01 第一章 绪论

1、1 机床电气自动控制 出版社 经管分社 出版社 ISBN 978-7-5624-1039-3 出版社 机床电气自动控制机床电气自动控制 （修订版）（修订版） 陈远龄陈远龄 主主 编编 2 机床电气自动控制 出版社 经管分社 一、电气自动控制在现代机床中的地位一、电气自动控制在现代机床中的地位 二、机床电气自动控制的发展概况二、机床电气自动控制的发展概况 三、本课程的内容及要求三、本课程的内容及要求 3 机床电气自动控制 出版社 经管分社 现代机床系统组成：现代机床系统组成： 一、电气自动控制在现代机床中的地位一、电气自动控制在现代机床中的地位 工作机构工作机构传动机构传动机构原原 动动 机机

2、自动控制系统自动控制系统 4 机床电气自动控制 出版社 经管分社 自动控制自动控制 在没有人直接参与在没有人直接参与(或仅有少数参与或仅有少数参与)的情况下，利用自的情况下，利用自 动控制系统，使被控对象动控制系统，使被控对象(或生产过程或生产过程)，自动地按预定的，自动地按预定的 规律去进行工作。规律去进行工作。 机床按规定的程序自动地起动与停车机床按规定的程序自动地起动与停车 使用微型计算机控制数控机床使用微型计算机控制数控机床 利用可编程控制器使机床实现自动加工循环利用可编程控制器使机床实现自动加工循环 一、电气自动控制在现代机床中的地位一、电气自动控制在现代机床中的地位 5 机床电气自

3、动控制 出版社 经管分社 实现自动控制的手段实现自动控制的手段 电气电气现代机床的主要控制手段现代机床的主要控制手段 机械机械 液压液压也离不开电气控制的配合也离不开电气控制的配合 气动气动 以机床作为典型对象研究电气自动控制技术以机床作为典型对象研究电气自动控制技术 的基本原理、方法和应用的基本原理、方法和应用 （适用于其他机器设备及生产过程适用于其他机器设备及生产过程） 一、电气自动控制在现代机床中的地位一、电气自动控制在现代机床中的地位 6 机床电气自动控制 出版社 经管分社 电气拖动与电气控制系统的优点电气拖动与电气控制系统的优点 在速度调节方面具有无可比拟的优越性在速度调节方面具有无

4、可比拟的优越性 直流或交流无级调速电机驱动机床直流或交流无级调速电机驱动机床 电机电机- -主轴部件完全代替主轴变速齿轮箱主轴部件完全代替主轴变速齿轮箱 综合应用先进科学技术综合应用先进科学技术 计算技术、电子技术、传感技术、伺服驱动计算技术、电子技术、传感技术、伺服驱动 技术技术 应用成果：数控机床、机器人、柔性制造单应用成果：数控机床、机器人、柔性制造单 元及系统等机电一体化产品元及系统等机电一体化产品 一、电气自动控制在现代机床中的地位一、电气自动控制在现代机床中的地位 7 机床电气自动控制 出版社 经管分社 1.1.电气拖动的发展电气拖动的发展 (1)(1)单电机拖动单电机拖动（一台电

5、机拖动一台机床）（一台电机拖动一台机床） 较之成组拖动：较之成组拖动： 简化了传动机构简化了传动机构 缩短了传动路线缩短了传动路线 提高了传动效率提高了传动效率 至今中小型通用机床仍采用单电机拖动至今中小型通用机床仍采用单电机拖动 二、机床电气自动控制的发展概况二、机床电气自动控制的发展概况 8 机床电气自动控制 出版社 经管分社 1.1.电气拖动的发展电气拖动的发展 (2)(2)多电机拖动多电机拖动（多台电机驱动一台机床）（多台电机驱动一台机床） 较之单台电机拖动较之单台电机拖动 简化了机械结构简化了机械结构 提高了传动效率提高了传动效率 易于实现各运动部件的自动化易于实现各运动部件的自动化

6、 现代机床最基本的拖动方式现代机床最基本的拖动方式 二、机床电气自动控制的发展概况二、机床电气自动控制的发展概况 9 机床电气自动控制 出版社 经管分社 1.1.电气拖动的发展电气拖动的发展 (3)(3)交、直流无级调速交、直流无级调速 2020世纪世纪3030年代年代 直流发电机直流发电机- -直流电动机、电磁放大机等直流调速直流电动机、电磁放大机等直流调速 系统广泛应用于重型和精密机床系统广泛应用于重型和精密机床 2020世纪世纪6060年代年代 采用脉宽调制的晶闸管直流电动机无级调速系统采用脉宽调制的晶闸管直流电动机无级调速系统 得到广泛应用得到广泛应用 2020世纪世纪8080年代年代

