数控机床电气控制电路设计
数控机床电气控制电路设计及实例分析_郑小年(1)
证电动机的实际最高工作温度 T J 日 ] I *等 于或略小于电动机绝缘的允许 最高工
不到额定功率的, 转速越低, 输出功率
就越小 图1 中主轴电机的功率特性为
作温度T a, 即几习 兀 *
. 过载能力:电动机在运行时, 必 须具有一定的过载能力 特别是在短
期工作时, 由于电动机 的热惯性很大, 电动机在短期 内承受高于额定功率的
c ) 主轴电机容量选择还是按上述
方法
产效率降低, 另一方面电动机经常过 载下运行, 会使它过早损坏, 同时还可
能 出现启动 困难, 经 受不起 冲击负载
升或最大允许电流而报警, 说明电机
容量选小 了, 应重新选择
这里, 请读者注意, 在进给电机 主
轴 电机设计 选配时, 应该考虑这些电 机 的输 出都 包括含有某种类型的机械 环 节和元 件, 关 于增量运 动 系统的最
难 以显 著 地 加 以更 改, 远 不 如 电 气 部
分 灵 活 易 变 因此 , 数 控 机 床 的机 械 与
商 品生 产 的基 本 要 求是 以最 低 的
S e r o C o ntro l v
49
粉 步 J碑 / 价 穴士 古十 夕入 二 不
流伺服 电机 a )进给伺服电动机容量选择 电动 机 的选 择 主 要是 容 量 的选 择, 如果 电动机 的容量选小了, 一方面
的转速并 不高时, 就不 必选用 刚性 攻 螺纹功能 (5 )网络数控功能 近年来发展的数字化 网络制造是 指 利用网络技术和数字控制技术进行 产 品的加 工制造, 其基础 是网络数 控 技术 它是 各种先进制造 技术 的基 本
可 以选择直角坐标系中的二个不同平 面, 也可选择 不同视 角的三维立体, 可 以在 加工的 同时做实 时的显 示, 也 可 在机械锁定的方式下作加工过 程的快
机床电气控制线路的设计
三、热继电器的选用
– 作用：用于电动机的过载保护 – 选用依据：根据电动机的额定电流来确定其
型号与规格 IRT=（0.95~1.05）Ied
– 热继电器的整定电流值是指热元件通过的电
流超过此值的20%时，热继电器应当在 20min内动作。
– 选型：
一般情况下可选用两相结构的热继电器。 在电网严重不平衡条件下工作的电机可选用三相结构 的热继电器。 三角形接线电动机可选用带断相保护装置的热继电器。 – 下列情况 IRT=2 Ied以便保护 1．电动机负载惯性转矩非常大，起动时间长 2．电动机所带动的设备，不允许任意停电 3．电动机拖动的为冲击性负载，如冲床、剪床等 – 常用系列： JR1 JR2 JR0 JR16 JR16B：由JR0改进而来，双金属片式，有温度补偿 和断相运转保护装置。适于长期工作或间歇工作的交 流电动机。
第四章 机床电气控制线路的设计 及电气元件的选择
重点：控制线路的设计过程，元器件参数的确定。 难点：如何正确选择控制环节来满足控制要求。
继电器—接触器控制，也称常规控制或传统控制 机床组成： – 机械 – 电气
§2 机床电气设计的一般内容
一、电气设计的基本原则：
– 1．最大限度满足机床和工艺对电气控制的要求。 – 2．在满足控制要求的前提下，设计方案力求简 – 3．把电气系统的安全性和可靠性放在首位，确
数字程序控制——数控机床 – 特点：生产率高、精度高，可加工复杂零件， 发展前景广阔。
–5．明确有关操作方面的要求：
操纵台的设计、测量显示、故障自诊断、 保护措施等的要求。
– 6．设计时应考虑用户供电电网情况
电网容量、电流种类、电压、频率等。
数控机床电气控制电路设计实例
电压继电器的输入量是电路电压的大小，它根据输入电压的大 小而动作。与电流继电器类似，电压继电器也分为欠电压继电器和 过电压继电器两种。
四、时间继电器 时间继电器在控制电路中用于时间的控制。
按其动作原理可分为电磁式、空气阻尼式、电动式和电子式等； 按延时方式可分为通电延时型和断电延时型。
