第4章 典型电气控制系统分析

1、 第四章第四章 典型电气控制系统分析典型电气控制系统分析河南理工大学河南理工大学机械与动力工程学院机械与动力工程学院n电气控制系统是金属切削机床的重要组成部分，在机械设备电气控制系统是金属切削机床的重要组成部分，在机械设备中起着神经中枢的作用。通过它对电动机的控制，能拖动生中起着神经中枢的作用。通过它对电动机的控制，能拖动生产机械，实现各种运行状态达到加工生产的目的。不同的生产机械，实现各种运行状态达到加工生产的目的。不同的生产机械设备，或同类型的机床设备，由于各自的工作方式，产机械设备，或同类型的机床设备，由于各自的工作方式，工艺要求不同，其电气控制系统也不尽相同。工艺要求不同，其电气控制系

2、统也不尽相同。n 本章通过对几台典型机床设备的电气控制系统分析，进本章通过对几台典型机床设备的电气控制系统分析，进一步阐明各基本控制环节在各种控制系统中的应用及各典型一步阐明各基本控制环节在各种控制系统中的应用及各典型控制系统的组成。学会根据生产工艺和机械设备对电气控制控制系统的组成。学会根据生产工艺和机械设备对电气控制的要求，进行电气控制电路分析，提高读图能力，为今后进的要求，进行电气控制电路分析，提高读图能力，为今后进行机械设备的电气控制电路的设计、安装调整、运行打下一行机械设备的电气控制电路的设计、安装调整、运行打下一定的基础。定的基础。n 第四章第四章 典型电气控制系统分析典型电气控制

3、系统分析读图口诀读图口诀一看二想多联系，一看二想多联系，从左到右顺序查；从左到右顺序查；先主后从再联系，先主后从再联系，然后还把关键找。然后还把关键找。找出核心和制约，找出核心和制约，由右返左作用清；由右返左作用清；再按顺序想一想，再按顺序想一想，是否静动联得通。是否静动联得通。从控主，主管从，从控主，主管从，合作才是真道理；合作才是真道理；静动得当才逻辑，静动得当才逻辑，相互包含是真理。相互包含是真理。 你中有我，我中有你。你中有我，我中有你。静动匹配。静动匹配。第二节第二节 普通车床的电气控制系统普通车床的电气控制系统 第四节第四节 双面单工位液压传动组合机床电气控制系统双面单工位液压传动

4、组合机床电气控制系统 第五节第五节 起重机电气控制系统起重机电气控制系统 第六节第六节 数控机床控制系统简介数控机床控制系统简介 第四章第四章 典型电气控制系统分析典型电气控制系统分析第一节第一节 分析电气控制系统的方法与步骤分析电气控制系统的方法与步骤 第三节第三节 铣床的电气控制系统铣床的电气控制系统 （1）机械设备概况调查。机械设备概况调查。了解设备的基本结构及工作原理、设备的传了解设备的基本结构及工作原理、设备的传动系统类型及驱动方式、主要技术性能和规格、运动要求等。动系统类型及驱动方式、主要技术性能和规格、运动要求等。液压气动液压气动传动系统的工作原理、机械设备对电气控制系统的要求。

5、传动系统的工作原理、机械设备对电气控制系统的要求。（2）电气控制系统及电气元件的状况分析。电气控制系统及电气元件的状况分析。明确电动机作的用途、型号明确电动机作的用途、型号规格以及控制要求，了解各种电器的工作原理、控制作用及功能。规格以及控制要求，了解各种电器的工作原理、控制作用及功能。 1.分析电气控制系统的方法分析电气控制系统的方法 ： 4.1 分析电气控制系统的方法与步骤分析电气控制系统的方法与步骤 （3）机械系统与电气控制系统的关系分析。在了解被控设备所采用的电气控）机械系统与电气控制系统的关系分析。在了解被控设备所采用的电气控制系统结构、电气元件状况的基础上，还应明确机械系统与电气系

