是先熟悉該機(jī)床的PLC語言。數(shù)控銑床主軸驅(qū)動。主軸驅(qū)動接收來自CNC的驅(qū)動指令，經(jīng)速度與轉(zhuǎn)矩（功率）調(diào)節(jié)輸出驅(qū)動信號驅(qū)動主電動機(jī)轉(zhuǎn)動，同時接收速度反饋信號，實(shí)施速度閉環(huán)控制。它還通過PLC將主軸的各種現(xiàn)實(shí)工作狀態(tài)通告CNC，用以完成對主軸的各項(xiàng)功能控制。

主軸驅(qū)動系統(tǒng)自身有許多參數(shù)設(shè)定，這些參數(shù)直接影響主軸的轉(zhuǎn)動特性。其中，有些參數(shù)是不可丟失或改變的，如指示電動機(jī)規(guī)格的參數(shù)等；有些是可根裾運(yùn)行狀態(tài)加以調(diào)改的，如零漂等。通常CNC中也設(shè)有主軸相關(guān)的機(jī)床數(shù)據(jù)，并且與主軸驅(qū)動系統(tǒng)的參數(shù)作用相同。因此要注意二者一致，切勿沖突。

數(shù)控銑床進(jìn)給伺服。進(jìn)給伺服接收來自CNC對每個運(yùn)動坐標(biāo)軸分別提供的速度指令，經(jīng)速度與電流（轉(zhuǎn)矩）調(diào)節(jié)輸出驅(qū)動信號驅(qū)動伺服電動機(jī)轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)機(jī)床坐標(biāo)軸運(yùn)動，同時接收速度反饋信號，實(shí)施速度閉環(huán)控制。它也通過PLC與CNC通信，通報現(xiàn)時工作狀態(tài)并接受CNC的控制。進(jìn)給伺服系統(tǒng)速度調(diào)節(jié)器的正確調(diào)節(jié)是最重要的，應(yīng)該在位置開環(huán)的條件下做最佳化調(diào)節(jié)，既不過沖又要保持一定的硬特性。它受機(jī)床坐標(biāo)軸機(jī)械特性的制約，一旦導(dǎo)軌和機(jī)械傳動鏈的狀態(tài)發(fā)生變化，就需要重調(diào)速度環(huán)調(diào)節(jié)器。

數(shù)控銑床電氣硬件電路。隨著PLC功能的不斷強(qiáng)大，電氣硬件電路的主要任務(wù)是電源的生成與控制電路、隔離繼電器部分及各類執(zhí)行電器（繼電器、接觸器），很少有繼電器邏輯電路的存作。但是一些進(jìn)口機(jī)床電氣柜中還有使用自含一定邏輯控制的專用組合型繼電器的情況，一旦這類元件出現(xiàn)故障，除了更換之外，還可以將其去除而由PLC取代，但是這不僅需要對該專用電器的工作原理有清楚了解，還要深入掌握機(jī)床的PLC語言與程序才行。

數(shù)控銑床機(jī)床（電氣部分）。機(jī)床（電氣部分）包括所有的電動機(jī)、電磁閥、制動器、各種開關(guān)等，它們是實(shí)現(xiàn)機(jī)床各種動作的執(zhí)行者和機(jī)床各種現(xiàn)時狀態(tài)的報告員。這里可能的主要故障多數(shù)屬于電器自身的損壞和連接電線、電纜的脫開或斷裂。數(shù)控銑床速度測量。速度測量通常由集裝于主軸和進(jìn)給電動機(jī)中的測速機(jī)來完成。它將電動機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速匹配成電壓值送回伺服驅(qū)動系統(tǒng)作為速度反饋信號，與指令速度電壓值相比較，從而實(shí)現(xiàn)速度的精確控制。這里應(yīng)注意測速反饋電壓的匹配連接，并且不要拆卸測速機(jī)。引起的速度失控多是由于測速反饋線接反或者斷線所致。

數(shù)控銑床位置測量。較早期的機(jī)床使用直線或圓形同步感應(yīng)器或旋旋轉(zhuǎn)變壓器，而現(xiàn)代機(jī)床多采用光柵尺和數(shù)字脈沖編碼器作為位置測量元件。它們對機(jī)床坐標(biāo)軸在運(yùn)行中的實(shí)際位置進(jìn)行直接或間接的測量，將測量值反饋到CNC并與指令位移相比較，直至坐標(biāo)軸到達(dá)指令位置，從而實(shí)現(xiàn)對位置的精確控制。

位置環(huán)可能出現(xiàn)的故障多為硬件故障，如位置測量元件受到污染、導(dǎo)線連接故障等。數(shù)控銑床外部設(shè)備。外部設(shè)備一般指PC、打印機(jī)等輸出設(shè)備，多數(shù)不屬于機(jī)床的基本配置。使用中的主要問題與輸入裝置一樣，要注意匹配。數(shù)控銑床的種類和規(guī)格、型號繁多，不同生產(chǎn)廠家的電氣連接與調(diào)試方法也有所不同，但基本的組成大同小異，主要由機(jī)床搡作臺、電氣柜和床身電氣三大部分組成。其中操作臺主要

有機(jī)床操作面板電氣、I/O單元電氣和LCD/MDI電氣，電氣柜主要有配電盤、機(jī)床I/O單元、主軸模塊和伺服模塊。數(shù)控銑床電氣系統(tǒng)連接的基本過程：首先是機(jī)床床身的連接，電氣柜配好后，可與機(jī)床本體進(jìn)行連線，繼而進(jìn)行操作臺、機(jī)床行程開關(guān)、伺服電動機(jī)等部件的接線工作。