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
4. 按功能水平分类 （1）经济型数控系统(又称简易数控系统) 这一类型的数控系统一般为开环控制，采用的CPU为单板机或单片 机，用数码管显示或单色小液晶显示或CRT字符显示。 （2）普及型数控系统(又称全功能数控系统) 这类系统一般为半闭环控制，采用16位或32位CPU，9 in(228 6mm)单色显示器（1 in=25 4mm）。 （3）高性能数控系统 这类系统一般为全闭环控制，采用的微型计算机为32位以上的CPU， 显示器为彩色CRT或TFT液晶显示器．内存大于150 KB。
从第一台数控机床问世到现在的50多年中，数控技术的发展非 常迅速，集计算机技术、现代控制技术、微电子技术、传感检测技 术、信息处理技术、网络通信技术、液压气动技术、光电子技术以 及传统的机械制造技术为一体，得到了广泛的应用，在数控机床是 关系到国家战略地位和体现国家综合国力水平的重要基础性产业， 其水平高低和拥有量多少是衡量一个国家工业现代化的重要标志， 在国防建设上亦具有重要的战略意义。
数控机床第8章 数控机床电气控制电路设计与案例(2015-08))
图8-4 保护接地连接
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(2）工作接地
为了保证设备的正常工作，如直流电源常需要有一极接地，作为参 考零电位，其他极与之比较，形成直流电压，例如±15V、±5V、±24V 等；信号传输也常需要有一根线接地，作为基准电位，传输信号的大小 与该基准电位相比较，这类地线称工作地线。在系统中一定要注意工作 地线的正确接法，否则非但起不到作用反而可能产生干扰，如共地线阻 抗干扰、地环路干扰、共模电流辐射等等。
周德卿 2015.8
2
图8-1 某数控车床的机床主电路与继电控制电路原理图
周德卿 2015.8
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① 主电路如图8-1左半部分所示。该电路是指3相交流380V电源和起 拖动作用的电动机之间的电路，它由电源开关、熔断器、断路器或电动 机保护器的过流过压触点、热继电器的热元件、交流接触器的主触点、 电动机以及其它要求配置的电器如电源变压器、控制变压器、变频器、 交流开关稳压电源等电气元件连接而成。
在数控系统中，常用的隔离变压器有伺服变压器和控制变压器， 其产品与电气符号如图8-7所示。
图8-5 单点接地几种形式
周德卿 2015.8
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(3）屏蔽接地
为了抑制噪声，电缆、变压器等的屏蔽层需接地，相应的地线称为 屏蔽地线。在低阻抗网络中，低电阻导体可以降低干扰作用，故低阻抗 网络常用作电气设备内部高频信号的基准电平（如机壳或接地板），连 接时应标明符号“ ” 作为屏蔽地。以屏蔽电缆为例，数控系统中有很 多弱信号传输线，传输模拟信号或数字信号，如CNC到伺服驱动信号线、 编码器反馈电动机位置与速度的信号线等，它们极易受干扰必须使用屏 蔽电缆。
该电路的控制原理同典型的电动机拖动控制电路，只是控制 触点的信号来自CNC数控单元和I/0接口单元输出电路中的直流 继电器的常开（或常闭）触点，如图8-1中控制主轴电动机正、 反转的直流继电器KA1、KA2；控制刀架电动机正、反转的直流 继电器KA4、KA5等，均是由PLC相应输出接口控制的。
机床电气控制与PLC技术项目教程(S7-1200)项目2 典型普通机床电气控制线路分析
四、知识准备
知识点1 ：电气原理图的画法
1.0 常用电气图形符号和文字符号标准
电气控制系统是由许多电器元件按照一定的要求和方法 连接而成。为了便于电气控制系统的设计、安装、调试、使 用和维护，将电气控制系统中各电器元件及连接电路用一定 的图形表达出来，这就是电气控制系统图。
