关于数控机床电气控制电路设计及实例分析
数控铣床控制电路分析与检测
• KND K1000M K1000M4K1000M8用户手册 .pdf P273
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模拟主轴（控制电压范围多少？ ）
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伺服轴控制
• KND K1000M K1000M4K1000M8用户手册 .pdf P266
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扩展知识：BCD码
• BCD码（Binary-Coded Decimal）亦称二 进码十进数或二---十进制代码。用4位二进 制数来表示1位十进制数中的0~9这10个数 码。是一种二进制的数字编码形式
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PLC控制原理
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以么？ • 何为同一电源？
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“电气隔离”电路原理
• 三层控制结构
信号逻辑电路
NC产生控制信号 电平信号 脉冲信号
5VDC
控制逻辑电路 24VAC
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执行电路 负载
强电
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信号
• 电平信号 • 脉冲信号 • 差分信号
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电平信号
• TTL电平信号被利用的最多是因为通常数据 表示采用二进制规定，+5V等价于逻辑"1" ，0V等价于逻辑"0"，这被称做TTL（晶体 管-晶体管逻辑电平）信号系统
• 最常见的脉冲波是矩形波（也就是方波） 。
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脉冲信号
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差分信号
• 差分传输是一种信号传输的技术，区别于 传统的一根信号线一根地线的做法，差分 传输
• 差分信号在这两根线上都传输信号，这两 个信号的振幅相等，相位相反。
浅析数控机床电气控制技术和设计方法
． １ － ３ 交流进给传动 电路 本 文 中作 为 实例 的加工 中心 电气控 制部 １ 于提高数控机床的稳定性和可靠性 ，同时将故 在控 制 系统 的硬件 电路 中 ，进 给系 统有 障概率减到最低 ，使数控机床完全满足加工 中 列数 字交 流伺服 模块及 Ｂ ｉ 交流主 轴伺服 电机 着对加工 中心各个直线坐标轴的定位和切削进 心 的 生 产 需 要 。
数控 机床的 电气控 制技术 也随着计 算机 技术的 遍都 很高，需要在很宽 的范 围内实现可连续 的
发展 ，得 到了一定 的发展 ，为了满足加工 制造 调度 ，且在不 同的速度下都可 以实现切削所需 在 上文 中提到 的硬件 电路和 Ｐ Ｌ Ｃ软件 程序 的
的需求 ，工作者们一定要进行电气控制原理的 功率 的供 应 ，同时可以进 行刀具的 自动装卸工 设计之外 ， 我们还要注意分析加工 中心对结构 、 研究 ，并进行规范的设计 ，来提高数控 机床的 作。主轴电机里拥有一个 内置的编码器 ，可以 功能的需要来进行参数的设定 ，这样才能够最 可靠性和安全性。笔者从事相关工作 ，对此有 对主轴的速度进行检测，同时也可以检 测和确 大化 发挥机床性能 ， 保证机床能够正常的运行。
给 电磁阀和 Ｚ轴制动器 ；而控制变压器所输出
的～ ２ ２ ０ Ｖ总共供给两套设备 ，一套设备是床
Ｌ Ｃ控 制程 序 ， Ｆ ９ ４ ． ０ 身的润滑 电机和 电气箱冷 气机 ， 而另一 套设 ｘ 轴 ＋向运 行 的部分 Ｐ ８ ． ０为 ｘ 轴选择 信号 ， 作 为新 时期 下新 的加 工设备 ，数控 机床 备 则是 Ｃ Ｎ Ｃ 、伺服模 块和 直流继 电器 ，后者 为参考 点到达信 号 ，Ｒ 是由综合应用微 电子 、 计算机 技术 、自动控 制、 需要路经开关 电源 以后 ，输出 一 ２ ４的电源 。 自 动检 测、精 密机械 等多种 技术结合而成 的精 １ ． １ ． ２交流主传动 电路 密加工设备 。 随着 电子计算机技术的快速发展 ，
数控机床电气故障维修关键技术分析
数控机床电气故障维修关键技术分析一、数控机床电气系统概述数控机床的电气系统是数控机床的重要组成部分，它主要由电源系统、配电系统、机床电气控制系统、手动操作系统等部分组成。
电源系统提供数控机床所需的电能，配电系统用于对电源进行分配和保护，机床电气控制系统负责对机床进行各种动作和加工过程的控制，手动操作系统则是为了应对机床电气控制系统出现故障时的备用操作手段。