6、统之间的联制系统结构、电气元件状况的基础上，还应明确机械系统与电气系统之间的联接关系，即信息采集传递和运动输出的形式和方法。信息采集传递是指信号通接关系，即信息采集传递和运动输出的形式和方法。信息采集传递是指信号通过设备上的各种操作手柄、挡铁以及各种信息检测机构作用在主令信号发出元过设备上的各种操作手柄、挡铁以及各种信息检测机构作用在主令信号发出元件上，并传递到电气控制系统中的过程；运动输出是指电气控制系统中的执行件上，并传递到电气控制系统中的过程；运动输出是指电气控制系统中的执行元件将驱动力作用到机械系统上的相应点，并实现设备要求的各种动作。元件将驱动力作用到机械系统上的相应点，并实现设备要

7、求的各种动作。（1）设备运动分析。）设备运动分析。分析生产工艺要求的各种运动及其实现方法，对分析生产工艺要求的各种运动及其实现方法，对有液压驱动的设备要进行液压系统工作状态分析。有液压驱动的设备要进行液压系统工作状态分析。（3）控制辅助电路分析。）控制辅助电路分析。1）根据电路或执行元件控制电路中所采用的接根据电路或执行元件控制电路中所采用的接触器等元器件线圈的控制电路，分析其主令信号所达到的控制要求。触器等元器件线圈的控制电路，分析其主令信号所达到的控制要求。2）了了解各主令电器解各主令电器(如操作手柄、开关、按钮等在电路中的功能和操作方式，及如操作手柄、开关、按钮等在电路中的功能和操作方式

8、，及由那些电路环节实现保护、联锁、信号指示和照明等电路控制。由那些电路环节实现保护、联锁、信号指示和照明等电路控制。3） 按工艺按工艺过程、各种工作方式，分析阅读整个控制电路工作过程，并总结出各类机过程、各种工作方式，分析阅读整个控制电路工作过程，并总结出各类机床电气控制的特点、规律，以期达到举一反三的目的。床电气控制的特点、规律，以期达到举一反三的目的。2.分析电气控制系统的步骤：分析电气控制系统的步骤：4.1 分析电气控制系统的方法与步骤分析电气控制系统的方法与步骤 总之总之 任何一个复杂的电气控制系统，按其功能要求都是由一些基本控制环节构任何一个复杂的电气控制系统，按其功能要求都是由一些

9、基本控制环节构成的，因此成的，因此分析电路时应先将电路分解成基本环节分析电路时应先将电路分解成基本环节经过经过“化整为零化整为零”，分析每一，分析每一个局部电路的工作原理以及各部分之间的控制关系之后，还必须个局部电路的工作原理以及各部分之间的控制关系之后，还必须“集零为整集零为整”，统观整个电路的保护环节以及电气原理图中其他辅助电路（如检测、信号指示、统观整个电路的保护环节以及电气原理图中其他辅助电路（如检测、信号指示、照明等电路）。检查整个控制线路，看是否有遗漏，特别要从整体角度，进一步照明等电路）。检查整个控制线路，看是否有遗漏，特别要从整体角度，进一步检查和理解各控制环节之间的联系，理解

10、电路中每个元件所起的作用。检查和理解各控制环节之间的联系，理解电路中每个元件所起的作用。普通车床结构示意图普通车床结构示意图4.2 普通车床的电气控制系统普通车床的电气控制系统 1234657891主轴箱主轴箱 2挂轮箱挂轮箱 3进给箱进给箱 4溜板与刀架溜板与刀架 5溜板箱溜板箱 6尾架尾架 7丝杆丝杆 8 光杆光杆 9床身床身 车削加工一般只需要单向旋转，但在车削车削加工一般只需要单向旋转，但在车削螺纹时为避免乱扣，要求主轴反转来退刀螺纹时为避免乱扣，要求主轴反转来退刀，因此要求主轴能正反两个方向旋转。主，因此要求主轴能正反两个方向旋转。主轴的旋转方向可通过改变主轴电动机转向轴的旋转方向可