电气控制系统图主要包括：电气原理图、电气设备总 装图接线图、电器元件布置图与接线图。
普通车床的电气控制系统是机床的重要 组成部分，和机械液压气动等机构分工协作 共同保障机床工作。制造车间的工程技术人 员需要具备车床控制线路分析的专业能力， 以便完成电气控制系统安装与调试、故障分 析与排除等工作。
二、任务描述
现有C650型卧式车床1台。车削加工时工件进行旋转运动，由主电动机拖动；溜板箱上 带着刀架沿着导轨的直线运动为刀架的进给运动，由主轴电动机带动；车床刀架的快速移动由 一台单独的电动机拖动，采用点动控制；车削加工螺纹、切断工件等操作时要求主轴正反转运 动来实现进刀、退刀控制；按下停止按钮后，主轴停止转动。。
任务1、C650型卧式车床的主要结构和控制要求认知
任务2、 C650型卧式车床的主电路和控制电路分析
三、问题思考
1. C650型卧式车床的加工范围和控制要求有哪些？ 2. C650型卧式车床的主电路和控制电路有何区别，电力拖动方案有 哪些控制要求？ 3. 如何根据C650型卧式车床的控制要求分析其电气原理图？
C650型卧式车床的认知 C650型卧式车床的主电路、控制电路分析 辅助电路的分析
【知识目标】
1.了解电气原理图阅读和分析的步骤。 2.掌握C650型卧式车床的主要结构和运动分析。 3.熟知C650型卧式车床的电力拖动方案和控制要求。 4.完成C650型卧式车床电气控制线路分析。
CA车床电气控制线路教案
CA车床电气控制线路教案CA车床是一种常见的数控机床，其电气控制线路是整个机床的核心部分。
掌握CA车床电气控制线路是操作和维护机床的基础，下面我们将介绍一份电气控制线路的教案。
一、电气控制线路的基本原理1.电气控制线路是CA车床的核心部分，负责控制机床的运行和功能。
2.电气控制线路主要包括电源线路、控制线路、接地线路等。
3.电气控制线路的设计需要考虑机床的实际工作需求和安全性。
二、电气控制线路的组成1.主电源线路：包括主电源开关、主控电源输入端子、主控电源接地端子等。
2.控制线路：包括运动控制线路、信号控制线路、驱动控制线路等。
3.机床接地线路：用于保护机床和操作人员的安全。
4.外部控制线路：用于外部设备和机床的连接。
三、电气控制线路的基本操作1.启动电源：打开主电源开关，检查主控电源输入端子和接地端子是否连接正常。
2.运动控制：通过控制面板或外部设备，控制机床的转速、进给速度等参数。
3.故障排查：当机床出现故障时，需要检查电气控制线路是否正常。
四、电气控制线路的维护和保养1.定期清洁：定期清洁电气控制线路，防止灰尘和杂物堵塞线路。
2.定期检查：定期检查电气控制线路，确保连接端子牢固，无松动。
3.定期更换：定期更换老化和损坏的电气元件，保证机床的正常运行。
五、电气控制线路的安全操作1.操作人员必须经过培训，掌握机床的操作规程和安全注意事项。
2.操作时要佩戴防护手套、护目镜等个人防护用品，确保安全操作。
3.禁止在机床运行时触碰电路元件，避免触电危险。
六、电气控制线路的故障处理1.机床无法启动：检查主电源线路、控制线路是否正常连接，排除线路故障。
2.机床运行异常：检查电气元件是否老化或损坏，及时更换。
3.其他故障：根据实际情况进行故障排查，确保机床运行正常。
数控机床电气控制电路设计实例
24V 4.5A
S-100-24
4,5
6,7
220B
3 250V 6A 4
润滑电机
主轴风扇
VC1 2
1
24V 6.5A
S-145-24
4,5 6,7
241V
241V1
1
1
QF9 6A
QF8
6A
110A 110B
220A1 220B1
2
2
返回
图6-11 XK714A电源回路
110A
伺服强电
主轴强电
KM5
KM4
336
21 22
334
21 22
RC7 1 KM4
A1
2
A2
RC8 1 KM5
A1
2
A2
RC9 1 KM6
A1
2
A2
110B
图8-5 TK40A交流控制回路
返回
