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技術文章

淺談FANUC數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)的設計研究

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  數(shù)控技術是現(xiàn)代制造工業(yè)化中的重中之重,數(shù)控技術和數(shù)控裝置作為一個國家的工業(yè)基礎,它將會直接影響到國家的工業(yè)發(fā)展和工業(yè)產值,數(shù)控技術關系到一個國家在工業(yè)地位,因此加速發(fā)展先進的數(shù)控技術,加強數(shù)控設備的建設是提高一個國家在工業(yè)地位的重要方法。在數(shù)控技術中,對數(shù)控機床的電氣控制系統(tǒng)設計研究是至關重要。
 
 
  1 數(shù)控機床的簡介
 
  NC(Numerical Contro)數(shù)字控制是指用數(shù)字指令轉化為機器語言來控制機器的運轉。它主要面向控制對象有三個:設計程序對動作順序的控制;對數(shù)控機床的刀具、開關、冷卻設備等輔助功能的控制;
 
  在對加工設別的部件位移量和該加工部件對位置的控制。相比普通機床來說,數(shù)控機床有許多突出優(yōu)勢:
 
  1)在利用數(shù)控機床以加工多品種,利用數(shù)控加工可以達到加工進度快和自動化效率高的程度。
 
  2)數(shù)控機床采用的數(shù)控技術在加工同等部件時,生產質量穩(wěn)定。
 
  3)在通過數(shù)控機床加工得到的零件,在精度上有明顯的提高,可以提高零件的互換性。
 
  4)在生產過程中,由于生產時間一定,在方便管理的條件上,數(shù)控機床可以進一步提高生產的標準化。
 
  5)數(shù)控加工可以制造具有復雜外形的零件。
 
  6)在數(shù)控設備被數(shù)控技術大量控制下,可以大幅度減少熟練工人。
 
  7)加工時間一定,則生產周期可以大幅度縮短。
 
  2 未來數(shù)控技術的發(fā)展過程
 
  數(shù)控技術不僅在制造工業(yè)上得到大量使用,如今在社會的各個應用方面都起到了重要的作用。例如在IT、輕工業(yè)、汽車業(yè)等大量民生的重要行業(yè)。隨著數(shù)控技術的發(fā)展,這些行業(yè)的發(fā)展起著重要的作用。在數(shù)控技術有這幾個熱門研究方向:
 
  1)高精度,效率高加工的技術
 
  隨著機床的高性能的加工刀具日益成熟,刀具的硬度,強度有助于更快的加工零件,且隨著刀具的發(fā)展,在高精度上有著顯著的提高,因此大力發(fā)展加工技術的高精度和效率高有主于數(shù)控機床的加工周期,縮減了加工工序。
 
  2)特殊加工機床五軸聯(lián)動加工和復合加工機床的應用
 
  由于過去的五聯(lián)動加工機床的造價高,成本高,在性價比上不如三軸聯(lián)動加工機床。但在五軸聯(lián)動機床中,在對三維曲面零件的加工不僅光潔度高,并且相對三軸聯(lián)動加工機床加工速度快。并在在加工特殊零件時,更是能發(fā)揮出更高的利益,例如對立方氮化硼等超硬材料銑刀進行高速銑削淬硬鋼零件時。由于電主軸的誕生,使得在制造五軸聯(lián)動加工和復合加工機床中的復合主軸頭較為簡單,在其制造難度和造價的降低,在使用三軸聯(lián)動加工機床的廠商一逐漸轉型利用更為快捷的五軸聯(lián)動加工機床,促進在機床的發(fā)展。
 
  3)現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)所發(fā)展的主要趨勢
 
  智能、開放、共享是現(xiàn)如今數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要進程,使數(shù)控機床變得網絡化、智能化、開源化,有利于數(shù)控技術的發(fā)展。在加工過程中數(shù)控機床受到數(shù)控程序的控制,因此在控制電機的運轉參數(shù)和在前饋控制等以及在程序編程的智能化上應大力發(fā)展。在應用上可以添加人性化的智能界面,數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)在開放式數(shù)控系統(tǒng),就是可以在統(tǒng)一,*的運行平臺上對使用機床廠商和zui終的使用用戶中,是通過對數(shù)控功能的刪減或增加、集成等,形成*的系列??梢苑奖銁ui終用戶對其機床的選擇,因此成為該機床生產商的鮮明品牌,在這個需要鮮明的核心競爭力的社會里,進行對需求廠商有著充分的理解才能立足這個行業(yè)。
 
