论文部分内容阅读
摘 要： 在金属加工领域，加工设备的应用非常广泛，数控机床可以实现90%以上的加工，但是一些特殊零件的加工需要加工中心来实现，VMC850E是立式加工中心的其中一种设备，本文通过立式加工中心介绍，了解加工中心的性能和发展，研究分析主要电气元件，最终研究电气系统设计，实现加工中心的控制。
关键词： 立式加工中心；主要电气元件；电气系统设计
1.立式加工中心
机床的发展可以分为普通机床，数控机床。数控机床是将普通机床与数控技术相结合产生的，加工中心是数控机床的一种，数控技术主要是依托于计算机，对于数控机床的电气控制系统，是整个机床运行的前提，图1.1为数控机床电气控制原理图。
立式加工中心具有以下几点优势：
（1）高精度、高速度，加工中心的出现本身就是由于产品和零件的特殊，它可以实现精度和速度同时得到满足；
（2）智能化，加工中心可以实现加工与监控相结合的功能，通过CNC控制系统，可以针对于生产中加工环境和数据进行自行调整；
（3）柔性化，加工中心可以实现稳定、安全、可靠的无人生产情况，可以实现自动换刀，无加工零件时候实现自行停车；
（4）多主轴，零件的复杂程度决定了机床的主轴个数，现在我国国内最先进的数控加工设备是五轴联动机床，这种机床就是加工中心的一种；
（5）网络化，计算机与机床已经结合，所以机床的发展需要向着网络化方向进程，现在新型加工中心的上市已经实现网络化。
VMC850E立式加工中心是沈阳机床股份有限公司基于市场需求，独立自主研发的一款经济型机床，该机床的特点就是结合当代加工特点和制造技术，优势就是集合铣床、镗床、钻床于一体，加工精度可以达到8μm级。
2.主要电气元件
VMC850E 立式加工中心主要电气元件如下：
（1）低压断路器，这种元件是电气系统中最常见的，是对线路进行保护的，也被称为空气开关或者空气开关，是非常普遍使用的保护电器。一般常见的有塑料外壳的空气开关和小型的空气开关，前一种能承载比较大的电流。
（2）接触器，该元件常与继电器联合使用，以控制电路的分断和闭合。接触器一般控制电机，具有较强的负载能力；
（3）继电器，这种元件和接触器相似，一般使用在控制电路中，一些小电流回路，继电器的种类有很多，可以是压力、时间、温度、速度等等，一般都是根據设计的需求，自行选择。
（4）变压器，在电气控制线路中就需要有变压器， VMC850E加工中心有一个独立的较大的变压器，它的作用就是将三相380V的交流电压转变为三相220V的交流电压。
3.电气系统设计
VMC850E 立式加工中心的电气控制的设计需要先分析机床的加工原理，该机床的加工是由切屑的主运动和进给运动一起完成的，所以电气控制系统需要控制主运动，并且速度要合适，同时还要控制进给运动以得到各种不同的加工表面。
立式加工中心的加工通过刀具和工件的分析，把刀具与工件的坐标运动分割成最小位移量，控制系统中的加工程序会将一个个最小量叠加起来，最终的加工过程是刀具与工件相对运动，通过这种运动进行加工零件，如图3.1。
下图是通过二维空间的曲线分析立式加工中心的加工过程，假设加工零件的表面是曲面，也就是图中的L型曲线，如果加工出这样的曲线需要将L 分割成一段一段的距离很小直线中L0、L1、L2 ，当直线与曲线弧的误差δ很小时，在误差允许的情况下，可认为此时加工的直线就接近了曲线。由数控系统控制，计算和分配，通过△ X 和△Y 的合成，不断控制刀具连续运动，从而加工出所需要的曲线。
通过上图进行分析，当外部380V强电进入设备的时候，变压器TC2进行转变，EL1是电气柜指示灯，断路器QF10控制电柜点电路，控制电路中接触器KM1的常开触点是对加工中心的控制冷却电机进行控制。QF2、QF3、QF4 这4个空开分别用来控制冷却电机、排屑电机和液压站电机，接触器KM2的控制电机是实现控制刀具，接触器KM3的线圈是保护的作用，当失电或者伺服模块出现故障时，KM3将不会闭合，这个时候互锁，线路也不会得电，最终实现保护伺服模块。QF6、QF7、QF8共3个空开控制主轴油冷电机、贯穿刀具冷却电机和机床工作指示灯，并可以保护其电路的欠压、过载和短路等。
结论
本文的设计与分析主要是通过对立式加工中心的自动化系统和控制原理为起点，通过绘制立式加工中心的CNC控制系统电气原理图，可以实现对机床软件、系统调试与维修、安装提供设计基础，本文的电气控制系统设计中，对加工中心的控制系统、原件选择、数控加工中心操作面板，并绘制电气原理图，在对加工中心进行设计的时候，通过选取合理的元件，控制电气系统的成本，同时选取最优的元件可以实现电气控制的精准性，从而精准的控制机床的加工，确保零件的精度。
参考文献
[1]吴晓苏.数控机床结构与装调工艺.[M].北京：清华大学出版社.2010.
[2]李宏胜.机床数控技术及其应用.M].北京：高等教育出版社.2001.