图6-6 TK40A 直流控制图
伺服强电允许 外部运行允许
伺服OK
主轴电机 正转
主轴电机 反转
刀架电机 刀架电机
正转
反转
冷却电机 开/停
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6.3 XK714A数控铣床电气控制电路
2．电源电路分析 图6-10为电源回路，图中TC2为控制变压器，原方为
AC380V，副方为AC110V、AC220V、AC24V，其中 AC110V给交流接触器线圈、电柜热交换器风扇电机； 3．控制电路分析 （1）主轴电机的控制 如图6-11、图6-12分别为交流控制回路图和直流控制回路 图。 （2）冷却电机控制 （3）换刀控制
44 0 Y0 6
Y0 0 10 0
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机床电气控制电路设计
机床电气控制电路设计引言在机床的制造过程中，电路设计起着至关重要的作用。
机床电气控制电路设计涉及到各种传感器、执行器、开关和控制器的选择和配置。
本文将介绍机床电气控制电路设计的基本原则和常用组件，并提供一些实际案例来帮助读者更好地理解。
基本原则机床电气控制电路设计的基本原则是确保系统的可靠性、稳定性和安全性。
以下是一些常见的设计原则：1.分离电源：将电源分为主电源和控制电源，以确保不会因为控制电路故障而影响整个系统的运作。
2.使用合适的传感器：选择适合机床应用的传感器，例如位置传感器、压力传感器和温度传感器等。
3.合理配置执行器：根据机床的具体要求，选择合适的执行器，例如伺服电机、步进电机和液压执行器等。
4.使用适当的开关：选择合适的开关设备，例如按钮开关、刀闸开关和继电器等，确保系统的正常操作。
常用组件PLC（可编程逻辑控制器）PLC是一种专门用于工业控制的计算机设备，能够根据预定程序来控制机床的操作。
PLC通常由中央处理单元（CPU）、输入/输出模块（I/O 模块）和通信模块组成。
PLC的设计要考虑到机床的需求，合理选择适当的输入和输出模块。
通过编程，可以实现对机床的自动化控制。
PLC编程语言常用的PLC编程语言有梯形图（Ladder Diagram）、指令列表（Instruction List）、功能块图（Function Block Diagram）和结构化文本（Structured Text）等。
选择合适的编程语言，可以提高编程效率和可读性。
变频器变频器是控制电动机转速的装置。
它通过改变电源的频率和电压来调整电动机的转速。
变频器能够提供精确的转速控制和启动/停止控制，适用于需要频繁改变转速的机床应用。
电气元件机床电气控制电路设计中常用的电气元件有继电器、断路器、按钮开关和接触器等。
这些元件用于控制电路的开关和保护。
实际案例数控铣床控制电路设计在数控铣床的控制电路设计中，需要考虑到以下几个方面：1.位置控制：选择合适的位置传感器，如光电开关或编码器，以获取工件和刀具的准确位置信息。
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前面分别介绍了计算机数控系统的各个组 成部分、控制系统所用到的元器件和执行部件， 可以说是“化整为零”的叙述。本章通过介绍 典型数控机床控制电路实例及分析，则可以说 是“集零为整”，使读者了解数控系统的全貌。
电气控制电路设计原则
1．最大限度的实现机械设计和工艺的要求 2．保证数控机床能稳定、可靠运行 3．便于组织生产、降低生产成本、保证产品质 4. 安全
电气原理图分析的方法与步骤
分析主回路 分析控制电路 分析辅助电路 分析连锁与保护环节 总体检查
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
XK714A数 控床身 铣床及电气 控制电路
图 8.7 XK714A 数控铣床
主回路分析
电源电路分析
交流控制电路分析
直流控制电路分析