在数控机床的电气系统中，较为常见的故障有电源故障、配电系统故障、控制系统故障等。
二、数控机床电气故障的分类数控机床的电气故障可以根据其出现的位置和原因进行分类。
按照出现的位置可以分为主轴电机故障、进给电机故障、液压电路故障等；按照原因可以分为电气元件故障、连线故障和操作错误等。
电气元件故障包括断路、短路、绝缘击穿等故障，连线故障包括接线不良、接触不良等故障，操作错误则是人为因素导致的故障。
三、数控机床电气故障的维修关键技术1. 故障诊断技术故障诊断是数控机床电气故障维修的第一步，也是最关键的一步。
在故障诊断过程中，需要使用测试仪器对数控机床的各个电气元件进行测试，以确定故障的具体位置和原因。
常用的测试仪器包括多用表、绝缘电阻测试仪、电流表等。
在使用测试仪器进行测试时，需要注意安全操作，以免因误操作造成二次故障。
还需对数控机床的相关技术文件进行查阅，了解机床的工作原理和电气系统的结构，有利于更快地确定故障原因。
2. 故障处理技术一旦确定了故障的位置和原因，就需要采取相应的处理措施。
对于电气元件故障，需要对故障元件进行更换或修复；对于连线故障，需要对接线进行检查和重新接线。
在进行故障处理时，需要注意安全操作，避免造成二次伤害。
在更换故障元件时，需要注意选择合适的元件规格和型号，以确保更换后的元件能够正常工作。
3. 故障预防技术为了降低数控机床电气故障的发生率，需要采取一些预防措施。
首先是加强数控机床的日常维护保养工作，定期对机床的电气系统进行检查和清洁，及时发现并排除潜在的故障隐患。
典型机床电气控制系统分析与设计
典型机床电气控制系统分析与设计首先，在机床电气控制系统的分析阶段，需要对机床的工作原理和加工过程进行详细的了解和分析。
通过分析机床的结构、工作步骤和加工要求，可以确定机床的控制对象和控制要求。
同时，还需要分析机床的工作环境、负载情况和安全要求等因素，以确定机床电气控制系统的参数和功能。
在设计阶段，需要确定机床电气控制系统的硬件和软件组成。
硬件方面，需要选择合适的电气元件和设备，如电机、传感器、开关、继电器等，以及电气控制柜、电气线路和接线方式等。
软件方面，需要编写控制程序，实现机床的各种运动控制和加工操作。
对于典型机床电气控制系统的分析与设计，可以从以下几个方面进行详细阐述。
首先是机床运动控制的分析与设计。
机床运动控制涉及到机床主轴、进给轴和辅助轴等都需要进行控制。
通过分析机床的工作原理和运动要求，可以选择合适的控制方式和控制器，如伺服控制或步进控制。
同时，还需要确定各个轴的运动参数，如速度、加速度和位置等，并设计相应的控制回路和控制算法。
其次是机床加工操作控制的分析与设计。
机床加工操作包括切削、进给和换刀等过程，需要通过电气控制系统来实现。
在分析加工操作控制时，需要考虑加工工序和加工参数等因素，并设计相应的控制程序和控制算法。
例如，对于数控机床，可以采用G代码来表示加工操作，并使用PLC或CNC控制器进行控制。
此外，机床还需要进行各种安全保护和故障诊断。
在分析与设计机床电气控制系统时，需要考虑机床的安全要求和故障诊断功能。
例如，需要设计安全回路、急停开关和光电传感器等，以及相应的故障检测和报警系统。
最后，还需要考虑机床电气控制系统的可靠性和可维护性。
在设计机床电气控制系统时，需要选择可靠的电气元件和设备，并采用适当的接线和接口标准。
同时，还需要编写详细的设计文档和操作手册，方便后续的测试和维护工作。
总之，典型机床电气控制系统的分析与设计是一个复杂的过程，需要充分了解机床的工作原理和加工要求，确定合适的控制方式和控制器，并设计相应的控制程序和硬件配置，同时还要考虑安全性和可维护性。
典型设备电气控制电路分析
活塞13为三位油缸，上、下两个位置为 变速位置，其变速原理同上。而中位则实，压力油同时流进上 下油腔，在压力油的作用下，上腔中的活 塞a向下顶活塞b直到活塞a被卡圈限位为 止，下腔活塞c向上移动与活塞b相遇， 因活塞c的面积小于活塞a的面积，而不 能顶回活塞b，此时，轴VI上的滑移齿轮 D处于中间脱开位置(图5—20)。
图4．6所示为z3040型摇臂钻床的摇臂与 立柱间的夹紧机构。该夹紧机构由液压缸 8、菱形块15、垫块17、夹紧杠杆3、9， 连接块2l、2、10、13等组成。摇臂22与 外立柱12配合的套筒上开有纵向切口， 因而套筒在受力后能产生弹性变形而抱紧 在立柱上。液压缸8内活塞杆7的两个台 肩间卡装着两个垫块17a及17b：在垫块 的V形槽中顶着两个菱形块15a和15b。
2021/7/11
当活塞杆7向上移动到终点时，菱形块略向上 倾斜，超过水平位置约0．5 mm左右，从而产 生自锁，以保证在摇臂夹紧后，停止供压力油， 摇臂也不会松开。当压力油进入液压缸8上腔， 活塞杆7向下移动，并带动菱形块恢复原来向 下倾斜位置，此时夹紧杠杆不再受力，摇臂套 筒依靠自身弹性而松开。摇臂夹紧力的大小可 通过螺钉1、20、14和11进行调整。活塞杆7 上端装有弹簧片19，当活塞杆向上或向下移动 到终点位置时，即摇臂处于夹紧或松开状态时， 弹簧片触动微形开关4（S3)或18(S2)，发出相 应电信号，通过电液控制系统与摇臂的升降移 动保持联锁。