11、通过改变主轴电动机转向是通过机械手柄（离合器）齿轮组来控制是通过机械手柄（离合器）齿轮组来控制。n中小型普通车床中小型普通车床主轴的转速的调节方法有两种主轴的转速的调节方法有两种：一种是通：一种是通过过改变电动机的磁极对数改变电动机的磁极对数来改变电动机的转速，以扩大车来改变电动机的转速，以扩大车床主轴的调速范围；另一种是用床主轴的调速范围；另一种是用齿轮变速箱齿轮变速箱来调速。来调速。n目前中小型车床多采用目前中小型车床多采用不变速的异步电动机拖动不变速的异步电动机拖动，靠，靠齿轮齿轮箱的有级调速箱的有级调速来实现变速；对于来实现变速；对于大型或重型车床大型或重型车床以及主轴以及主轴需要无级

12、调速的车床，可用需要无级调速的车床，可用晶闸管控制的直流调速系统晶闸管控制的直流调速系统。n加工螺纹加工螺纹，要求保证工件的旋转速度和刀具的移动速度之，要求保证工件的旋转速度和刀具的移动速度之间具有严格的比例关系，因此车床溜板箱与主轴之间通过间具有严格的比例关系，因此车床溜板箱与主轴之间通过齿轮来连接，齿轮来连接，刀架的移动和主轴旋转刀架的移动和主轴旋转都是由一台电动机来都是由一台电动机来拖动的，而拖动的，而刀具的进给刀具的进给是通过挂轮箱传递给进给箱，通过是通过挂轮箱传递给进给箱，通过二者的配合来实现。二者的配合来实现。根据卧式车床的特点，其电气控制电路应满足以下要求：根据卧式车床的特点，其

13、电气控制电路应满足以下要求： （1）主轴转速和进给速度可调主轴转速和进给速度可调（2）主轴能正反两个方向转动主轴能正反两个方向转动（3）主轴电动机起动应平稳主轴电动机起动应平稳主电动机有两种起动方式，即直接起动主电动机有两种起动方式，即直接起动(小于小于10kW的电机的电机)和和降压起动降压起动(大于大于10kW的电机的电机)。（4）主轴应能迅速停车主轴应能迅速停车主电动机的制动也有两种方式，即电气方法实现的能耗制动和主电动机的制动也有两种方式，即电气方法实现的能耗制动和反接制动，以及机械的摩擦离合器制动。反接制动，以及机械的摩擦离合器制动。 （5）车削时的刀具及工件应进行冷却车削时的刀具及工

14、件应进行冷却加工时刀具及工件的温度相当高，应设专用电动机拖动冷却泵加工时刀具及工件的温度相当高，应设专用电动机拖动冷却泵工作。工作。（6）控制电路应有必要的保护及照明等多电路。控制电路应有必要的保护及照明等多电路。一、一、CW6163B型万能卧式车床的控制线路型万能卧式车床的控制线路 KR1 M1 3Q1KM1u vwKM3EL1KM1EL2ELSB3KM1KR1SB4KM1SB2SB1KM2SB6SB5KM2SB7KM3FU46.3VFU336V110VSATCSTKR2主电动机主电动机 M2 3 M3 3KR2KM2FU1冷却电动机冷却电动机快速电动机快速电动机图图4-1 CW6163B型

15、万能卧式车床电气原理图型万能卧式车床电气原理图FU2A 1主电路主电路 包括主电机、冷却电机、刀架快速进给电机等的线路。包括主电机、冷却电机、刀架快速进给电机等的线路。 图图4-2 CW6163B型万能卧式车床主电路型万能卧式车床主电路KR1 M1 3Q1KM1uvwKM3TC主电动机主电动机 M2 3 M3 3KR2KM2FU1冷却电动机冷却电动机快速电动机快速电动机A 2控制电路控制电路 主电机主电机M1由由SB1SB4四个按钮控制；四个按钮控制；冷却泵电机冷却泵电机M2由由按钮按钮SB5和和SB6控制；控制；快速电机快速电机M3由按钮由按钮SB7点动控制。点动控制。 图图4-3 CW61

