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1、数控机床电气控制及PLC,1.1.1数控技术：Numerical Control NC用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法。数控技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现机械设备动作控制的技术。它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和相关动作的开关量。是机床控制与计算机技术密切结合发展的技术。,第一节 数控机床的作用,通常控制量：1、主轴的启停、速度 2、切削液动作3、刀架旋转 4、移动刀架（速度、加速度）5、系统润滑,第1章 数控机床的工作过程,常见的机床有车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨插床、拉床、锯床等。,第二节 数控机床的种类,1.2.
2、1按工艺要求分类1、普通数控机床2、加工中心,第1章 数控机床的工作过程,第二节 数控机床的种类,1.2.2按控制方式分类1、开环控制系统2、半闭环控制系统3、全闭环控制系统,第1章 数控机床的工作过程,第二节 数控机床的种类,第1章 数控机床的工作过程,第二节 数控机床的种类,第1章 数控机床的工作过程,第二节 数控机床的种类,1.2.3按控制轨迹分类1、点位控制数控机床2、点位直线控制数控机床3、轮廓控制数控机床,第1章 数控机床的工作过程,1、点位控制数控机床,点位控制数控机床是指数控装置只控制道具或工作台从一点准确移至另一点，然后进行定点加工，而点与点之间的路径不需要控制的数控机床。数
3、控钻床、数控镗床等。,第二节 数控机床的种类,第1章 数控机床的工作过程,2、点位直线控制数控机床,点位直线控制数控机床是指数控装置控制直线轨迹的起点和终点的准确定位外，在这两点之间还要控制进给速度并进行直线切削。简单的数控铣床、数控车床和数控磨床。,第二节 数控机床的种类,第1章 数控机床的工作过程,3、轮廓控制数控机床,轮廓控制数控机床是指能够连续控制两个或两个以上坐标方向的联合运动并进行切削加工的数控机床。为了使道具或工作台能按照预定的轨迹加工工件的曲线轮廓，数控装置具有插补运算的功能。采用这类控制的有数控铣床、数控车床、数控磨床和加工中心。,数控装置控制几个坐标轴按需要的函数关系同时协
4、调运动，称为坐标联动，按照联动轴数，数控机床还可以分为两轴联动、两轴半联动、三轴联动、多坐标联动数控机床等。,第三节 数控机床的构成,第1章 数控机床的工作过程,第三节 数控机床的构成,第1章 数控机床的工作过程,第三节 数控机床的构成,1、机床机械本体数控机床的机械本体包括床身、工作台、主轴部件、刀具部件等。,第1章 数控机床的工作过程,第三节 数控机床的构成,2、数控装置数控装置是数控机床的核心，它的功能是接受载体送来的加工信息，经计算和处理后去控制机床的具体动作。它由硬件和软件组成。,第1章 数控机床的工作过程,数控装置软件由管理软件和控制软件组成。管理软件主要包括输入输出、显示、自诊断
5、等程序；控制软件包括输入、译码、刀具补偿、速度控制、插补运算、位置控制等部分组成。,第三节 数控机床的构成,数控装置硬件部分除计算机外，其外围设备主要包括显示器、键盘、操作面板、机床借口等。显示器供显示加工信息与监控；键盘用于输入操作命令、零件加工程序及编辑、修改加工程序等；操作面板可供操作人员改变工作方式、输入设定数据、运行加工等；机床接口是计算机和机床之间联系的桥梁，机床接口包括伺服驱动接口及机床输入、输出接口。,第1章 数控机床的工作过程,第三节 数控机床的构成,3、驱动装置控制装置发出的脉冲信号，必须经过驱动系统的放大，才能由相应的电动机拖动机床的机械部分进行相应的动作。驱动系统即为伺
6、服驱动系统，简称伺服器。,第1章 数控机床的工作过程,3.1 控制进给的驱动系统控制进给的驱动系统要求必须能对机床移动部件的位置和速度进行控制。步进驱动交流伺服驱动,步进驱动只能用于驱动步进电机进行工作。步进电机：将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件，在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只能取决于脉冲信号的频率和脉冲数，不受负荷的影响，当步进电机驱动器接收到一个脉冲信号时，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，它的旋转是已固定的角度一步步运行的，可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确位置，通过控制频率来控制电机速度和加速度。,第三节 数控机床的构成,第1章 数
