1.2 机床电气自动控制系统

机床要运行，一是需要动力，二是需要控制。现代机床的动力主要是由电动机来提供的，即由电动机来拖动机床的主轴和进给系统。机床的电气自动控制系统就是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，使机床实现对主轴转速和进给量的控制，按照要求加工零件，同时实现上述的各种保护、冷却、照明等系统的控制。

1.2.1 电气控制系统的组成

实现自动控制的手段多种多样，可以用电气的方法实现，也可以用机械、液压、气动等方法实现。由于现代化的金属切削机床均采用交流或直流电动机作为原动机，因而电气自动控制是现代机床的主要控制手段。即使采用其他控制方法，也离不开电气自动控制的配合，而且电气自动控制程度越高，机床的加工性能、质量和效率也越高。

由此可见，电气自动控制对于现代机床、其他机械设备及生产过程，有着极其重要的作用。

通常，电气控制系统主要包括数控系统、伺服系统、电气操纵部分、机床强电控制系统（可编程序控制器PLC和继电器—接触器控制系统），如图1-1所示。

数控系统（CNC）是电气控制系统的核心。它负责自动处理数控加工程序，并将信息分类输出。一类是进给轴的位置控制，由数控系统控制的连续数字信息送到伺服系统；还有一类是机床运行的顺序控制，由PLC实现的开关量信息送到机床强电控制系统，进而实现辅助功能、主轴转速功能等控制。这两大类控制相互协调控制机床运转，实现机床的加工过程。

伺服系统由伺服驱动器和电机组成，分为主轴伺服系统和坐标轴伺服系统。主轴伺服系统负责主轴的转速控制、主轴定向等功能。坐标轴伺服系统负责机床个坐标轴的切削进给、伺服电动机转矩和转速控制等功能。

机床强电控制系统负责机床的辅助功能控制，此外，还对各种按钮、保护开关、行程限位开关等功能进行检测和控制。在机床运行过程中，PLC在润滑、冷却、主轴换刀等系统逻辑控制中起着非常重要的作用。

开环的电气控制系统不需要反馈装置，只有在闭环系统中才使用反馈装置。反馈装置一般有两类：一类是反馈工作机械的实际移动量；另一类是反馈电动机的转动量间接反映工作机械的移动量。

1.2.2 机床电力拖动自动控制系统

生产机械一般是由三个基本部分组成的，即工作机构、传动机构和原动机。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，这种拖动方式就称为电力拖动。

一般而言，机床电力拖动自动控制系统是将电能转换成机械能，是由使机器动作的电动机、电气控制装置，以及电动机和机床运动部件相互联系的传动机构组成的。该系统可以分为两部分：电力拖动部分（包括电动机及使电动机和机床相互联系起来的传动机构）和电气控制部分。人们把电动机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启动、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，或为电气自动控制装置。

图1-2和图1-3所示为卧式车床及数控机床的示意图。电力拖动系统主要分为直流拖动和交流拖动两大类，直流拖动是以直流电动机为动力，交流拖动是以交流电动机为动力。交流拖动系统由于交流电动机结构简单、制造容易、造价低及容易维护等许多特点，在普通机床中占主导地位。直流电动机具有良好的启动、制动特性和调速性能，能在很宽的范围内进行平滑调速，所以对调速性能要求较高，20世纪80年代以前对速度要求精确控制的机床都采用直流电动机拖动系统，但直流电动机的制造工艺复杂，生产成本较高，维护较困难，可靠性较差。由于20世纪80年代以来，高性能交流调速系统的出现使得在机床上采用交流拖动的调速系统也逐年增多，打破了过去交/直流在调速上的分开格局，目前高性能交流拖动系统已逐步取代直流拖动系统。

机床电气自动控制课程，就是研究解决机床电气控制有关问题，阐述机床电气控制原理、实际机床控制线路、机床电气控制线路的设计方法及常用电气元件的选择、交/直流调速系统，以及可编程控制器等。本书只涉及最基本、最典型的控制线路及控制实例。电气自动控制是各类机床的重要组成部分，因此，对机械制造专业及机床设计人员来说应该掌握机床电气控制基本原理和方法。 qDVwPnkO87h9DufWncphuG6zuMButEpo5K4iuWLTotpb0swcpdYVcxkhXIVEMDa7