机床电气自动控制7-9
数控机床电气控制
二、数控机床的特点
（1）加工精度高，质量稳定。 （2）能完成普通机床难以完成或根本不能加工的复杂零件加工。 （3）生产效率高。 （4）对产品改型设计的适应性强。 （5）有利于制造技术向综合自动化方向发展。 （6）监控功能强，具有故障诊断的能力。 （7）减轻了工人的劳动强度，并改善了劳动条件。
第四节数控机床的产生及发展 一、数控机床的产生
5按低压电器型号分类 （1）刀开关H。 （2）熔断器R。 （3）断路器D。 （4）控制器K。 （5）接触器C。 （6）起动器Q。 （7）控制继电器J。 （8）主令电器L。 （9）电阻器Z。 （10）变阻器B。 （11）调整器T。 （12）电磁铁M。 （13）其他A。
二、低压电器的结构 （一）电磁机构
而且要求刀具由一点到另一点之间的运动轨迹为一条直线，并能控 制位移的速度。 （3）轮廓控制系统
也称连续控制系统。其特点是能够同时对两个或两个以上的坐 标轴进行连续控制。
2. 按伺服系统控制方式分类 （1）开环伺服系统
数控装置根据信息载体上的指令信号，经控制运算发出指令脉
冲，使伺服驱动元件转过一定的角度，并通过传动齿轮、滚珠丝杠 螺母副，使执行机构(如工作台)移动或转动。 （2）闭环伺服系统
（2）改变非磁性垫片的厚度。 （3）调节螺丝，可以改变初始气隙的大小。 2电磁式继电器的特性
继电器的主要特性是输入/输出特性，又称为继电特性，
二、中间继电器 中间继电器实质上是一种电压继电器，它是根据输入电压有
无而动作的，一般触点对数多，触点容量额定电流为5～10 A左右。 中间继电器体积小，动作灵敏度高，一般不用于直接控制电
其位置检测元件直接对工作台的实际位置进行检测，理论上
讲，可以消除整个驱动扣传动环节的误差、间隙和失动量，具有很 高的位置控制精度。 （3）半闭环伺服系统
CA6140普通车床电气控制线路的故障分析与排除
知识准备：CA6140型卧式车床概述
第一节：电气图 CA6140型普通车床电气控制原理图分 析
知识准备：CA6140型卧式车床概述
（一）主电路分析第一节：电气图
接触器KM1控制主轴电 动机M1的起动、运转和 接触器KM2控制冷却泵 停止，电动机M1只做正 电动机M2的起停。 转，而由摩擦离合器改 接触器 KM3控制快速移 变传动链来实现主轴电 动电动机 M3的起停 动机的正反转
（3）刀架快速移动的控制 :
快速移动电动机M3【5】采用点动控制。按下按钮SB3【13】，接触器KM3【13】 随即通电吸合，其主触点闭合，快速移动电动机M3【5】起动并运行；松开SB3 【13】，接触器KM3【13】断电释放，快速移动电动机M3停转。
知识准备：线路分析
（三）照明和信号灯电路的分析
主轴的变速是靠主轴变速箱的齿轮等机械有级调速 来实现的，变换主轴箱外的手柄位置，可以改变主轴 的转速。
知识准备：CA6140型卧式车床概述
电力拖动控制要求 第一节：电气图 进给运动是溜板带动刀具做纵向或横向的直线移动， 也就是使切削能连续进行下去的运动。所谓纵向运动是 相对于操作者的左右运动，横向运动是指相对于操作者 的前后运动。车螺纹时由于要求主轴的旋转速度和进给 的移动距离之间保持一定的比例，因此主动运动和进给 运动要由同一台电动机拖动，主轴箱和车床的溜板之间 通过齿轮传动来连接，刀架再由溜板箱带动，沿着床身 导轨做直线走刀运动。车床的辅助运动包括刀架的快进 运动与快退运动、尾架的移动以及工件的加紧与松开等。 在加工的过程中，为了减轻工人的劳动强度和节省辅助 工作时间（即提高工作效率），要求由一台单独进给电 动机拖动车床刀架的快速移动。