7、控机床的工作过程,3.2 控制主轴的驱动系统对主轴转速进行控制，加工中心的主轴系统还要能对转角进行精确控制。伺服主轴控制器普通电动机变频器,第三节 数控机床的构成,4、可编程控制器及检测装置,第1章 数控机床的工作过程,检测装置：检测装置是对数控机床中运动部件的位置及速度进行测量，以控制驱动原件正确运动。检测装置的精度直接影响数控机床的定位精度和加工精度。例如速度传感器、位置传感器、方向传感器。常用的有主轴编码器、光栅尺等、行程开关、刀架霍尔检测元件等。,第三节 数控机床的构成,4、可编程控制器及检测装置,第1章 数控机床的工作过程,可编程控制器：即PLC，它对主轴单元实现控制，将程序中的转速
8、指令进行处理而控制主轴转速；管理刀库，进行自动刀具交换、选刀方式等管理；控制主轴正反转和停止、准停、切削液开关、卡盘夹紧松开、机械手取送刀等；还对机床外部开关，例如行程开关、压力开关温度开关等进行控制；对输出信号，例如冷却液控制、润滑控制，急停控制等。数控机床有的使用单独的PLC，有的PLC集成于数控装置的内部。,第一节 数控机床的订购与验收,1、数控机床的订购与招标,第2章 数控机床的维护与管理,数控机床的订购：数控机床由控制系统和机械本体两大部分一、根据典型加工工件确定数控机床的机械部分（1）主参数（2）精度（3）刚度（4）机床的可靠性（5）噪声和造型,第一节 数控机床的订购与验收,1、数
9、控机床的订购与招标,第2章 数控机床的维护与管理,数控机床的订购：数控机床由控制系统和机械本体两大部分一、根据零件的组成形式和加工工艺特点选择合适的数控系统选择数控系统可以从系统的档次和功能上进行考虑。发那科 西门子等（1）根据机床类型进行选择，车床配车床系统，铣床配铣床系统。（2）根据功能进行选择，基本功能、选择功能、定制功能,第一节 数控机床的订购与验收,1、数控机床的订购与招标,第2章 数控机床的维护与管理,数控机床的招标：招标：招标是一项针对性很强，有计划、有准备的重要活动，国际上普遍运用的、有组织的市场交易行为，是贸易中的一种工程、货物、服务的买卖方式，相对于投标，称之为招标。招标是
10、指招标人（买方）发出招标公告或投标邀请书，说明招标的工程、货物、服务的范围、标段（标包）划分、数量、投标人（卖方）的资格要求等，邀请特定或不特定的投标人（卖方）在规定的时间、地点按照一定的程序进行投标的行为。（1）具体备品备件（道具、夹具、工具等）的规格、数量。（2）随机资料名称、数量。（3）人员培训数量、时间。（4）售后服务响应时间等。,第一节 数控机床的订购与验收,2、数控机床的安装、调试、试运行、验收,第2章 数控机床的维护与管理,安装：包括机械和电气两方面的内容（1）安装准备。（2）开箱验收。（3）机床的吊装与就位。（4）机床的连接。,调试：机电联调（1）调试前准备。（2）机床通电试车
11、。（3）机床精度和功能的调试。,第一节 数控机床的订购与验收,2、数控机床的安装、调试、试运行、验收,第2章 数控机床的维护与管理,试运行：在带有负载的情况下，经过较长时间的自动运行，全面检查机床功能及工作可靠性的过程。（1）每个坐标的运动。（2）数控系统的主要功能。（3）主轴的最高、最低及常用转速。（4）快速及常用的进给速度。（5）装满道具的刀库选刀及换到动作。（6）其他功能,验收：检查机床功能、性能、精度为主要内容的最终验收（1）机床的几何精度（2）定位精度（3）切削精度 1）孔加工精度 2）平面加工精度 3）直线加工精度 4）斜线加工精度 5）圆弧加工精度,第二节 数控机床的管理,一、数
12、控机床使用注意事项数控机床是一种自动化程度高、结构复杂的先进加工设备，应做好数控机床的日常管理工作，发挥机床的最大效用。（1）数控机床使用对环境有要求（2）数控机床对电源要求（3）操作规程规范合理,第2章 数控机床的维护与管理,二、数控机床的维护保养（1）机床系统的维护保养。（2）机械部件的维护保养。（3）其他内容的保养，包括液压、气压系统等。,第一节 电气控制基础,一、常用低压电器（1）交流接触器接触器是一种自动的电磁式开关，适用于远程频繁地接通或断开交直流主电路及大容量控制线路，具有欠电压释放保护功能、工作可靠、操作频率高、使用寿命长等优点，按照主触头过流的电流种类，可分为交流接触器和直流
13、接触器两大类图为施耐德E系列交流接触器,第五章 数控机床常见电气故障分析,第一节 电气控制基础,一、常用低压电器（1）交流接触器施耐德交流接触器类型,第五章 数控机床常见电气故障分析,第一节 电气控制基础,一、常用低压电器（1）交流接触器交流接触器工作原理及符号交流接触器主要由电磁系统、触头系统、辅助部件等组成。交流电磁铁的铁心由硅钢片叠压而成，当线圈通电后，铁芯产生电磁力将衔铁吸合，衔铁带动触头系统动作，使得常闭触头断开，常开触头闭合。交流接触器的触头分为主触头和辅助触头两大类：主触头用来通断电流较大的主电路，一般由三对接触面较大的动合（常开）触头组成；辅助触头用来通断点出较小的控制电路，一
