机床电气控制系统
机床电气控制系统设计
02
机床电气控制系统设计基础
电气元件与电路设计
电气元件选择
根据机床的功能需求，选择合适的电气元件，如电机、传感器、开关等。
电路设计
根据机床的工作流程和元件特性，设计合理的电路图，确保各元件能够正常工 作并实现所需功能。
控制系统架构与原理
控制系统架构
确定控制系统的整体架构，包括硬件和软件部分，明确各部 分之间的连接和通信方式。
传感器与执行器配置
传感器配置
传感器是检测机床状态和工件参数的重要元件。需要根据机床的工艺要求和检测需求， 选择合适的传感器类型和规格，并合理布置传感器的位置。需要考虑传感器的测量精度
、稳定性和可靠性等参数。
执行器配置
执行器是控制机床运动和动作的重要元件。需要根据机床的运动特性和控制要求，选择 合适的执行器类型和规格。需要考虑执行器的动作精度、响应速度和可靠性等参数。
优化目标
提高机床电气控制系统的性能和稳定性，降低能 耗和生产成本。
实践案例
介绍实际中应用的系统优化案例，如某型数控机 床的电气控制系统优化实践等。
ABCD
优化方法
包括硬件优化和软件优化两个方面，如改进电路 设计、选用高性能元件、优化算法等。
效果评估
对系统优化后的效果进行评估，包括性能提升、 能耗降低等方面的数据对比和分析。
发展历程与趋势
发展历程
机床电气控制系统经历了从传统继电器控制到可编程逻辑控制器（PLC）、单片 机控制，再到计算机数控（CNC）的发展历程。
发展趋势
随着信息技术和智能制造技术的不断发展，机床电气控制系统正朝着智能化、网 络化、高精度和高效率的方向发展，未来将更加注重人机交互、自适应控制、远 程监控等方面的技术应用和创新。
机械《机床电气控制》教案
机械《机床电气控制》教案一、教学目标1. 了解机床电气控制的基本概念和组成。
2. 掌握机床电气控制系统的常见故障分析与维修方法。
3. 熟悉各种机床电气控制元件的作用和应用。
4. 能够独立完成机床电气控制系统的安装与调试。
二、教学内容1. 机床电气控制的基本概念和组成1.1 机床电气控制系统的定义1.2 机床电气控制系统的组成要素1.3 机床电气控制系统的分类2. 机床电气控制元件2.1 电源元件2.2 控制元件2.3 执行元件2.4 保护元件3. 机床电气控制电路3.1 简单机床电气控制电路3.2 复杂机床电气控制电路4. 机床电气控制系统的故障分析与维修4.1 故障分析方法4.2 故障维修流程4.3 常见故障案例分析5. 机床电气控制系统的安装与调试5.1 安装前的准备工作5.2 安装步骤与注意事项5.3 调试方法与流程三、教学方法1. 讲授法：讲解基本概念、原理、结构和维修方法。
2. 案例分析法：分析实际故障案例，提高学生分析问题和解决问题的能力。
3. 实操演示法：演示机床电气控制系统的安装与调试，增强学生的实践操作能力。
4. 小组讨论法：分组讨论故障案例，培养学生的团队合作意识。
四、教学资源1. 教材：《机床电气控制》2. 课件：机床电气控制基本概念、原理、结构和维修方法3. 视频资源：机床电气控制系统的安装与调试实操演示4. 故障案例：提供一批实际故障案例供学生分析五、教学评价1. 平时成绩：考察学生的出勤、课堂表现和作业完成情况。
2. 实操考核：评估学生在实操过程中的操作技能和解决问题的能力。
3. 故障分析报告：评估学生对故障案例的分析能力和维修水平。
4. 期末考试：考察学生对机床电气控制基本概念、原理和结构的掌握程度。
六、教学安排1. 课时：共计32课时，包括理论教学和实践教学。
