机床电气控制系统
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。
常用机床的电气控制(1)
常用机床的电气控制(1)常用机床的电气控制机床电气控制是机床工作的重要组成部分，它对机床的工作效率、稳定性、精度和可靠性起到决定性作用。
现代机床电气控制系统采用数字化、网络化和智能化技术，实现了复杂的控制策略，大大提高了生产效率和产品质量。
下面，将介绍常用的机床电气控制系统。
一、数控系统数控系统是采用数字化控制技术、计算机技术和传感器技术，对机床的加工过程进行精密控制的系统，具有高精度、高效率、高灵活度的特点。
数控机床需要配备专业的数控系统软件，通过G代码来控制机床的运动轨迹、速度、力度等参数，实现加工零件的高精度、高效率和高质量。
二、伺服系统伺服系统是一种通过控制电动机旋转角度、速度和力矩的方式，对机床的加工运动进行精确控制的系统。
伺服系统是以速度为主要控制目标的一类闭环控制系统，由伺服电机、驱动器和编码器等组成。
伺服系统具有高速、高精度、高可靠性、精简结构等特点，广泛应用于数控机床、工业机械和自动化装备中。
三、运动控制系统运动控制系统是指控制机床各个运动部件的运动速度、位置、加减速度等参数，确保机床能按照设定的加工轮廓或图形进行精确加工的系统。
它控制机床的各级运动部件（如主轴、进给轴、滑枕、工作台等）的运动，通过实时控制加工轨迹和速度，实现工件高精度的加工。
四、PLC控制系统PLC控制系统是指采用可编程逻辑控制器（PLC）来对机床的电气控制系统进行自动化控制和监测的系统。
PLC是一种集中式、可编程的数字电子系统，能够接收输入信息、进行逻辑处理和输出控制信号。
它通常适用于控制较简单的机床（如冲床、剪板机等），具有成本低、操作简单、维护方便等优点。
总之，机床电气控制系统对于机床的发展和创新有着重要的作用。
随着科技的不断发展，我们相信在不久的将来，机床电气控制系统会更加智能化、高效率、高精度、高可靠性，为制造业的发展贡献更大的力量。
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。
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、提高加工质量,车床附有一台单方向旋转的冷却泵电动机M2,与主轴 电动机实现顺序启停,其也可单独操作。 • (5)必要的保护环节、连锁环节、照明和信号电路。 • 2. 车床控制电路分析 • (1)主电动机的正反转控制 • 车床主电动机采用直接启动的方式,例如,C650卧式车床电气控制的正 • 反转电路如图3-2所示。
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任务1 车床电气控制系统
• (2)主电动机的点动控制。 • 如图3-2所示,图中SB6为电动机的点动控制按钮。按下按钮SB6后
KM5得电,其主触点闭合,主电动机的主回路在串入限流电阻R 后,得电 运行。由于此时KM3、KA 均没有得电,它们的辅助常开触点不能闭合 ,因此KM5不能被锁住,松开SB6后KM5又失电,电动机只能点动运行。 • (3)主电动机的停车制动控制。 • C650卧式车床的电动机功率较大,所带负载较重,如果断电后等待车床 • 自动停车,可能会因为惯性原因耗费很长时间,这将大大增加辅助时间 并降低生产率,同时一旦发生事故不利于系统(机床、道具、工件)和操 作者恢复控制,因此有必要采取制动措施。该机床采用的是电动机反 接制动,为减小制动电流,在定子回路中串入限流电阻R。
• ☆学习目标
• (1)通过参观车床,了解车床各个部件,并掌握其工作原理。 • (2)学会分析控制要求。 • (3)能够独立分析主电路,包括用电设备、线路连接以及保护环节。
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任务1 车床电气控制系统
• (4)能够独立分析控制电路,包括各环节的构成、相互关系以及实现的 • 功能等。 • (5)复杂图纸的电脑绘制。
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任务1 车床电气控制系统
• 在了解被控设备和采用的电气设备、电器元件基本状况的基础上,还 应确定两者之间的连接关系,即信息采集传递和运动输出的形式和方 法。信息采集传递是通过设备上的各种操作手柄、撞块、挡铁以及作 用在主令信号发出元件上的各种现场信息检测机构,采集信号并传递 到电气控制系统中的过程,因此其对应关系必须明确。运动输出是由 电气控制系统中的执行元件将驱动力送到机械设备上的相应点以实现 设备要求各种动作的环节。