知识准备：线路分析
（二）控制电路分析
《电气控制与PLC应用技术》习题解答田效伍
第1章常用低压电器1-1 什么是低压电器? 常用的低压电器有哪些？答：低压电器是指使用在交流额定电压1200V、直流额定电压1500V及以下的的电路中，根据外界施加的信号和要求，通过手动或自动方式，断续或连续地改变电路参数，以实现对电路或非电对象的切换、控制、检测、保护、变换和调节的电器。
常用的低压电器有刀开关、低压断路器、转换开关、熔断器、接触器、继电器、按钮、行程开关等。
1-2 电磁式低压电器有哪几部分组成?说明各部分的作用。
答：电磁式低压电器一般由电磁机构和触头系统组成。
电磁机构是电磁式低压电器的检测部分，接受外界输入的信号，通过转换、放大与判断做出一定的反应；触头系统是执行机构，受电磁机构控制，用于输出相应的指令，实现控制的目的。
1-3 灭弧的基本原理是什么？低压电器常用的灭弧方法有哪几种？答：灭弧时可通过增大电弧长度、冷却弧柱、把电弧分成若干短弧等使电弧熄灭，灭弧装置就是根据这些原理设计的。
常用的灭弧方法有电动力吹弧、磁吹灭弧、栅片灭弧等。
1-4 熔断器有哪些用途？一般应如何选用？在电路中应如何连接？答：熔断器是一种广泛应用的简单有效的保护电器，在电路中主要用于短路保护，特殊情况下用于过载保护。
熔断器的主体是低熔点金属丝或金属薄片制成的熔体，串联在被保护的电路中。
熔断器的类型很多，按结构形式可分为瓷插式熔断器、螺旋式熔断器、封闭管式熔断器、快速熔断器和自复式熔断器等。
在选用熔断器时，应根据被保护电路的需要，首先确定熔断器的型式，然后选择熔体的规格，再根据熔体确定熔断器的规格。
1-5 交流接触器主要由哪些部分组成？在运行中有时产生很大的噪音，试分析产生该故障的原因。
答：交流接触器主要由电磁机构、主触点和熄弧系统、辅助触点、反力装置、支架和底座等部分组成。
交流接触器在运行中噪音突然急剧增大时，往往是由于交流电磁机构中铁芯端面镶嵌的短路环断路或脱落所致。
交流电磁铁由于通入的是交流电，其电磁吸力在0（最小值）～F m（最大值）之间变化。
机床电气控制习题库及答案
机床电气控制习题库工程一一、填空题1、电力拖动是指用电动机拖动生产机械的工作机构使之运转的一种方法。
2、电动机是生产机械原动机，其作用是将电能转换成机械能。
电动机按使用电源分，可分为直流电动机与交流电动机。
3、用电动机拖开工作机械来实现生产工艺过程中的各种控制要求的系统称为电气传动系统。
4、传动机构是在电动机及生产机械的工作机构之间传递动力的装置。
5、控制设备是用来控制供应电动机电能的形式及时间，使其适应生产机械需要。
6、常用的低压电器有接触器、继电器熔断器低压断路器刀开关等。
7、按照低压电器在控制电路中的作用，可以将低压电器分为控制电器与配电电器。
8、电磁机构是电磁式继电器与接触器等的主要组成组成之一，其工作原理是将电磁能转换成机械能。
9、电器的触头系统是电器的主要执行局部局部，起接通与分断的作用。
10、隔离器、刀开关的主要功能是隔离电源。
，11、控制按钮用及手动发出控制信号控制接触器、继电器、电磁起动器等。
12、目前常用的转换开关类型主要有万能组合开关与转换开关。
13、熔断器是低压配电网络与电气传动系统中用作短路保护的电器，使用时应将熔断器串联在被保护电路中。
14、熔断器主要主要有瓷插式、螺旋式、管式等类型。
15、时间继电器按其动作原理及构造不同可分为空气阻尼式、电磁式、电子式等。
按其延时方式可分为通电延时型与断电延时型两种。