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变速油缸均布置在滑移齿轮所在轴的上端， 在压力油的作用下，活塞在传动轴中心孔 内通过横销推动滑移齿轮移动。至于各滑 移齿轮实现不同的变速位置，则决定于各 油缸上腔油路接通状况，而它又决定于预 选阀所选定的主轴转速。
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有关数控车床电气控制系统的改造与设计
有关数控车床电气控制系统的改造与设计摘要：通常而言，数控车床电气系统可实现5-10年的无故障运行，而后便进入到了故障的高发时期，为了确保其仍然保持较高的可靠性及稳定性，必须对其进行升级改造，以便确保其能够继续发挥作用，进一步为企业创造经济效益。
因此，本文以gs30型数控车床电气控制系统为例，对车床参数进行了改造及设计，并进行了实验验收。
关键词：数控车床电气控制系统改造设计随着我国数控车床的不断发展，其如今已经成为我国制造业中相当重要的基础装备之一。
数控车床主要包括机械系统以及电气系统两大部分。
通常来说，对于电气系统而言，其无故障运行期在5-10年之间，随后便会进入到故障的高发时期，但是，一般数控车床其机械部件若保养良好一般能够使用20-25年，且精度、可靠及稳定性能仍可以保持较高水平。
如今，不少数控车床已经运行了十多年，并步入了“损耗期”，这些陈旧的数控机床常常故障频发，很多功能已经无法很好地适应如今大规模的生产需求，有必要针对数控车床相关设备进行改造，以便提高企业设备的技术水平，通过少量投资对老数控车床的电气系统进行进一步的升级和改造，以便使其重焕生机并继续发挥其作用。
1、数控车床电气控制系统1.1 数控车床的工作原理及其功能分析对于数控车床而言，以被加工零件的工作图以及工艺过程卡为依据，通过对数控代码及其程序格式进行加工程序编写的整个过程进行规定，在数控系统中进行准确加工程序的输入，并将已给定加工程序及输入信号进行相应的运算、控制及其处理，而后将处理结果发送至控制系统中，从而对机床各部件进行驱动，使其能够以机械加工相关要求为依据进行有序的运行，并自动进行合格零件的制作。
由于数控车床主要负责进行轴类以及盘类回转体零部件的加工，并自动完成圆柱面、圆锥面、断面、圆弧面以及螺纹内外工序的切削及其加工过程，因而在机械制造领域得到了广泛的应用，经改造后的数控车床也应当能够满足这些功能。
1.2 数控车床电气控制系统电路分析1）主轴电动机的电气控制，主轴电机为交流变频电动机，主要通过变频器进行驱动，对于其正、反转以及速度等主要是由数控系统控制的。
设计FANUC-数控机床刀架继电器接触器控制电路PPT课件
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14
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8 SB12 手动换刀启动按钮
9 RC3 三相灭弧器
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10 RC9、RC10 单相灭弧器 自动刀架控制涉及到的I/O 信号如下： PLC输入信号： X3.0~X3.3：1~4号刀到 位信号输入； X30.6：手动刀位选择按钮信号输入； X30.7：手动换刀启动按钮信号输入； PLC输出信号： Y0.6：刀架正转继电器控制输出； Y0.7：刀架反转继电 器控制输出。
接线回路图简析：假设，PLC输入/输出电路中输入1号刀 同时选择手动刀选择。这时，SB11闭合KA6线圈得电反 转KA6触点断开实现互锁。接触器回路中的KA6触点导通 （KA1始终处于闭合状态）KM5线圈得电反转KM5反转 触点断开实现双重互锁。刀架正转接触器回路导通，在强 电回路总的KM5触点闭合刀架正转。当霍尔元件检测到1 号刀的到位信号时，刀架开始定位锁紧，电机停转，换到 结束。其他3把刀换刀方式依次类推
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刀架
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6
1.3工作过程
⑴ 刀架抬起
1启
2使蜗杆轴3
丝杠4转动。刀架体7
5和刀架
体7
此刀架体7抬起。 ⑵ 刀架转位 当刀架体抬至一定距离后
5和刀架体7
9用销钉与
涡轮丝杠4
开时转位套正好转过160 球头销8在弹簧力的作用下
进入转位套9
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7
2.1刀架电气控制设计原理图
刀架的电气控制设计
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8
2.2转体刀架控制设计电路图
刀架的接触器继电器控制电路的 安装与调试
小组制作
.