16、63B型万能卧式车床控制电路型万能卧式车床控制电路SB3KM1SB7KM3110VKR2FU2KR1SB4 KM1SB2SB1KM2SB6SB5KM2ST3. 照明及显示电路照明及显示电路 照明及显示电路。照明及显示电路。信号灯信号灯EL2为电源指示灯，为电源指示灯，EL1为机为机床工作指示灯：床工作指示灯：EL为机床照明灯，为机床照明灯，SA为机床照明开关。为机床照明开关。 图图4-4 CW6163B型万能卧式车床照明电路型万能卧式车床照明电路EL1KM1EL2ELFU46.3VFU336VSATCnC650卧式车床结构示意图，它主要由床身、主轴、主轴卧式车床结构示意图，它主要由床身、主轴、

17、主轴变速箱、尾座、进给箱、丝杠、光杠、刀架和溜板箱等变速箱、尾座、进给箱、丝杠、光杠、刀架和溜板箱等组成。该卧式车床属于中型车床，可加工的最大工件回组成。该卧式车床属于中型车床，可加工的最大工件回转直径为转直径为1020mm，最大工件长度为，最大工件长度为3000mm。 图4-5 C650卧式车床外形图 二、二、C650卧式车床的电气控制线路卧式车床的电气控制线路 二、二、C650卧式车床的电气控制线路卧式车床的电气控制线路n电力拖动特点与控制要求：电力拖动特点与控制要求：n1、主电动机控制要求、主电动机控制要求n主电动机主电动机M1为三相笼型异步电动机，完成主轴运动和进给运动的拖为三相笼型异

18、步电动机，完成主轴运动和进给运动的拖动。主电动机直接起动，能够正、反两个方向旋转，并可对正、反动。主电动机直接起动，能够正、反两个方向旋转，并可对正、反两个旋转方向进行电气停车制动，为加工、调整方便，还要具有点两个旋转方向进行电气停车制动，为加工、调整方便，还要具有点动功能。动功能。n进给运动也由主轴电机拖动，主轴电机的动力由主轴箱传递到进给进给运动也由主轴电机拖动，主轴电机的动力由主轴箱传递到进给箱，再有光杆或丝杆传到溜板箱。箱，再有光杆或丝杆传到溜板箱。n2、冷却泵电动机控制要求、冷却泵电动机控制要求n冷却泵电动机冷却泵电动机M2，在加工时带动冷却泵工作提供冷却液，采用直接，在加工时带动冷

19、却泵工作提供冷却液，采用直接起动，并且为连续工作状态。起动，并且为连续工作状态。n3、快速移动电动机控制要求、快速移动电动机控制要求n快速移动电动机快速移动电动机M3，可根据需要随时手动控制起停。，可根据需要随时手动控制起停。n电气控制系统分析电气控制系统分析nC650卧式车床的电气控制系统如图4-6所示。下面对C650卧式车床的主电路以及控制电路进行具体地分析。二、二、C650卧式车床的电气控制线路卧式车床的电气控制线路图4-6 C650型车床的电气控制原理图图图4-7 C650卧式车床卧式车床主电路主电路1主电路分析主电路分析 图4-7主电动机M1的控制电路2控制电路控制电路 (1)主电动

