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1、,数控综合实验 台综合介绍 吴 毅,数控系统综合实验台,华中数控,HED-21S数控系统综合实验台的功能：,1.培养学生掌握数控系统的编程方法；2.数控系统电气设计、安装、调试、维修等实际动手能力的一套实验装置；3.可以使学员掌握数控系统控制原理、电气原理、电气设计方法、元器件的选用,内置式PLC的调试及编写与编译；4.能够掌握数控系统电气布局、安装、电气调试等方法；5.能够让学生熟悉数控机床常用的部件,以及这些部件的原理,调试方法和常见故障的维护维修6.能够模拟工业生产过程，达到工业现场实习效果。更好地培养学生的动手能力和分析能力。,华中数控,1.HNC-21TF数控装置；2.西门子/日立变
2、频器及三相异步电机；3.松下/三洋交流伺服及交流伺服电机；4.雷塞步进电机驱动器及步进电机；5.工作台;6.四工位刀架;7.光栅尺;8.磁粉制动器;9.数控机床常用的电器部件,如:(空气开关,接触器,开关电源,变压器,输入输出转接板等),华中数控,HED-21S数控系统综合实验台组成：,华中数控,数控系统,综合实验台数控装置采用的是华中数控生产的“HNC-21TF”车床数控装置，本套数控装置为全功能控制系统，可以选用脉冲接口、模拟接口的交流伺服单元，或者是步进电机驱动器,华中数控,数控装置型号编号说明：,华中数控,华中数控,华中数控,华中数控,采用先进的开放式体系结构；嵌入式工业PC机；配置7
3、.7或.7彩色液晶显示屏;故障诊断与报警;多种形式的图形加工轨迹显示和仿真；集成进给轴接口、主轴接口、手持单元接口、内嵌式PLC接口于一体；可自由选配各种类型的脉冲接口、模拟接口交流伺服单元或步进电机驱动器；,华中数控,“世纪星”HNC-21TF数控装置功能特点,华中数控,内部已提供标准车床或铣床控制的PLC程序，用户也可自行编制PLC程序；采用国际标准G代码编程，与各种流行，直接加工高达2GB 的G 代码程序；具有直线、圆弧、螺纹切削、刀具补偿、宏程序等功能；支持硬盘、电子盘等程序存储方式以及软驱、DNC、以太网等程序交换功能；反向间隙和单双向螺距误差补偿功能有效提高加工精度,华中数控,华中
4、数控,华中数控,“世纪星”HNC-21的连接图,华中数控,“世纪星”HNC-21的接口,华中数控,XS1：电源接口 XS2：外接PC键盘接口XS3：以太网接口 XS4：软驱接口，XS5：RS232接口 XS6：远程I/O板接口XS8：手持单元接口 XS9：主轴控制接口XS10、XS11：输入开关量接口 XS20，XS21：输出开关量接口XS30XS33：模拟式、脉冲式（含步进式）进给轴控制接口XS40XS43：串行式HSV-11型伺服轴控制接口,华中数控,“世纪星”HNC-21的接口说明,华中数控,华中数控,“世纪星”HNC-21的内部板卡,华中数控,“世纪星”HNC-21的内部板卡:NC板,
5、华中数控,“世纪星”HNC-21的内部板卡:主板,华中数控,“世纪星”HNC-21的内部板卡:电源板,华中数控,“世纪星”HNC-21的内部板卡:键盘按键板,华中数控,“世纪星”HNC-21的内部板卡:键盘按键板,华中数控,HNC-2000的内部板卡:进给轴控制板卡,华中数控,HNC-2000的内部板卡:进给轴控制板卡,华中数控,HNC-2000的内部板卡:输入输出控制板卡,世纪星电源接口,华中数控,华中数控,注意：XS1的6脚在内部已与数控装置的机壳接地端子连通。由于电源线电缆中的地线较细，因此，必须单独增加一根截面积不小于2.5平方毫米的黄绿铜导线作为地线与数控装置的机壳接地端子相连。,华