1
设计内容
设计要求：
（1）：理解刀架基本原理
1）：数控车床回转刀架概述
电气控制线路设计和实例分析报告
2.677 0.43
IR
2.5
A 7.6A
可选用RLl-15型熔断器，配用10 A的熔体。
多个电器的依次动作问题 在电路中应尽量避免许多电器依次动作才能接通另 一个电器的控制电路。
可逆电路的联锁 在频繁操作的可逆电路中，正反向接触器之间不仅 要有电气联锁，而且 还有机械联锁。
要有完善的保护措施 常用的保护措施有漏电流、短路、过载、过电流、 过电压、失电压等保 护 环节，有时还应设有合闸、断开、事故、安全等 必须的指示信号。
《可编程序控制器》 第四章 电气控制线路设计及实例分析
4.1 电气控制电路设计方法 4.2 电气控制电路设计实例分析
武汉工程大学电气信息学院
1
《可编程序控制器》 第四章 电气控制线路设计及实例分析
4.1 电气控制电路设计方法
武汉工程大学电气信息学院
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《可编程序控制器》 第四章 电气控制线路设计及实例分析
（满足螺纹加工要求）是靠两组摩擦片离合器完成。
主轴制动采用液压制动器。 冷却泵由电动机M2拖动。 刀架快速移动由单独的快速电动机M3拖动。 进给运动的纵向（左右）运动，横向（前后）运动，以及快速移动，
都集中由一个手柄操纵。
电动机型号：
• 主电动机M1：Y160M-4，1l kW，380V，23.0A，1460 r/min； • 冷却泵电动机M2：JCB-22，0.15kW，380V，0.43A，2790 r/min； • 快速移动电动机M3：Y90S-4，1.1kW，380V，2.8 A，1400 r/min。
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关于数控机床电气控制电路设计及实例分析
1 数控机床电气控制电路设计原则
1.1 最大限度的实现机械设计和工艺的要求
机电一体化是数控机床产品所有的特点，机电式在数控机床的主轴、进给轴伺服控制系
统中被广泛地应用着，某种类型的机械环节和元件是包含在其输出中的内容，在控制系统
中，它们所起到到的作用是尤为重要的，它们的性能在数控机床的品质中会起着决定性的影
响。一旦这些机械环节和元件的制造的很好，那么它的性能想要改变就比较困难，与电气部
分相比，比较笨拙。所以，针对机械环节和元件的参数对整体系统的影响，是数控机床的机
械和数控系统的设计人员都要进行了解和掌握的内容，这样的话，配合就会很到位，在设计
阶段，针对相互之间的各种需求应该进行认真的思考，。使设计具有合理性。
1.2 保证数控机床能稳定、可靠运行
在某种程度上，数控机床运行的稳定性、可靠性在电气控制部分的稳定性、可靠性中起
着决定性的作用，在加工车间，数控机床没有很好的使用条件，这样的话，数控系统就很容
易出现故障，特别是在工业现场，电磁没有很好的环境，电磁干扰的产生也是相对较多的，
在这种情况下，数控系统的抗扰度水平就应该有很高，不然的话，想要正常运行设备是不可
能的。
1.3 便于组织生产、降低生产成本、保证产品质量
成本低、质量高，对于一个商品生产来讲是尤为重要的依据，只有这样，用户使用产品
才能得心应手，那么数控机床的生产也是一样的，元器件品质，供应对于电气控制电路设计
来讲的重要性是不可忽视的，并且在安装、调试和维修过程中也需要跟得上脚步，这样一
来，产品的质量和组织生产就会有所保证。
1.4 安全
在电气控制电路的设计过程中，人身和设备的安全是应该作为重点进行管理的，现在国