20、机的点动调整控制主电动机的点动调整控制 (2)主电动机的正反转控制电路主电动机的正反转控制电路 图图 C650卧式车床正反转控制线路卧式车床正反转控制线路图图 C650卧式车床正转控制线路卧式车床正转控制线路(2)主电动机的正转控制电路主电动机的正转控制电路 (2)主电动机的反转控制电路主电动机的反转控制电路 （3）. 主轴电动机的反接制动控制主轴电动机的反接制动控制 4.3 X62W万能升降台铣床电气控制系统万能升降台铣床电气控制系统 1立柱，2主电动机，3主传动，4进给传动，5铣刀轴，6底槽，7上支撑，8操作手柄，9水平工作台面，10悬梁，11中间支撑，12前支撑，13刀杆X62W型卧式铣

21、床结构及运动简图一、铣床的运动形式一、铣床的运动形式n主运动主运动 主轴的旋转运动主轴的旋转运动 ，分为顺铣和逆铣；主轴运动与进给运，分为顺铣和逆铣；主轴运动与进给运动之间无严格传动比要求，因此主轴由主电机拖动动之间无严格传动比要求，因此主轴由主电机拖动n进给运动进给运动 工作台在三个相互垂直方向上的直线运动（手动或机动工作台在三个相互垂直方向上的直线运动（手动或机动）；进给运动各个方向的运动由一台进给电机拖动。）；进给运动各个方向的运动由一台进给电机拖动。 n辅助运动辅助运动 1、工作台在三个相互垂直方向上的快速直线移动、工作台在三个相互垂直方向上的快速直线移动 ；2、工作台上可以安装园工作

22、台进行圆弧、凸轮铣削。工作台上可以安装园工作台进行圆弧、凸轮铣削。进给电动机经机械传动链，通进给电动机经机械传动链，通过机械离合器在选定的进给方向过机械离合器在选定的进给方向上驱动工作台进给上驱动工作台进给 。n 铣削加工方式有逆铣与顺铣。卧铣时，在一般情况下铣刀正向安装，铣削加工方式有逆铣与顺铣。卧铣时，在一般情况下铣刀正向安装，要求主轴电动机正向旋转，有时因加工需要铣刀需反向安装时，要求主轴要求主轴电动机正向旋转，有时因加工需要铣刀需反向安装时，要求主轴电动机应反向旋转。当铣削方向确定后，在铣削加工过程中则不需要改变电动机应反向旋转。当铣削方向确定后，在铣削加工过程中则不需要改变旋转方向。

23、因此，对主轴电动机的控制要求是在加工之前选择好转向（正旋转方向。因此，对主轴电动机的控制要求是在加工之前选择好转向（正向或反向），而后起动加工。向或反向），而后起动加工。n 铣刀是一种多刃刀具，其切削过程是断续的，负载随时间波动，造成铣刀是一种多刃刀具，其切削过程是断续的，负载随时间波动，造成拖动的不平衡，为了减小负载波动的影响在主轴上采用飞轮增加惯量，拖动的不平衡，为了减小负载波动的影响在主轴上采用飞轮增加惯量，这样又引起主轴在停车时的惯性大，停车时间较长，影响生产效率。为了这样又引起主轴在停车时的惯性大，停车时间较长，影响生产效率。为了实现能快速停车的目的，主轴都采用制动停车方式。实现能快

24、速停车的目的，主轴都采用制动停车方式。n 铣削时根据工件的加工要求，有纵向、横向和垂直三个方向的进给运铣削时根据工件的加工要求，有纵向、横向和垂直三个方向的进给运动，由一台电动机拖动。进给运动的方向，是通过操作选择运动方向的手动，由一台电动机拖动。进给运动的方向，是通过操作选择运动方向的手柄与开关，配合进给拖动电动机的正、反转来实现的。为了保证机床、刀柄与开关，配合进给拖动电动机的正、反转来实现的。为了保证机床、刀具的安全，在铣削加工时只允许工件作一个方向的进给运动。在使用圆工具的安全，在铣削加工时只允许工件作一个方向的进给运动。在使用圆工作台加工时，不允许工件作纵向、横向和垂直方向的进给运动