2. 教学计划：第1-8课时：讲解机床电气控制的基本概念和组成第9-16课时：介绍机床电气控制元件的作用和应用第17-24课时：分析机床电气控制电路的结构和功能第25-32课时：讲授机床电气控制系统的故障分析与维修方法，并进行实操演示七、教学重点与难点1. 教学重点：机床电气控制的基本概念和组成机床电气控制元件的作用和应用机床电气控制电路的结构和功能机床电气控制系统的故障分析与维修方法2. 教学难点：机床电气控制电路的分析与设计机床电气控制系统的故障诊断与维修技巧八、教学过程1. 导入：通过引入实际案例，引发学生对机床电气控制系统的兴趣。
数控机床电气控制系统的组成
数控机床电气控制系统的组成在今天这个科技飞速发展的时代，数控机床可谓是工业界的“明星”。
想象一下，机器自动精准地完成各种复杂的加工任务，简直让人惊叹不已！不过，要让这些机床跑起来，可少不了它们的电气控制系统。
今天咱们就来聊聊这个神秘又有趣的系统，看看它到底是由哪些“拼图”组成的。
1. 数控系统1.1 控制器数控机床的核心，非控制器莫属。
就像是机器的大脑，负责处理所有的数据和指令。
控制器能接收来自计算机的程序，分析出机器应该怎么动，真的是个小天才！想象一下，你给它发个指令，它立马就能做出反应，分分钟就能把一块金属变成你想要的形状。
控制器的“聪明才智”让机器变得活灵活现，不再是个死板的工具。
1.2 操作面板再说说操作面板，这可是人机互动的“桥梁”。
操作面板就像是机器的脸，让操作员能轻松地与它沟通。
通过触摸屏、按钮等，操作员可以设置参数，查看状态，甚至手动控制机器。
试想一下，当你在操作面板前，轻轻一按，机床就开始转动，那感觉就像是在指挥一场音乐会，简直爽歪歪！2. 驱动系统2.1 电动机驱动系统是数控机床的动力源泉，而电动机就是这其中的“大力士”。
这家伙负责将控制器的指令转化为实际的运动，没它可不行。
电动机有各种类型，比如步进电动机和伺服电动机，每种都有自己的拿手绝活。
就像在打游戏，不同角色有不同的技能，而电动机就是为机床“加油”的那一位，让它能快准狠地完成各种任务。
2.2 驱动器接下来是驱动器，它就像电动机的“教练”，负责控制电动机的运行状态。
驱动器会根据控制器发来的信号，调整电动机的转速和方向，确保机床始终在正确的轨道上前行。
想象一下，如果电动机是个跑步运动员，那驱动器就是在旁边不停喊着“加油”的教练，让运动员能发挥出最佳水平，争取到达终点。
3. 反馈系统3.1 传感器反馈系统可是数控机床的“眼睛”，它的好坏直接影响到加工的精度。
传感器负责实时监测机床的运行状态，捕捉位置、速度等信息，然后把这些数据反馈给控制器。
《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。
机床电气控制系统
常开（动合） 常闭（动断） 触点 触点
三、接近开关
接近开关又称无触点行程开关，它是一种非接触型的检 测装置。 1、作用：可以代替行程开关完成传动装置的位移控制 和限位保护，还广泛用于检测零件尺寸、测速和快速自 动计数以及加工程序的自动衔接等。 2、特点：工作可靠、寿命长、功耗低、重复定位精度 高、灵敏度高、频率响应快以及适应恶劣的工作环境等。 3、分类： 高频振荡型 按工作原理分为 电容型 永久磁铁型 霍尔效应型
二、行程开关
• 作用：用来控制某些机械部件的运动行程和位置 或限位保护。 • 结构：行程开关是由操作机构、触点系统和外壳 等部分成。 • 分类： 直杆式
按结构分为 旋转式 单轮旋转式 双轮旋转式
行程开关结构与按钮类似，但其动作要由机械撞击。 未撞击 撞击
(a)外形图
(b)示意图
• 行程开关的选择 在选择行程开关时，应根据被控制电路的特点、要 求、生产现场条件和触点数量等因素进行考虑。 常用的行程开关有LX19、LX31、LX32、JLXK1等系列 产品。 • 符号 SQ SQ
