关于机床的电气控制系统设计与维护

机床一般由机械设备与控制装置（系统）两大部分组成。机械设备一般由三个基本部分组成，即工作机构、传动机构及原动机。当原动机为电动机时，也就是说，由电动机通过传动机构带动工作机构进行工作时，这种拖动方式称为电力拖动。机床电力拖动（又称电力传动或电气传动）就是指以电动机为原动机驱动机床机械设备工作的系统之总称。它的目的是将电能转变为机械能，实现机床机械设备的起动、制动、停止以及速度调节，完成各种机床生产工艺过程的要求，保证机床生产过程的正常进行。

在机床加工过程中，为了实现机床加工过程自动化的要求，电力拖动不仅包括拖动机床机械设备的电动机，而且包含控制电动机的一整套控制系统，也就是说，机床电力拖动是和由多种控制元件组成的自动控制系统紧密地联系在一起的。如图1-1所示，人们总是把电动机以及与电动机有关联的传动机构合并在一起视为电力拖动部分；把满足加工工艺要求使电动机起动、制动、反向、调速等电气控制和电气操纵部分视为电气控制部分，或称为电气自动控制装置（系统）。

图1-1 机床的电气控制(www.xing528.com)

从机床加工生产的要求来说，机床电力拖动控制系统所要完成的任务，从广义上讲，就是要使机床生产设备、机加工生产线、车间、甚至整个工厂都实现自动化。从狭义上讲则是专指控制电动机驱动机床设备实现加工产品数量的增加、质量的提高、生产成本的降低、工人劳动条件的改善以及能量的合理利用等。随着机床加工工艺的不断发展，对机床电力拖动控制系统也提出了越来越高的要求。例如，一些精密机床要求加工精度达百分之几毫米、甚至几微米，即要求控制高精度；重型镗床为保证加工精度和表面粗糙度要求在极慢的稳速下进给，即要求在很宽的范围内调速；龙门刨床的往返式工作台及其辅助机械，操作频繁，要求在不到1s的时间内就能完成从正转到反转的过程，即要求能迅速地起动、制动和反转；对于摇臂钻床的摇臂、卧式镗床的镗头架、龙门刨床的横梁等机床的升降机构，则要求起动和制动平稳，并能准确地停止在给定的位置上；对于大型复杂组合机床或加工中心的各机架或各分部，则要求各机架或各分部的转速保持一定的比例关系进行协调控制；为了提高效率，由数台或数十台机床设备组成的全自动加工生产线则要求统一群控和集中管理；……诸如此类的要求，都是靠电动机及其控制系统和机械传动装置来实现的。

因此，机床电力拖动及控制系统设计是实用机床设计中必不可缺少的重要组成部分，它要满足机床的总体技术方案要求。机床电力拖动及控制系统设计所涉及的内容也特别广泛。

机床的种类繁多，其控制装置（包括传统电气控制与现代PLC控制、计算机数控等）也各不相同，但任何机床电气控制装置的设计原则都是相同的：第一，设计应满足机床设备对电控提出的要求，这些要求包括控制方式、控制精度、自动化程度、响应速度等，在电控原理设计时要根据这些要求制订出总体技术方案；第二，设计应满足机床本身的制造、使用和维护等需要，全套机床的造价要经济，结构要合理，这些问题应在机床电气控制装置的工艺设计阶段予以充分的考虑；第三，设计应与时俱进，尽可能地采用当今世界出现的高新技术，与国际先进技术同步和接轨，使国产机床不落后。机床电气控制系统的设计就是根据机床机械设备和加工的工艺过程，设计出合乎要求的、经济合理的电气控制线路；并编制出设备制造、安装和维修使用过程中必需的图样和资料，包括传统电气原理图（PLC控制梯形图、计算机数控等程序）、安装图和接线图以及设备清单和说明书等。由于设计是灵活多变的，即使是同一功能，不同人员设计出来的线路结构也可能完全不同。因此，作为设计人员，应该随时发现和总结经验，不断丰富自己的知识，开阔视野和思路，才能做出最优秀和技术先进的设计。