  3 數(shù)控機床電氣系統(tǒng)簡介
 
  數(shù)控系統(tǒng)的電氣系統(tǒng)是以集成電路和半導體器件為主而組成的控制系統(tǒng)電路,電氣系統(tǒng)在數(shù)控機床相當于大腦,因此數(shù)控機床在使用過程的故障一般是電氣系統(tǒng)的故障,電氣系統(tǒng)的故障又大都在機床本身的低電壓故障。
 
  4 數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)的電路設計
 
  4.1 外圍電路設計
 
  1)數(shù)控機床使用的電動機是變頻器驅動的,它的齒輪在讓電動機減速時,會受到其一些潤滑方式的阻礙。齒輪在轉動時,如果低速,對于潤滑油沒有要求,一旦超過額定轉速時,會有潤滑油用光的不測。
 
  2)通常我們應該選用比通常容量大的變頻器,當他的驅動的繞線轉子與電動機不同步時,由于繞線轉子繞組的阻抗比較小,所以選用容量大的較為安全。
 
  3)選用變頻器時,要求變頻器的連續(xù)輸出電流比較大,因為用它來驅動同步電動機時,會降低輸出容量,大概降低百分之十幾。必須比同步電動機的額定電流和牽入電流的乘機還要大。
 
  4)對于有負載的機器,它的變頻器也要選擇額定電流更大的。因為在工頻運行時,會因峰值電流出現(xiàn)電流保護現(xiàn)象,比如像壓縮機、振動機和油壓泵等機器。
 
  5)對于潛水泵的電動機選取時,我們選取的變頻器的額定電流要比潛水泵的額定電流大,因為潛水泵的額定電流比一般的額電動機的額定電流要大很多。
 
  6)有些變頻器的選取則要選用容量較大的,因為有的機器的啟動電流比較大,為了安全起見,對于這類機器的變頻器要求容量較大,比如羅茨風機和特種風機等。
 
  7)在變頻器的使用過程中,對于周圍的用電器應該采取防干擾措施。由于變頻器的使用過程中,它會產生很多干擾電磁波,這會對周圍的一些精密儀器產生干擾,所以在其周圍的精密儀器應該做好防干擾措施。
 
  8)變頻器的使用過程中還會出現(xiàn)很大的噪音,對于這個問題zui有效的解決辦法是把變頻器接地。而對于接地也是有要求的,要求接地的導線電阻和橫截面都比較小。
 
  4.2 變頻器回路設計的簡介
 
  1)主回路:為了防止變頻器影響其他的用電設備必須安裝電抗器,因為當變頻器的容量太大時,它產生的高次諧波在回路中會對好多受電設備有影響;而在變頻器的輸出位置,濾波器的安裝*,因為濾波器可以有效的減少高次諧波。
 
  2)控制回路:變頻器使用時,它的頻率是要受到控制的,所以要有工頻變頻的手動切換,電壓不能通過輸出端,所以工頻和變頻要有相互鎖定作用。
 
  4.3 對于變頻器產生的電磁干擾的降低措施
 
  為了減少對發(fā)射源的干擾,我們在安裝變頻器和電機時應該縮短兩者之間的距離;電纜的選取要選用屏蔽電纜,變頻器跟電機的連接電纜也必須采取屏蔽措施;電纜的布置,電機的電纜要單獨走線,不能與其他的電纜平行,因為變頻器輸出的變化電壓會產生電磁干擾;信號線的選取,應該全部使用屏蔽雙絞線,特殊的要用三芯電纜。
 
  5 總結
 
  通過對數(shù)控技術深度研究,我們發(fā)現(xiàn)數(shù)控技術在數(shù)控設備有著重要的作用,尤其是其中電氣控制系統(tǒng),因此我們對其進行設計研究將會促進國家在制造業(yè)起到至關重要的作用。我們國家在進行數(shù)控機床的電氣控制系統(tǒng)的設計研究中將會在未來大幅度提高我國的制造業(yè)。

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