2.1.1 概述
• 对电能的生产、输送、分配和使用起控制、调节、检测、 转换及保护作用的电工器械称电器。 • 工作在交流电压1200V，或直流电压1500V及以下的电路 中起通断、保护、控制或调节作用的电器产品叫做低压电 器。
一、低压电器的分类
1.按用途分类 控制电器：用于各种控制电路和控制系统 的电器，如接触器、继电器等。 主令电器：用于自动控制系统中发送控制 指令的电器，如按钮、行程开关等。 保护电器：用于保护电路及用电设备的电 器，如熔断器、热继电器等。 配电电器：用于电能的输送和分配的电器。 如低压断路器、隔离器、 执行电器：用于完成某种动作或传动功能 的电器，如电磁铁、电磁离合器等。
机床电气控制与PLC
案例二：加工中心的电气控制与PLC应用
加工中心是一种多功能的机床， 具有钻孔、铣削、攻丝等多种加
工能力。
PLC在加工中心的电气控制中同 样发பைடு நூலகம்着关键作用，能够实现多 轴联动、高精度加工和自动化生
产。
PLC通过接收来自操作面板和数 控系统的指令，控制加工中心的 各个轴电机的运动，实现高精度
的加工和自动化生产。
未来发展方向
未来机床电气控制技术将进一步向智能化、网络化、柔性化方向发展，以满足更加多样化 的加工需求。同时，随着物联网、大数据等新技术的应用，机床电气控制将更加智能化和 自适应。
展望
技术进步与创新
未来机床电气控制技术将继续在智能化、高效化、自动化方面取得突破，推动制造业的转型升级。同时，技术的不断 创新将为机床电气控制带来更多的可能性，如新型传感器、执行器、控制算法等的应用将进一步提高机床的性能。
安全。
机床电气控制系统的功能
控制功能
根据输入的程序和指令，控制 机床的各个运动轴按照预定的
轨迹和速度进行加工。
检测功能
通过各种传感器检测机床的运 行状态和加工过程中的各种参 数，如温度、压力、位置等。
诊断功能
对机床的运行状态进行实时监 测，及时发现并处理故障，确 保机床的稳定运行。
维护功能
根据监测数据和运行状态，对 机床进行预防性维护和保养，
VS
意义
随着工业自动化的发展，机床电气控制与 PLC的应用越来越广泛。研究机床电气控 制与PLC对于推动工业自动化技术的发展 、提高生产效率和产品质量、降低能耗和 排放等方面都具有重要的意义。同时，对 于相关企业和机构来说，掌握机床电气控 制与PLC技术也是实现转型升级和可持续 发展的重要手段。
第1章 数控机床电气控制概述
第1章数控机床电气控制概述
图1-5开环控制系统结构
第1章数控机床电气控制概述 （2）闭环控制系统 闭环控制系统的机床上安装有检测装置，直接对工作台的位移量 进行检测，当数控装置发出进给指令信号后，经伺服驱动系统使工 作台移动时，安装在工作台上的位置检测装置把机械位移量变为电 量，反馈到输入端与输入设定指令信号进行比较，得到的差值经过 转换和放大，最后驱动工作台向减少误差的方向移动，直到误差值 消除停止移动。闭环系统具有很高的控制精度。图1-6为闭环数控 系统的结构图
第1章 数控机床电气控制概述
第1章 数控机床电气控制概述
• • • • • 1.1数控机床电气控制系统的组成及特点 1.2数控机床的分类及性能指标 1.3数控机床电气控制系统发展 1.4数控机床自动控制基础 思考题与习题
第1章数控机床电气控制概述
第1章 数控机床电气控制概述