14、般由两对动合（常开）和两对动断（常闭）触头组成。,第五章 数控机床常见电气故障分析,课堂实践：利用万能表检测接触器工作状态，并填写随堂检测表。,第一节 电气控制基础,一、常用低压电器（2）低压断路器（空气开关）低压断路器，又名空气开关，是一种只要电路中电流超过额定电流就会自动断开的开关。空气开关是用来做电路保护的，一旦出现短路事故就会断开电路，因为采用空气作为灭弧介质，所以成为空气开关。其基本原理是短路电流远大于正常负载电流，短路电流导致脱扣器脱扣，动触头在弹簧作用下与静触头分开，使得电路断开。,第五章 数控机床常见电气故障分析,使用提示：低压断路器作为不频繁接通和断开的电路的总电源开关或部分
15、电路的电源开关。,第一节 电气控制基础,一、常用低压电器（3）继电器中间继电器用于继电保护与自动控制系统中，以增加触点的数量及容量，还被用于在控制电路中传递中间信号。中间继电器的结构和原理与交流接触器基本相同，与接触器的主要区别在于：接触器的主触头可以通过大电流，而中间继电器的触头只能通过小电流，所以，它只能用于控制电路中。中间继电器一般是没有主触点的，因为过载能力比较小，所以它用的全部都是辅助触头，数量比较多。新国标对中间继电器的定义是K，老国标是KA。一般是直流电源供电，少数使用交流供电。,第五章 数控机床常见电气故障分析,第一节 电气控制基础,一、常用低压电器（3）继电器继电器电气图形及
16、文字符号,第五章 数控机床常见电气故障分析,要点提示：继电器常用在电气系统中的控制回路，由于其触点额定容量较小，极少作为切断动力电源的开关。在自动控制系统中，常常作为系统输出控制的开关点，比如刀架电机正反转控制，继电器起到了控制刀架交流接触器线圈电源的作用，系统通过继电器控制刀架电机交流接触器，从而实现控制刀架正反转的功能。,第二节 电气原理图识读,一、刀架电机控制电路安装（1）刀架电机控制电路工作原理亚龙YL-569型 Oi mate TD 数控车床刀架采用6工位电动刀架，控制分为刀架电机与刀位信号。通过交流接触器的方式来完成正反转，从而实现松开和锁紧。,第五章 数控机床常见电气故障分析,要
17、点提示：主电路的连接是使用KM3和KM4交流接触器来实现三相电源的换相，控制的关键在于换相的同时，不能出现相间短路的事故，控制必须保证KM3和KM4线圈不能同时吸合，否则二者主触点同时闭合后，会发生相间短路的事故。所以在二者的控制上引入了回路的互锁,第二节 电气原理图识读,一、刀架电机控制电路安装（2）刀架电机控制过程,第五章 数控机床常见电气故障分析,要点提示：数控系统通过控制继电器的吸合和分断来控制交流接触器的线圈电源。如图3-1所示，线圈的电源为U43/W43 110V交流电源，其零线W43通过电线直接与交流接触器线圈连接，通过控制火线U43来实现接触器的吸合与分断,正转控制。KM3的控
18、制来自PMC的输出地址(Y7.2),Y7.2有输出时，XT5中间继电器板上的继电器KA7继电器吸合，U43通过KA7的常开触点与交流接触器KM4的常闭触点串联后，连接至接触器KM3线圈，此时，接触器KM3吸合，刀架正转。同时接触器KM3的常闭触点断开，断开了接触器KM4线圈的控制回路，起到了互锁的作用，防止相间短路,反转控制。KM4的控制来自PMC的输出地址（Y7.3)），Y7.3有输出时，XT5中间继电器板上KA8继电器吸合，接触器KM4吸合，刀架反转锁紧。同时接触器KM4的常闭触点断开，断开了接触器KM3线圈的控制回路，起到了互锁的作用，防止相间短路,第二节 电气原理图识读,一、刀架电机控
19、制电路安装（3）刀架电机控制电气原理图,第五章 数控机床常见电气故障分析,第二节 电气原理图识读,一、刀架电机控制电路安装（4）刀架电机控制电路安装,第五章 数控机床常见电气故障分析,1.工具：测电笔、剥线钳、尖嘴钳、压线钳、大小一字螺丝刀、大小十字螺丝刀若干。2.仪表与设备：万用表一只，线号机一台，亚龙YL-569型 Oi mate TD 数控车床实训设备实训柜。3）器材：在亚龙YL-569型 Oi mate TD 数控车床实训设备实训柜上选取如表2-2所示的器材进行安装。导线使用4mm2、0.75mm2黑色铜芯软线、1mm2红色铜芯软线，导线的选用按图标示选择。,第二节 电气原理图识读,一、刀架电机控制电路安装（4）刀架电机控制电路安装,第五章 数控机床常见电气故障分析,检查所给电气元件是否完好，如有问题请及时更换。在老师的指导下在亚龙YL-569型 Oi mate TD 数控车床实训设备实训柜上，根据布置图所示在网孔板上固定电器元件,要点提示：所有线缆必须使用压线钳和压线头预制！安装完成后必须使用万用表检测L1L2L3之间有无短路！,第二节 电气原理图识读,一、刀架电机控制电路安装（4）测评,第五章 数控机床常见电气故障分析,