• 2.C650卧式车床的基本认识 • C650卧式车床结构如图3-1所示。它是机床中应用最为广泛的一种, • 可以用于切削各种工件的外圆、内孔、端面及螺纹。车床在加工工件
时,随着工件材料和材质的不同,应选择合适的主轴转速及进给速度。 目前中、小型车床多采用不变速的异步电动机拖动,靠齿轮箱来进行 有级变速。
项目三机床电气控制系统
• 任务1车床电气控制系统 • 任务2钻床电气控制系统
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任务1 车床电气控制系统
• ☆引言
• 机床的控制环节多而齐全,是一种通用性强的电气控制系统。电气控 制系统作为机床的重要组成部分,不仅要完成机床运动执行件的启动 、停止、正转、反转、调速等方面的控制,还要保证机床各部分动作 的协调和准确,以满足零件加工的要求,进一步实现加工的自动化。本 任务以C650卧式车床为例,介绍其结构组成、运动过程、工作原理及 分析方法,并进一步阐述各控制环节的应用。
• (2)电气设备及电气元件选用。 • 明确电动机作用、规格和型号及工作控制要求,了解所用各种电器的
工作原理、控制作用及功能,这里的电器元件包括:各类主令信号发出 元件和开关元件(如按钮、选择开关、各种位置和限位开关等)、各种 继电器类的控制元件(如接触器、中间继电器、时间继电器等)、各种 电器执行元件(如电磁离合器、电磁换向阀等)以及保证线路正常工作 的其他电器元件(如变压 • 器、熔断器、整流器等)。 • (3)机械设备与电气设备、电器元件的连接关系。
• ☆知识应用 • 1. 车床控制要求分析 • (1)车削加工近似于恒功率负载,主轴电动机M1通常选用鼠笼式异步电
动机以完成主轴主运动和刀具进给运动的驱动。
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任务1 车床电气控制系统
• (2)在车削螺纹时,刀架移动与主轴旋转运动之间必须保持准确的比例 关系,因此,车床主轴运动和进给运动只由一台电动机拖动,刀架移动由 主轴箱通过机械传动链来实现。
• ☆任务提出
• 1. 任务要求 • 进行C650卧式车床控制电路的设计、安装与调试。 • 2. 硬件设备 • 主要学习设备和工具见表3-1。
• ☆知识储备
• 1. 机床电气分析步骤 • (1)机械设备概况调查。
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任务1 车床电气控制系统
• 应了解被控设备的结构组成与工作原理、设备的传动系统钮,线圈KM4、KA1、KM3先后得电,利用KA1的辅 • 助常开触点又将KM4和KM3锁住,再利用KM3辅助常开触点的自锁功
能,可确保SB3按钮松开后KM4和KM3不会因此失电。同时,KM3的辅 助常闭触点断开,确保KM5不会得电。此时,电动机将持续反转。 • 由以上分析可知:KM3、KM5的辅助常闭触点分别串接在对方的接触 器线圈回路中,起到正反转的互锁作用;在正反转控制电路中均采用中 间继电器KA1进行自锁,这是为了使电动机既能点动又能长动的控制; 另外,主电动机无论是由正转变反转还是由反转变正转,都必须先经过 制动后,再进行旋转方向的改变。
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任务1 车床电气控制系统
• C650车床进行车削加工的主运动是主轴通过卡盘或夹头带动工件的 旋转运动,主轴承受车削加工时的主要切削功率。进给运动是溜板带 动刀架的纵向或横向运动。
• 为保证螺纹加工的质量,要求工件的旋转速度与刀具的移动速度具有 严格的比例关系。因此,C650卧式车床溜板箱与主轴变速箱之间通过 齿轮转动来连接,并用同一台电动机来拖动。车削加工时一般不要求 反转,但在加工螺纹时,为避免乱扣,加工完毕后,要求反转退刀,所以 C650车床可以通过主电动机的正反转来实现主轴的正反转,当主轴反 转时,刀架也跟着后退。
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任务1 车床电气控制系统
• 按下SB4复合按钮,线圈KM4、KA1、KM5先后得电,利用KA1的辅助 常开触点锁,确保SB4松开后KM4和KM5仍有电。KM4和KM5的主触 点闭合,主电动机M1全压启动(电阻R 被短接)。同时,KM5的辅助常闭 触点断开,确保KM3不会得电。主电动机将持续正转。