机床电气设计的一般内容

机床一般都是由机械和电气两大部分组成的，设计一台机床，首先要明确该机床的技术要求，拟定总体技术方案。机床的电气设计是机床设计的重要组成部分。机床的电气设计应满足机床的总体方案要求。
本文将就机床电气设计涉及的主要内容，以及电气控制系统如何满足机床的主要技术性能加以讨论。
1、机床主要技术性能，即机械运动、液压和气动系统的工作特征，以及对电气控制系统的要求。
2、机床的电气技术指标，即电气传动方案，要根据机床的结构、传动方式、调速指标，以及对起、制动和正反向的要求来确定。
机床的主运动和进给运动都有一定的调速范围要求，要求不同，则采取的调速传动方案也不同。调速性能的好坏与调速方式密切相关。中小型机床一般采用单速或双速鼠笼式异步电动机，通过变速箱传动；对传动功率较大，主轴转速较低的机床，为了降低成本，简化变速机构，可选用转速较低的异步电动机；对调速范围、调速精度、调速的平滑性的要求较高的机床，可考虑采用交流变频调速和直流调速系统，以满足无级调速和自动调速的要求。
由电动机完成机床正反向运动比机械方法简单容易，因此只要条件允许，尽可能地由电动机完成反向。传动电动机是否需要制动，要根据机床需要而定。对于由电动机实现正反向的机床，对制动无特殊要求时，一般采用反接制动，可使控制线路简化。在电动机频繁起制动或经常正反向的情况下，必须采取措施限制电动机的起制动电流。
反接制动是利用电动机三相电源交换一次相序，使其短时间产生反向转矩来实现制动，主电路接线和电动机正反转控制线路一样，所以同时采用这两种方法可以简化控制线路。
3、机床电动机的调速性质应与机床的负载特性相适应。调速性质是指转矩、功率与转速的关系。设计任何一个机床电力拖动系统都离不开对负载和系统调速性质的研究，它是选择拖动和控制方案及确定电动机容量的前提。
电动机的调速性质必须与机床的负载特性相适应。我们知道机床切削运动的主运动需要恒定功率传动，而进给运动则需要恒转矩传动。对于一些双速异步电动机，定子绕组由三角形改成星形连接时，转速由低速升为高速，功率增加很小，它们适用于恒功率传动。定子绕组低速为星形连接，而高速为双星形连接的双速电动机，转速改变时，电动机所输出的转矩保持不变，因此适用于恒转矩调速。
他励直流电动机改变电压的调速方法则属于恒转矩调速；改变励磁的调速方法是属于恒功率调速。
4、正确合理地选择电气控制方式是机床电气设计的主要内容。电气控制方式应能保证机床的使用效能、动作程序、自动循环等基本要求。现代机床的控制方式与机床结构密切相关。由于近代电子技术和计算机技术已深入到机床控制系统的各个领域，各种新型控制系统不断出现，它不仅关系到机床的技术指标与使用性能，而且也深刻地影响着机床的机械结构和总体方案。因此，电气控制方式应根据机床总体技术要求来拟定。
在一般普通机床中，其工作程序往往是固定的，使用中并不需要经常改变原有程序，可采用有触点的继电器系统，控制线路在结构上接成“固定”式的。继电器控制系统，控制电路的接通或分断是通过开关或继电器等触点的闭合与分断来进行控制的。这种系统的特点是能够控制的功率较大、控制方法简单、工作稳定、便于维护、成本低，因此现有机床控制中仍被广泛应用。
有触点的继电器控制线路就是我们前几章着重介绍的内容，它是本课程的重点内容。现在的数控机床等先进机床一般采用可编程控制器来部分代替继电器触点系统。对于可编程控制器的详细内容，本专业有另一门网上课程“可编程控制器”进行专门的介绍，可编程控制器虽可用于其它系统控制，但该技术发展的原始动因就是改善机床电气控制方法的灵活性，因此同学们应该将该门课程的学习与本课程联系起来，其部分内容应该以本课程知识为背景。
可编程控制器是介于继电器系统的固定接线装置与电子计算机控制之间的一种新型的通用控制部件。近年来机床的程序控制有很大的发展，这是由于可编程控制器可以大大缩短机床的电气设计、安装和调整周期，并且可对机床工作程序加以更改。因此采用可编程控制器以后，将使机床的控制系统具有较大的灵活性和适应性。
5、明确有关操纵方面的要求，在设计中施实。如操纵台的设计、测量显示、故障自诊断、保护等措施的要求。
6、设计应考虑用户供电电网情况，如电网容量、电流种类、电压及频率。
综上所述，机床电气设计应包括以下内容：
1、拟定电气设计任务书（技术条件）
2、确定电气传动控制方案，选择电动机。
3、设计电气控制原理图。
4、选择电气元件，并制定电气元件明细表。
5、设计操作台、电气柜及非标准电气元件。
7、编写电气说明书和使用操作说明书。
以上电气设计各项内容，必须以有关国家标准为纲领。可根据机床的总体技术要求和控制线路的复杂程度不同，以上内容可增可减，某些图样和技术文件可适当合并或增删。