16、热继电器是利用电流热效应原理工作的电器，主要及接触器配合使用，用于对三相异步电动机的过电流与断相保护。
17、热继电器自动复位的时间一般要求不大于5MIN ，手动复位时间不大于2MIN18、定子绕组为星型联结的三相异步电动机采用一般的热继电器就可以得到保护，但定子绕组为三角形联结的三相异步电动机需要采用带断相的热继电器才能获得可靠保护。
19、低压断路器又称自动空气开关，具有漏电、过电流、过载、短路、断相等多种保护功能。
20、低压断路器中，过电流脱扣器用作过电流保护，欠电压脱扣器用作欠电压保护，热脱扣器用作过载保护。
《机床电气控制》课件
1
2
3
某数控车床在运行过程中突然停机，检查发现电源故障导致系统断电。经维修后恢复正常。
实例一
某加工中心在加工过程中出现定位不准的现象，检查发现伺服电机存在故障。更换伺服电机后恢复正常。
实例二
某铣床在运行过程中出现异常声响，检查发现传动装置存在机械故障。修复传动装置后恢复正常。
实例三
感谢观看
主要用于控制机床电机的停止，使电机在切断电源后能够迅速地停止运转。
制动控制电路的作用
制动控制电路的组成
制动控制电路的工作原理
制动控制电路的注意事项
主要由电源开关、制动器、减速器等组成，通过这些元件的协同作用，实现对电机制动的控制。
当按下停止按钮时，制动器动作，电机迅速停止运转。
在制动控制电路中，应定期检查制动器的性能和可靠性，确保在需要制动时能够迅速有效地发挥作用。
主要用于调节和控制电机的转速，以满足机床加工过程中对不同转速的需求。
调速控制电路的作用
在调速控制电路中，应确保调速器的参数设置正确，同时应定期对调速器进行检查和维护，确保其性能稳定可靠。
调速控制电路的注意事项
主要由调速器、测速发电机等组成，通过这些元件的配合使用，实现对电机转速的控制。
调速控制电路的组成
实现方法、技巧
总结词
机床电气控制系统的实现可以采用不同的方法，如继电器控制、PLC控制、运动控制卡等。在实现过程中，需要注意抗干扰、稳定运行、安全保护等问题，并掌握一些实用的技巧，如优化电路设计、合理配置资源等。
详细描述
总结词：实例分析
详细描述：通过对实际案例的分析，深入了解机床电气控制系统的设计过程和实现方法。例如，某型数控机床的电气控制系统设计，包括主轴电机控制、进给电机控制、传感器检测等部分，采用PLC编程实现，具有高精度、高效率的特点。通过对该案例的深入分析，可以更好地掌握机床电气控制系统的设计与实现。
机床电气控制
机床电气控制机床电气控制，是指通过电气信号对机床的各个部件进行控制和调节的过程。
它是现代机床制造的重要组成部分，是机床自动化和智能化的实现必要手段。
机床电气控制的主要内容包括：电气传动系统、数控系统、机床保护系统等。
一、电气传动系统机床电气控制的重要组成部分是电气传动系统。
电气传动系统是指通过电气信号，对机床的电动机等执行元件进行调节，控制机床的动力输出，实现有效的加工作业。
电气传动系统分为两个部分：主轴驱动系统和进给系统。
主轴驱动系统是指控制主轴电动机的运转状态，以便实现高速、稳定的主轴转动。
当主轴电机正常工作时，它承担了机床的高精度加工和高负荷加工的任务，切削热能利用率较高，能够实现高水平的产品质量。
进给系统是指控制进给电机的转速、转矩、切削速度等参数，以实现对工件加工的控制。
进给控制系统的设计需要考虑到极限速度、车削速度、加工功率等多个参数，设置合理的控制范围和响应机制，确保加工的稳定性和安全性。
二、数控系统随着工业化和信息技术的不断发展，数控技术已经成为现代机床中不可或缺的一部分。