[3]王爱玲.现代数控机床伺服及检测技术.[M].北京：北京国防工业出版社.2009.
[4]张万忠.可编程逻辑控制器应用技术.[M].北京：化学工业出版社.2005..
关键词： 立式加工中心；主要电气元件；电气系统设计
1.立式加工中心
机床的发展可以分为普通机床，数控机床。数控机床是将普通机床与数控技术相结合产生的，加工中心是数控机床的一种，数控技术主要是依托于计算机，对于数控机床的电气控制系统，是整个机床运行的前提，图1.1为数控机床电气控制原理图。
立式加工中心具有以下几点优势：
（1）高精度、高速度，加工中心的出现本身就是由于产品和零件的特殊，它可以实现精度和速度同时得到满足；
（2）智能化，加工中心可以实现加工与监控相结合的功能，通过CNC控制系统，可以针对于生产中加工环境和数据进行自行调整；
（3）柔性化，加工中心可以实现稳定、安全、可靠的无人生产情况，可以实现自动换刀，无加工零件时候实现自行停车；
（4）多主轴，零件的复杂程度决定了机床的主轴个数，现在我国国内最先进的数控加工设备是五轴联动机床，这种机床就是加工中心的一种；
（5）网络化，计算机与机床已经结合，所以机床的发展需要向着网络化方向进程，现在新型加工中心的上市已经实现网络化。
VMC850E立式加工中心是沈阳机床股份有限公司基于市场需求，独立自主研发的一款经济型机床，该机床的特点就是结合当代加工特点和制造技术，优势就是集合铣床、镗床、钻床于一体，加工精度可以达到8μm级。
2.主要电气元件
VMC850E 立式加工中心主要电气元件如下：
（1）低压断路器，这种元件是电气系统中最常见的，是对线路进行保护的，也被称为空气开关或者空气开关，是非常普遍使用的保护电器。一般常见的有塑料外壳的空气开关和小型的空气开关，前一种能承载比较大的电流。
（2）接触器，该元件常与继电器联合使用，以控制电路的分断和闭合。接触器一般控制电机，具有较强的负载能力；
（3）继电器，这种元件和接触器相似，一般使用在控制电路中，一些小电流回路，继电器的种类有很多，可以是压力、时间、温度、速度等等，一般都是根據设计的需求，自行选择。
（4）变压器，在电气控制线路中就需要有变压器， VMC850E加工中心有一个独立的较大的变压器，它的作用就是将三相380V的交流电压转变为三相220V的交流电压。
3.电气系统设计
VMC850E 立式加工中心的电气控制的设计需要先分析机床的加工原理，该机床的加工是由切屑的主运动和进给运动一起完成的，所以电气控制系统需要控制主运动，并且速度要合适，同时还要控制进给运动以得到各种不同的加工表面。
立式加工中心的加工通过刀具和工件的分析，把刀具与工件的坐标运动分割成最小位移量，控制系统中的加工程序会将一个个最小量叠加起来，最终的加工过程是刀具与工件相对运动，通过这种运动进行加工零件，如图3.1。
下图是通过二维空间的曲线分析立式加工中心的加工过程，假设加工零件的表面是曲面，也就是图中的L型曲线，如果加工出这样的曲线需要将L 分割成一段一段的距离很小直线中L0、L1、L2 ，当直线与曲线弧的误差δ很小时，在误差允许的情况下，可认为此时加工的直线就接近了曲线。由数控系统控制，计算和分配，通过△ X 和△Y 的合成，不断控制刀具连续运动，从而加工出所需要的曲线。
通过上图进行分析，当外部380V强电进入设备的时候，变压器TC2进行转变，EL1是电气柜指示灯，断路器QF10控制电柜点电路，控制电路中接触器KM1的常开触点是对加工中心的控制冷却电机进行控制。QF2、QF3、QF4 这4个空开分别用来控制冷却电机、排屑电机和液压站电机，接触器KM2的控制电机是实现控制刀具，接触器KM3的线圈是保护的作用，当失电或者伺服模块出现故障时，KM3将不会闭合，这个时候互锁，线路也不会得电，最终实现保护伺服模块。QF6、QF7、QF8共3个空开控制主轴油冷电机、贯穿刀具冷却电机和机床工作指示灯，并可以保护其电路的欠压、过载和短路等。
结论
本文的设计与分析主要是通过对立式加工中心的自动化系统和控制原理为起点，通过绘制立式加工中心的CNC控制系统电气原理图，可以实现对机床软件、系统调试与维修、安装提供设计基础，本文的电气控制系统设计中，对加工中心的控制系统、原件选择、数控加工中心操作面板，并绘制电气原理图，在对加工中心进行设计的时候，通过选取合理的元件，控制电气系统的成本，同时选取最优的元件可以实现电气控制的精准性，从而精准的控制机床的加工，确保零件的精度。
参考文献
[1]吴晓苏.数控机床结构与装调工艺.[M].北京：清华大学出版社.2010.
[2]李宏胜.机床数控技术及其应用.M].北京：高等教育出版社.2001.
[3]王爱玲.现代数控机床伺服及检测技术.[M].北京：北京国防工业出版社.2009.
[4]张万忠.可编程逻辑控制器应用技术.[M].北京：化学工业出版社.2005..