25、。为此各作台加工时，不允许工件作纵向、横向和垂直方向的进给运动。为此各向进给运动之间应具有联锁环节。向进给运动之间应具有联锁环节。二、铣床的电力拖动特点二、铣床的电力拖动特点n 铣床主运动和进结运动间没有比例协调的要求，但从机械结构的合理铣床主运动和进结运动间没有比例协调的要求，但从机械结构的合理性考虑，应采用两台电动机单独拖动。在铣削加工中，为了不使工件与铣性考虑，应采用两台电动机单独拖动。在铣削加工中，为了不使工件与铣刀碰撞而造成事故，要求进给拖动一定要在铣刀旋转时才能进行，铣刀停刀碰撞而造成事故，要求进给拖动一定要在铣刀旋转时才能进行，铣刀停止旋转，进给运动就应该停止或同时停止。因此，要

26、求进给运动电动机与止旋转，进给运动就应该停止或同时停止。因此，要求进给运动电动机与主轴电动机之间要有可靠的联锁。主轴电动机之间要有可靠的联锁。n 为适应各种不同的铣削加工要求，铣床主轴及进给运动都应具有一定为适应各种不同的铣削加工要求，铣床主轴及进给运动都应具有一定的调速范围。为了使齿轮在变速时易于相互啮合，要求主轴电动机和进给的调速范围。为了使齿轮在变速时易于相互啮合，要求主轴电动机和进给电动机都应具有电动机都应具有变速冲动变速冲动控制电路。控制电路。n 为使操作者能在铣床正面、侧面方便操作，对主轴起动、停止，工作为使操作者能在铣床正面、侧面方便操作，对主轴起动、停止，工作台进给运动选向及快

27、速移动等控制，设置多地点控制方案。台进给运动选向及快速移动等控制，设置多地点控制方案。n 为保证加工质量和机床设备的安全，要求控制系统中应具有较完善的为保证加工质量和机床设备的安全，要求控制系统中应具有较完善的联锁保护环节。铣削加工中，根据不同的工件材料，也为了延长刀具寿命联锁保护环节。铣削加工中，根据不同的工件材料，也为了延长刀具寿命和提高加工质量，需要切削液对工件刀具进行冷却润滑，而有时又不采用和提高加工质量，需要切削液对工件刀具进行冷却润滑，而有时又不采用。因此，采用转换开关控制冷却泵电动机单向旋转。此外，还应配有安全。因此，采用转换开关控制冷却泵电动机单向旋转。此外，还应配有安全照明电

28、路。照明电路。二、铣床的电力拖动特二、铣床的电力拖动特点点三、铣床的电气控制系统要求三、铣床的电气控制系统要求n主轴电动机控制电路主轴电动机控制电路v空载时直接起动空载时直接起动 ，为完成顺铣和逆铣，需要带动铣刀主轴正转和反转；，为完成顺铣和逆铣，需要带动铣刀主轴正转和反转； v可在两端进行启停操作可在两端进行启停操作v为提高工作效率，要求有停车制动控制；换刀时主轴必须处于制动状态；为提高工作效率，要求有停车制动控制；换刀时主轴必须处于制动状态； v为保证变速时齿轮易于啮合，要求变速时主电动机有点动控制。为保证变速时齿轮易于啮合，要求变速时主电动机有点动控制。n进给电动机控制电路进给电动机控制

29、电路 v工作台纵向与前后运动的方向联锁工作台纵向与前后运动的方向联锁 v工作台垂直上下运动和横向左右运动的方向联锁工作台垂直上下运动和横向左右运动的方向联锁 v圆工作台和长工作台之间的联锁圆工作台和长工作台之间的联锁v为满足纵向、横向、垂直方向的往返运动，要求进给电动机能正转和反转为满足纵向、横向、垂直方向的往返运动，要求进给电动机能正转和反转 v工作台的快速移动工作台的快速移动 以及进给变速时可以进行瞬时点动调整。以及进给变速时可以进行瞬时点动调整。n主轴电动机与进给电动机启、停顺序要求主轴电动机与进给电动机启、停顺序要求 加工零件时，为保证设备安全，要求主轴电动机启动后进给电动机方能启加工