数控是指通过数字信号，对机床的运动、位置、加工参数进行精密控制，实现加工工艺的可编程、可执行和可监测。
数控系统主要包括CPU、执行器、编程器和显示器等。
CPU是数控系统的核心部分，是用于控制加工数据流、计算加工轨迹、调节加工参数的计算机芯片。
执行器是指数控系统中的动作控制器，用于控制机床的运动和加工过程。
编程器是用于将加工程序转换为数控程序的设备，包括数控语言、宏指令和参数化编程等。
显示器用于显示加工过程和加工结果的数控界面，包括图形界面和文字界面等。
三、机床保护系统机床保护系统是机床电气控制的重要组成部分，主要用于检测机床的运行情况和设备的状态，及时发现故障，保护设备的安全可靠运行。
机床保护系统主要包括以下几个方面：1、过流保护系统：用于检测主轴电机和进给电机的电流是否过大，超负荷时自动切断电源，保护电机和随之工件的损伤。
数控机床电气控制与PLC3.顺序控制及多地控制
顺序控制及多地控制
三相异步电动机正、反运行控制
在装有多台电动机的生产机械上，各电动机所起的作 用是不同的，有时需按一定的顺序起动或停止，这就 是电动机的顺序控制 。 对于较大型的机床而言，因加工需要，为方便加工人 员在机床多个位置均能进行操作，需要具有多地控制 功能。例如数控加工中心的面板急停开关和便携手轮 急停开关两地都能对机床实施急停功能 。
相关电器元件
中间继电器是电磁继电器的一种，在电路中主要 起到信号的传递与转换作用。中间继电器可以实 现多路控制，并可将小功率的控制信号转换为大 容量的触点动作。
常见的中间继电器外形
中间继电器的电气原理图形符号
中间继电器电气原理图形符号
时间继电器
时间继电器也称为延时继电器，是一种用来实现 触点延时接通或断开的控制电器。
热继电器的动作原理
1－推杆；2－主双金属片；3－热元件；4－导板； 5－补偿双金属片；6－静触点（动断）；7－静触点（动合）； 8－复位调节螺钉；9－动触点；10－复位按钮； 1－调节旋钮；12－支撑件；13－弹簧
顺序控制线路
顺序控制线路包括顺序起动同时停车、同时起动顺序 停车、顺序起动顺序停车等几种控制线路。
<再见>
按钮实现 顺序起动、 同时或顺 序停车控 制电路：
按钮实现顺序起动、顺序路 ：
多地控制线路
多地控制的特点是所有起动按钮（常开按钮）全部并 联在自锁触点两端，按下其中任何一个都可以起动电 动机；所有停止按钮（常闭按钮）全部串联在接触器 线圈回路中，按下其中任何一个都可以停止电动机的 工作。
常见的时间继电器外形如下：
空气阻尼时间继电器的动作原理
机床电气控制技术课程设计说明书
设计课题:
一台摇臂钻床的电气控制技术
姓 名:
罗天雄
学 院:
安徽农业大学经济技术学院
专 业:
08 机械设计制造及其自动化
班 级:
一班
学 号:
08530001
日 期 2011 年 7 月 1 日—2011 年 7 月 6 日
指导教师:
马德贵
安徽农业大学工学院机电工程系
1
目录
（2）为了适应多种形式的加工要求，摇臂钻床主轴的旋转及进给运动 有较大的调速范围，一般情况下多由机械变速机构实现。主轴变速机构与 进给变速机构均装在主轴箱内。
（3）摇臂钻床的主运动和进给运动均为主轴的运动，为此这两项运动 有一台主轴电动机拖动，分别经主轴传动机构，进给传动机构实现主轴的 旋转和进给。
（4）在加工螺纹时，要求主轴能正反转。摇臂钻床主轴正反转一般采 用机械方法实现。因此主轴电动机仅需要单向旋转。