6、中数控,键盘接口：XS2,注意：可以直接接PC键盘，也可以通过软驱单元进行转接。,华中数控,华中数控,以太网接口：XS3,华中数控,华中数控,以太网口与外部计算机的连接,通过以太网口与外部计算机连接是一种快捷、可靠的方式：1.与外部计算机直接电缆连接（见图）2.也可以先连接到HUB（集线器），再经HUB连入局域网，与局域网上的其他任何计算机连接（见图）。在硬件上，可以直接使用HNC-21背面的以太网口连接，也可以通过软驱单元转接后，用软驱单元上的以太网口连接。,华中数控,华中数控,直接电缆连接：,华中数控,华中数控,通过局域网连接：,华中数控,华中数控,软驱接口：XS4,华中数控,华中数控,软
7、驱单元,华中数控,华中数控,若使用软驱单元则XS2、XS3、XS4、XS5 为软驱单元的转接口。软驱单元提供“3.5”软盘驱动器、RS232接口、PC键盘接口、以太网接口。需要通过转接线与HNC-21 数控装置连接使用。,华中数控,华中数控,RS232接口：XS5,HNC-21数控装置可以通过RS232与外部计算机连接，并进行数据交换与共享。在硬件连接上，可以直接由HNC-21数控装置背面的XS5接口连接，也可以通过软驱单元上的串口接口进行转接。,华中数控,通过RS232口与外部计算机连接,华中数控,华中数控,远程I/O接口：XS6,华中数控,华中数控,手持单元接口：XS8,华中数控,华中数控
8、,手持单元中坐标选择、增量倍率选择、使能按钮、指示灯等需要占用PLC输入/输出开关量。因此，手持接口（XS8）占用了数控装置的开关量输出中的4路输出（O28O31）、开关量输入中的8路输入（I32I39）。注意:若系统中未选用手持单元，或所选手持单元上没有急停按钮时，应该通过DB25头针插头将XS8上的第4、17脚短接。,华中数控,华中数控,手持盒,华中数控,主轴控制接口：XS9,主轴D/A选用接口AOUT1和AOUT2应注意：AOUT1的输出电压为-10V+10V，AOUT2的输出电压为0V+10V，如果主轴系统是采用给定的正负模拟电压实现主轴电机的正反转，请使用AOUT2接口控制主轴单元，
9、其它情况都采用AOUT1接口，否则可能损坏主轴单元。,华中数控,华中数控,开关量输入接口：XS10、XS11,华中数控,1等效电路,IF=59mA,24VG,24V,+5V,输入开关量接口等效电路NPN型,IF=59mA,PNP开关输入公共点为24V,PNP开关量输入,输入开关量接口等效电路PNP型,NPN开关量输入,华中数控,华中数控,输入端子板,华中数控,输入端子板接口,华中数控,华中数控,开关量输出接口：XS20、XS21,华中数控,华中数控,输出端子板,华中数控,输出端子板接口,华中数控,华中数控,华中数控,华中数控,华中数控,注意：XS1的4脚在数控装置内部已与XS10、XS11、X
10、S20、XS21开关量接口的1，2，14，15脚连通。但为了提高开关量信号的抗干扰能力，XS10、XS11、XS20、XS21开关量接口的1，2，14，15脚应采用单独的电线连接到外部DC24V电源地上，以减少流过XS1的4脚（24V地）的电流，如图所示。若某些输入/输出开关量控制或接收信号的电元气件的供电电源是单独的，则其供电电源必须与输入输出开关量的供电电源共地。否则，数控装置不能通过输出开关量可靠地控制这些元器件，或从这些元器件接收信号。,对应于同一位，N型和P型不可同时使用。,华中数控,技术参数（1）采用光电耦合技术，最大隔离电压2500VRMS（一分钟）（2）电源电压24V（3）最大