1.1数控机床电气控制系统的组成及特点 • 1.1.1 数控机床电气控制系统的组成 • 数字控制（NC,Numerical Control，简称数控）技术 是用数字化信息进行控制的自动制技术，采用数控 技术的控制系统称为数控系统，装备了数控系统的机 床即为数控机床。 • 数控机床电气控制系统由数控装置（CNC, Computer Numerical Control）、主轴驱动系统、进给伺服系统、 检测反馈系统、机床强电控制系统、编程装置等几部 分组成。数控机床电气控制系统的组成如图1-1所示。
第1章数控机床电气控制概述
图1-3 数控铣床直线控制轨迹示意图
图1-2 数控钻床点位控制示意图
图1-4数控铣床轮廓加工示意图
第1章数控机床电气控制概述
（3）轮廓控制系统 轮廓控制系统又称连续控制系统，其特点是数控系统能够对两个 或两个以上的坐标轴同时进行连续控制。加工时不仅要控制起点和 终点，还要控制整个加工过程中每点的速度和位置。图1-4为数控 铣床轮廓加工示意图。 2.按工艺用途分类 （1）金属切削类数控机床 金属切削类数控机床和传统的通用机床产品种类类似，有数控车 床、数控铣床、数控钻床、数控磨床、数控镗床以及加工中心机床 等。数控加工中心是带有自动换刀装置，在一次装夹后，可以进行 多种工序加工的数控机床。
- 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)。
继电接触器控制系统
2）低压控制电器 低压控制电器主要用于电力传动控制系统。能 分断过载电流，但不能分断短路电流。
例如：接触器、继电器、控制器及主令电器等。
（2）按操作方式 1）手动电器：刀开关、按钮、转换开关 2）自动电器：低压断路器、接触器、继电器
三相异步电动机基本知识
三相笼型异步电动机由定
子和转子两个基本部分组成。 当三相定子绕组通入三相对 称电源后，在气隙中产生一 个旋转磁场，此旋转磁场切 割转子导体，产生感应电流。 流有感应电流的转子导体在 旋转磁场的作用下产生转矩， 使转子旋转。
路中起通断、保护、控制或调节作用的电器产品
3、高压电器：交流1200V以上、直流1500V以上
继电接触器控制系统
4、常用低压电器分类： （1）按使用的系统 1）低压配电电器 低压配电电器主要用于低压供电系统。当电路出
现故障（过载、短路、欠压、失压、断相、漏电等）起 保护作用，断开故障电路。 例如：低压断路器、熔断器、刀开关和转换开关等。
注意：（1）刀开关安装时，手柄要向上， 不得倒装。
（2）电源进线接在刀开关上端， 负载接在下端。
任务1-1：车床刀架快速移动的控制（电动 机点动控制）线路的安装调试
二、低压断路器 (low voltage ciruit breaker)
定义：又称自动空气断路器或称自动空气开关,是一 种既有手动开关作用又能自动进行欠压、失压、过载 和短路保护的电器。
操作 手柄
闸刀
任务1-1：车床刀架快速移动的控制（电动 机点动控制）线路的安装调试
2、刀开关文字和图形符号QS源自带熔断器不带熔断器
3、常见刀开关类型
任务1-1：车床刀架快速移动的控制（电动 机点动控制）线路的安装调试
4、选择：根据电源种类、电压等级、设备容 量及使用场合来选用。其额定电流应大于所 控制的最大负荷电流。
刀开关（又称闸刀开关）是由操作手柄、闸刀式 动触头、刀夹式静触头及绝缘底板组成，依靠手 动进行插入与脱离插座的控制。
应用：刀开关广泛应用于配电设备作隔离电源用， 也常用来直接启动小容量的异步电动机。
任务1-1：车床刀架快速移动的控制（电动 机点动控制）线路的安装调试
1. HK2系列刀开关的结构和外形图
DZ47-63系列低压断路器图
任务1-1：车床刀架快速移动的控制（电动 机点动控制）线路的安装调试
断路器DZ5系列-3
任务1-1：车床刀架快速移动的控制（电动 机点动控制）线路的安装调试