家的一些安全规范和标准中，会对安全这一方面有一定的要求，我们一定要严格地执行，对
于指示以及信号的识别度要很清晰明了，在操作操纵机构的时候容易程度要很高，切换的时
候也比较容易。
2 高档数控系统相关部件的选配
2.1 进给伺服电动机的选择
当前，交流伺服电动机在中、高档数控机床的进给驱动系统中被广泛地应用着，现在已
经很少使用直流电机，原因就是因为它本身存在的缺点很难克服，所以，在下文中所指的都
是交流伺服电机。
2.2 主轴伺服电机的选择
在选择主轴伺服电机的时候，一定要考虑到这些电机的输出中都包含着某种类型的机械
环节和元件，关于增量运动系统的最佳设计的衡量匹配原理选择电机的惯量或者修改其他机
械参数。
2.3 位置检测器件的选择
在数控机床的所有坐标系中，机械原点都是其基准点，在数控机床中，机械原点的稳定
性起着尤为重要的作用，同时也可以保障其稳定性，建立机械原点有两种方法：
1)在数控机床中，相对位置解码器、感应同步器或者光栅所起到的作用就是可以找到数
控系统的基准点，各进给轴的回零减速开关以后，零点标记信号就是其基准点，每当断电或
者紧急停机以后，重新操作反回的基准点是一定的。
2)在对绝对位置编码器进行采用的时候，在位置反馈器件的机床中，针对各进给轴的每
一点位置，数控系统都能够自动记忆，当设定基准点的位置之后，是不会再发生任何变化
的，并且由专供绝对位置编码器使用的存储器记忆，这样的稳定相对来说是比较好的，而且
在断电或者紧急停机的状况下，重新操作各进给轴的基准点是不需要进行的，这样一来，对
于操作者在工作的时候就会有很大的帮助。
2.4 伺服控制系统的选择
从前文中我们已经有所了解，交流伺服电机在数控机床的进给轴电机中所发挥的作用是
尤为重要的，而交流伺服驱动器在自然电机驱动器中所发挥的作用也是不可替代的，现在已
经越来越广泛地被使用，在交流伺服驱动器中，存在两种信号，一种是模拟式，另一种就是
数字式，在进给轴电机中，模拟信号是其所输出的主要信号，而在自然电机驱动器中，数字
信号是其所输出的主要信号，高速微处理器和专用数字信号处理器在全数字交流伺服驱动器
中所发挥的作用是尤为重大的，软件伺服控制在现在已经成为主要的系统之一，逐渐将硬件
伺服控制进行取代，这样一来，伺服系统性能的提升也会得到很大的帮助，所以，数字式伺
服驱动器今后将逐渐增大使用的范围。
3 数控系统其他功能的选择
抛开上述的基本功能以外，在机床制造厂中，数控系统生产厂为其提供的可选功能更
多，因为在功能上，各知名品牌数控系统的基本功能差距并没有很大，所以，对于选择出来
的功能一定要能够符合本机床，针对一些实用性并不大的可选功能完全可以遗弃掉，这样的
话，对于产品的功能、价格比的提高是有很大帮助的，以下就列举三个例子进行说明。
3.1 动画、轨迹显示功能的选择
模拟零件加工就是这个功能主要的作用，真实刀具在毛坯上的切削路径就在这个过程中
进行了显示，直角坐标系中的两个不同平面也是可以进行选择的，并且不同视角的三维立体
也能够进行选择，显示的工作也可以与加工同时进行，也可以在机械锁定的方式下，快速描
绘加工过程，它在零件加工程序的检验、编程效率的提高和实时监视中都起着尤为重要的作
用。
3.2 软盘驱动器的选择
这种工具在数据传送中能够发挥最大的作用，它能够将已经调试完成的加工程序存档于软盘
中，它也可以将其它计算机中生成的加工程序、软盘中的加工程序在NC系统中纳入，在各
种机床数据的备份和存储中，它也起着很重要的作用，这样一来，编程和操作人员也会在其
中得到更有效的帮助，但是，软盘驱动器完全属于消耗品，采用与否是需要比较衡量后决定
的。
-全文完-