11、输出电流100mA典型应用电路（1）驱动发光二极管 可使用NPN输出或PNP输出。需串联一个电阻，控制流经发光二极管的电流，一般约为10mA。,华中数控,（2）驱动灯丝型指示灯 使用NPN输出或PNP输出，需外接一预热电阻，以减少导通时的电流冲击，预热电阻阻值大小以不致于指示灯亮为原则。,用输出开关量驱动灯丝型指示灯,华中数控,（3）驱动电感性负载（如继电器）可根据需要选择NPN或PNP型输出，须在线圈附近接入续流二极管，以保护输出电路，减少干扰。（有些继电器自带续流二极管）注：应选择线圈电压为DC24V。,华中数控,输出接线继电器板,继电器板集成八个单刀单投继电器和两个双刀双投继电器;最多可
12、接16路NPN开关量信号输出及急停（两位）与超程（两位）信号;其中8路NPN开关量信号输出用于控制八个单刀单投继电器;剩下的8路NPN开关量信号输出通过接线端子引出，可用来控制其它电器，两个双刀双投继电器可由外部单独控制。,华中数控,21,20,23,22,25,24,J1,华中数控,华中数控,华中数控,华中数控,华中数控,华中数控,华中数控,远程I/O板,模拟接口式、脉冲接口式伺服驱动器控制接口：XS30-XS33,华中数控,串行接口式伺服驱动器控制接口：XS40-XS43,华中数控,变频调速主轴单元,变频主轴采用日立SJ100-007HFE变频器。变频器采用正弦波脉宽调制（PWM）控制，额
13、定容量1.5KW，额定输入电压三相交流380V，额定输出电流2.5A,输出频率范围1360Hz，适用电机容量0.75KW。三相异步电机采用普通三相异步电机。功率0.55KW，转速1390r/m，4极。,华中数控,磁粉制动器,工作原理：磁粉制动器是以磁粉（软磁材料）为介质传递转矩的一种电磁器。,型号：CZ-0.5 额定扭矩：5Nm（带恒流控制器）,华中数控,华中数控,磁粉制动器内部结构,华中数控,磁粉制动器内部结构,（磁粉重量：10g 实验转速：300rPM 表面温度：38）,华中数控,磁粉制动器电流与扭矩对应曲线：,交流伺服电机(P50B05020DXS00)一台;伺服驱动 三洋Q系列伺服驱动
14、器(QS1A01AA0M601P00)一台,华中数控,交流伺服驱动单元,步进驱动器和步进电机采用深圳雷塞M535和57HS13。M535是细分型高性能步进驱动器，适合驱动中小型的任何两相或四相混合式步进电机。在驱动器的侧边装有一排拨码开关组，可以用来选择细分精度，以及设置动态工作电流和静态工作电流。57HS13是两相相混合式步进电机，步进角为1.8度,静转矩1.3Nm,额定相电流2.8A。,华中数控,步进驱动单元,XY工作台集成了雷塞57HS13四相混合式步进电机,MSMA022A1C交流伺服电机,光栅尺，笔架。机械部分采用滚珠丝杠传动的模块化十字工作台，用于实现目标轨迹和动作。X轴执行装置采
15、用2相混合式步进电机，步进电机没有传感器，不需要反馈，用于实现开环控制。Y轴执行装置采用交流伺服电机，,华中数控,十字滑台,电动刀架,转位刀架是一种刀具储存装置，可以同时安装4、6、8、12把刀具不等。电动刀架的电气控制分强电和弱电两部分，,华中数控,华中数控,加工中心目前大量使用的是带刀库的自动换刀系统:转塔头式（通称八角头）加工中心，因主轴结构复杂，使用逐渐减少。但在数控车床中转位刀架也是一种自动换刀系统。具有刀库的加工中心，按刀库形式有盘式刀库、链式刀库等，按换刀方法不同又分为有机械手换刀和无机械手换刀两类。刀库与机械手在机床上如何布局、如何组合，使结构变化各异。选用何种结构形式要由设计者根据工艺、刀具数量、主机结构总体布局等多种因素决定。,华中数控,选刀方式,常用的方法有顺序选刀和任意选刀:顺序选刀要求加工用刀具严格按加工过程中使用的顺序放入刀库中。任意选刀的换刀方式可以有刀套编码、刀具编码和记忆等方式。,华中数控,