（5）摇臂升降电动机要求能正反向旋转。 （6）内外主轴的夹紧与放松、主轴与摇臂的夹紧与放松可用机械操作、 电 气 — 机 械 装 置 ，电 气 — 液 压 或 电 气 —液 压 —机 械 等 控 制 方 法 实 现 。若 采 用 液压装置，则备有液压泵电机，拖动液压泵提供压力油来实现，液压泵电 机要求能正反向旋转，并根据要求采用点动控制。 （7）摇臂的移动严格按照摇臂松开→移动→摇臂夹紧的程序进行。因 此摇臂的夹紧与摇臂升降按自动控制进行。 （8）冷却泵电动机带动冷却泵提供冷却液，只要求单向旋转。 （9）具有连锁与保护环节以及安全照明、信号指示电路。
及显示、报警和照明要求等。 5）机电设备主要电器元件（如电动机、执行电器和行程开关等）的布置草
图。 2. 选择电力拖动与控制方案； 3. 设计电气控制原理图； 4. 选择电动机及其其它电器元件，制定电器元件明细表； 5. 绘制机电设备的电气装配图和接线图；
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 4.机床 • 数控机床的设计要求比通用机床更严格， 制造要求更精密。 • 5.检测装置 • 对于高精度数控机床来说，它的加工精度 和定位精度在很大程序上取决于检测 装置。 • 三、开环和闭环数控 • 数控机床按照对被控制量有无检测反馈装 置可以分为开环和闭环两种。
• 1.开环控制数控机床
图7-3 开环控制系统框图
图7-1 数控机床的组成
• 1.控制介质 • 控制机床工作时，不要工人去直接操作机 床，但又必须执行人们的意图，这就必须 在人和数控机床之间建立某种联系，这种 联系的媒介物称之为控制介质。
• 控制介质可以是穿孔带，也可以是穿孔卡， 磁带或其他可以贮存代码的载体。
图7-2 某机床穿孔纸带
• 图7-2为某机床存储一段程序所用的穿孔纸 带，带上有无数个孔位，某位若有孔表示 该位为“1”；无孔表示为“0”。
• (3) 减轻了劳动强度、改善了劳动条件。 • (4) 有利于生产管理。 • 目前，选用数控机床时，主要考虑以下三 种因素：单件，中小批量的生产；形状比 较复杂，精度要求高的加工；产品更新频 繁，生产周期要求短的加工。 • 二、数控机床的组成 • 数控机床一般由控制介质、数控装置、伺 服装置、机床本体以及检测装置等组成。 见图7-1数控机床框图。
图7-9 某CNC铣床系统外部设备与计算机的连接
• 它一般由输入数据处理程序、插补运算程 序、速度控制程序、管理程序和诊断程序 等组成。现分述如下：
• 1.输入数据处理程序 • 总之，输入数据处理程序一般包括下述三 项内容： • (1)输入 • 零件加工程序一般靠光电阅读机读入(亦有 从高一级的计算机输入而来)。 • (2)译码 • (3)数据处理 • 数据处理程序一般包括刀具半径补偿、速
构转动，通过 A 将速度反馈信号送到速度 控制电路，通过 C 将工作台实际位移量反 馈回去，在位置比较电路中与指令值进行 比较，用比较的差值进行控制，直至差值 消除为止。 • 3.半闭环控制数控机床 • 从图中可以看出，由于工作台没有完全包 括在控制回路内，因而称之为半闭环控制。 这种控制方式介于开环与闭环之间，精度 虽没有闭环高，调试却比闭环方便。
• 2.数控装置 • 数控装置是数控机床的控制中枢，是普通 数控机床中一般由输入装置、存储器、控 制器、运算器和输出装置组成。 • 3.伺服装置 • 伺服装置的作用是把来自数控装置的脉冲 信号转换为机床移动部件的运动，使工作 台 ( 或溜板 ) 精确定位或按规定的轨迹作严 格的相对运动，最后加工出符合图纸要求 的零件。
• 工作过程是：输入的数据经过数控装置运 算分配发出指令脉冲，通过伺服装置(伺服 元件常为步进电机)使被控工作台移动。 • 2.闭环控制数控机床