断路器DZ15系列-2
任务1-1：车床刀架快速移动的控制（电动 机点动控制）线路的安装调试
引言
1、电器(electric apparatus)的定义： 电器是一种能根据外界的信号和要求，手动
或自动地接通或断开电路，断续或连续地改变电路 参数，以实现电路或非电对象的切换、控制、保护 、检测，变换和调节用的电气设备。
简言之，电器就是一种能控制电的器件。
2、低压电器(low voltage electric apparatus)： 用于交流1200V、直流1500V级以下的电
任务1-1：车床刀架快速移动的控制（电动机 点动控制）线路的安装调试
实践操作
三相异 步电动 机点动 控制
任务1-1：车床刀架快速移动的控制（电动机 点动控制）线路的安装调试
1. 点动控制电路
动 作
闭合开关QS接通电源 按SB→KM线圈得电
过 →KM主触点闭合 →M 运转
QQS FFUU
程 松SB→KM线圈失电 →M停。
分类：单极、双极、三极、四极四种 。
作用：可用于电源电路、照明电路、电动机主电路 的分合及保护等 。 品种 ：品种繁多，典型产品有DZ10系列、DZ20 系列、3VE系列、DZ47-63系列等 。 选用：参照生产厂家产品样本介绍的技术参数进行。
任务1-1：车床刀架快速移动的控制（电动 机点动控制）线路的安装调试
三相异步电动机的符号
三相异步电动机基本知识
1、电动机的铭牌识读 2、识读定子绕组的出线端子
三相异步电动机基本知识
Y联结
U2、V2、W2短接
电动机的Y联结
Y联结示意图
三相异步电动机基本知识
△联结
U1与W2、V1与U2、W1与 V2分别短接后接电源
电动机的△联结
△联结示意图
项目一：普通车床电气控制系统的运
以各种有触点的继电器、接触器、行程 开关等自动控制电器组成的控制线路称为继电 接触器控制方式。
继电接触器控制系统
电气控制系统的组成： 1）主电路：由电动机（接通、分断、控制电动机 ）、接触器主触点等电器元件所组成。（电流大） 2）控制电路：由接触器线圈、继电器等电器元件 组成。（电流小）
任务：按给定的指令，依照自动控制系统的规律 和具体的工艺要求对主电路进行控制。
机床电气控制系统维护
引言
主要内容两大部分： 第一部分是机床的继电-接触器控制， 第二部分是PLC控制系统应用。
继电接触器控制系统
继电-接触器(Relay-Contactor)控制
继电接触器控制是一门重要的控制技术， 尤其在工业电气自动化和机床电气控制等控制 领域中应用得十分广泛。
在自动化生产线、各种功能的机械手和机 床等设备的自动控制过程中大多以电动机作为 动力。
SSBB
KKMM
KKMM
MM 3 3 ~~
主电路
控制电路
任务1-1：车床刀架快速移动的控制（电动机 点动控制）线路的安装调试
相关知识
所用低压电器 – （断路器）刀开关 – 按钮 – 熔断器 – 接触器 – 热继电器
任务1-1：车床刀架快速移动的控制（电动 机点动控制）线路的安装调试
相关知识
一、刀开关(knife switch)
行与维护
车床的操作和加工过程中有那几种运动形式
普通车床有两个主要的运动部分： ➢主轴运动 ➢进给运动
刀架正常进给 刀架快速移动（怎么实现控制的？）
任务1-1：车床刀架快速移动的控制（电动机 点动控制）线路的安装调试
任务描述：
车床有两个主要运动，一是卡盘或顶尖带动工件 的旋转运动，二是溜板带动刀架的直线运动，当刀 架与工件距离较大时，为节省辅助时间常需要刀架 快速移动。本任务以C6140为例进行介绍。车床刀 架的快移采用三相异步电动机点动来实现，该工作 任务是完成三相异步电动机的点动控制线路的设计 、安装、调试与故障排除。