7、 半导体变流技术应用于交流电机调速系统半导体变流技术应用于交流电机调速系统 鼠笼式交流伺服电机矢量控制技术鼠笼式交流伺服电机矢量控制技术 二、机床电气自动控制的发展概况二、机床电气自动控制的发展概况 10 机床电气自动控制 出版社 经管分社 1.1.电气控制系统的发展电气控制系统的发展 手动控制（继电接触器控制）手动控制（继电接触器控制） 20世纪世纪2030年代年代 可以实现对控制对象的起动、停止、调速、自动循可以实现对控制对象的起动、停止、调速、自动循 环以及保护环以及保护 特点：特点： 所使用的控制器件结构简单、价廉、控制方式直所使用的控制器件结构简单、价廉、控制方式直 观、工作可靠易维

8、护观、工作可靠易维护 体积大、功耗大、控制速度慢、改变控制程序困体积大、功耗大、控制速度慢、改变控制程序困 难难 二、机床电气自动控制的发展概况二、机床电气自动控制的发展概况 11 机床电气自动控制 出版社 经管分社 1.1.电气控制系统的发展电气控制系统的发展 顺序控制器顺序控制器（综合应用继电器和半导体元件的控制装置）（综合应用继电器和半导体元件的控制装置） 20世纪世纪60年代年代 程序改变容易、通用性强程序改变容易、通用性强 广泛应用于组合机床、自动线广泛应用于组合机床、自动线 可编程控制器（可编程控制器（PLC）：）：以微型计算机为基础的具有编程、以微型计算机为基础的具有编程、 存储

9、、逻辑控制及数字运算功能的器件存储、逻辑控制及数字运算功能的器件 功率级输出、接线简单、通用性强、编程容易、抗干扰能功率级输出、接线简单、通用性强、编程容易、抗干扰能 力强、工作可靠力强、工作可靠 发展方向：发展方向： 微型、简易、价廉微型、简易、价廉 以图取代传动继电器控制以图取代传动继电器控制 大容量、高速、高性能大容量、高速、高性能综合控制大规模复杂控制综合控制大规模复杂控制 系统系统 二、机床电气自动控制的发展概况二、机床电气自动控制的发展概况 12 机床电气自动控制 出版社 经管分社 1.1.电气控制系统的发展电气控制系统的发展 数字控制数字控制 专用数控装置专用数控装置NC 由硬件

10、逻辑电路组成由硬件逻辑电路组成 灵活性差，可靠性不够灵活性差，可靠性不够 已为微机控制取代，成为已为微机控制取代，成为CNC或或MNC系统系统 加工中心机床加工中心机床 工序高度集中的数控机床工序高度集中的数控机床 显著特征：具有刀库和换刀机械手显著特征：具有刀库和换刀机械手 工件可通过一次装夹，完成全部加工工件可通过一次装夹，完成全部加工 二、机床电气自动控制的发展概况二、机床电气自动控制的发展概况 13 机床电气自动控制 出版社 经管分社 1.1.电气控制系统的发展电气控制系统的发展 自适应数控机床自适应数控机床(AC) 自动适应毛坯裕量变化、硬度不均匀、刀具磨损等自动适应毛坯裕量变化、硬

11、度不均匀、刀具磨损等 随机因素随机因素 计算机群控系统计算机群控系统DNC（又称（又称“直接数控系统直接数控系统”） 柔性制造系统柔性制造系统FMS（20世纪世纪90年代）年代） 由中心计算机控制的机械加工自动线由中心计算机控制的机械加工自动线 由数控机床、工业机器人、自动化搬运车、自动化由数控机床、工业机器人、自动化搬运车、自动化 检测、自动化仓库组成检测、自动化仓库组成 CIMS：CAD、CAM、CAQ和计算机信息管理系统和计算机信息管理系统 二、机床电气自动控制的发展概况二、机床电气自动控制的发展概况 14 机床电气自动控制 出版社 经管分社 “机床电气自动控制机床电气自动控制”是机制专业的一