图7-4 闭环控制系统框图
• 该系统框图如图 7-4所示。图中A为速度测 量元件， C 为位置测量元件。当指令值发 送到位置比较电路时，此时若工作台没有 移动，则没有反馈量，指令值使得伺服机
• •
• • •
线系统是指位置计数的频率)，以保证按预 定速度进给。 4.管理程序 为数据输入、处理及切削加工过程服务的 各个程序均由管理程序进行调度。 5.诊断程序 诊断程序可以在运行过程中及时发现系统 的故障，并指示出故障的类型。 7-3 插补运算
• 数控装置根据控制介质输入的指令和数据， 用数字方式进行计算，按计算结果向机床 的各个坐标方向发出相互协调的进给脉冲， 以实现位置轨迹控制。这种计算称为脉冲 分配计算或插补运算。 • 一、逐点比较法 • 用逐点比较法插补装置控制机床，每走一 步要完成4个工作节拍： • (1) 偏差判别
图7-8 微处理 机数控系统
• 存储器用于存储系统软件 ( 控制软件 ) 和零 件加工程序，并将运算的中间结果以及处 理后的结果存储起来。 • 输入 / 输出部分包括各种类型的输入 / 输出 设备(又称外部设备)，以及输入 /输出接口 控制部件。图7-9为某CNC铣床系统中，外 部设备通过其相应的接口与计算机联接的 示意图。 • 二、CNC系统软件
图7-5 半闭环控制系统
• 4.开环补偿型数控机床 • 在具体方案中它又可分为两种形式：一是 开环补偿型；一是半闭环补偿型。开环补 偿型控制数控机床的特点是：基本控制选 用步进电机的开环控制伺服装置，附加一 个校正伺服电路。
图7-6 开环补偿型控制框图
• 7-2 计算机数控(CNC)系统 • 一、CNC系统的定义与结构 • 计算机数控系统 ( 简称 CNC 系统 ) 是在硬件 数控系统的基础上发展起来的，它用一台 计算机代替数控装置来完成数控功能。
• • •
• •
度计算以及辅助功能的处理等。 2.插补计算程序 插补是实现位置轨迹控制的一种运算。 插补计算程序是完成数控系统中插补器的 功能 ( 对点位 / 直线系统是完成位置计数与 比较线路的功能)。 3速度控制程序 速度控制程序根据给定的速度代码或每秒 毫米数，控制插补运算的频率(对点位/直
第七章 机床数字控制
• 7-1 概 述 • 一、机床数字控制技术 • 机床数字控制技术是指以数字化的信息实 现机床控制的一门技术。采用数字形式信 息控制的机床称为数字控制机床。 • 数字控制是将数控设备进行自动控制的那 些指令以数字和文字编码的方式记载在控
制介质上，经过控制计算机处理和计算后， 对各种动作的顺序、位移、以及速度等实 现自动控制的。 • 采用数控机床有以下几方面的优点： • (1) 提高加工精度，尤其提高了同批零件加 工的一致性，使产品质量稳定。 • (2) 提高生产率，一般可提高生产率3～5倍， 若使用数控加工中心机床则可提高生产率 5～10倍。
图7-7 计算机数控系统
• 由上述定义可知 CNC 系统与传统 NC 系统 的区别在于：CNC系统采用一台计算机作 • 为控制器的一部分，其组成见图7-7所示。 图中的计算机接收各种输入信息(如键盘、 面板等输入的指令信息)，执行各种控制功
Hale Waihona Puke • 能(如插补计算、运行管理等)。图7-8给出 了较详细的微处理机数控系统 (CNC) 方框 图。从图可以看出，它主要由中央处理单 元 (CPU) 、存储器、外部设备以及输入 / 输 出接口电路等部分所组成。 • 中央处理单元实施对数控系统的运算和管 理，它由运算器和控制器两部分组成。运 算器是对数据进行算术和逻辑运算的 部件。