30、零件时，为保证设备安全，要求主轴电动机启动后进给电动机方能启动动 四、四、X62W万能升降台铣床电气控制电路分析万能升降台铣床电气控制电路分析 图4.3.2 X62W型铣床的电气控制系统X62W万能升降台铣床电气控制线路万能升降台铣床电气控制线路 一、主电路一、主电路FU2W6W型铣床主电路图型铣床主电路图Q1u vwKM1KR1 M1 3主电动机主电动机 M2 3 M3 3KR2SA2冷却电动机冷却电动机进给电动机进给电动机KR3XXXKM2KM3FU1SA5FU2W6W型铣床主电机反转型铣床主电机反转Q1u vwKM1KR1 M1 3主电动机主电动机 M2 3 M3 3KR2SA2冷却电动

31、机冷却电动机进给电动机进给电动机KR3XXXKM2KM3FU1SA5FU2W6W型铣床主电机正转型铣床主电机正转Q1u vwKM1KR1 M1 3主电动机主电动机 M2 3 M3 3KR2SA2冷却电动机冷却电动机进给电动机进给电动机KR3XXXKM2KM3FU1SA5二、控制线路二、控制线路 （一）主电动机的控制（一）主电动机的控制 1. 主电动机的起动主电动机的起动2. 主电动机的制动主电动机的制动 4. 主轴换刀制动主轴换刀制动 当进行换刀或上刀操作时，为了防止主轴转动造成意外事故，也当进行换刀或上刀操作时，为了防止主轴转动造成意外事故，也为了上刀方便，主轴也需处在断电停车和制动的状态。

32、此时可将为了上刀方便，主轴也需处在断电停车和制动的状态。此时可将选择开关选择开关SA2的工作状态扳到上刀制动状态位置，即的工作状态扳到上刀制动状态位置，即SA21触点触点断开，切断接触器断开，切断接触器KM1的线圈电路，使主轴电动机不能起动；的线圈电路，使主轴电动机不能起动；SA22触点闭合，同样可接通电磁制动器触点闭合，同样可接通电磁制动器YB的线圈电路，使主轴的线圈电路，使主轴处于制动状态不能转动，保证上刀、换刀工作的顺利进行以及人处于制动状态不能转动，保证上刀、换刀工作的顺利进行以及人身安全。身安全。FU4YC1KR1KR2KR3KM4KM1KM2KM3KM3KM2KM1KM1KM4YC

33、2YC3KM4FU3SB5SB1SB2SB6SB2-1SB2-2SB4-1SB4-2ST1-1ST2-1ST2-1ST4-1ST1-2ST2-2ST2-2ST6-1ST4-2ST6-2ST7-2KM1ST7-1SA1-3SA1-2SA1-1SA2-2U外接电源外接电源外接电源外接电源SA2-1主轴主轴制动制动进给进给快进快进X62W万能升降铣床控制电路万能升降铣床控制电路3. 主轴换刀制动主轴换刀制动 FU4YC1KR1KR2KR3KM4KM1KM2KM3KM3KM2KM1KM1KM4YC2YC3KM4FU3SB5SB1SB2SB6SB2-1SB2-2SB4-1SB4-2ST1-1ST2-1S

34、T2-1ST4-1ST1-2ST2-2ST3-2ST6-1ST4-2ST6-2ST7-2KM1ST7-1SA1-3SA1-2SA1-1SA2-2U外接电源外接电源外接电源外接电源SA2-1主轴主轴制动制动进给进给快进快进X62W万能升降铣床控制电路万能升降铣床控制电路4. 主轴变速时的瞬时点动主轴变速时的瞬时点动 铣床主轴的变速由机械系统完成，在变速过程中，当选定啮合的铣床主轴的变速由机械系统完成，在变速过程中，当选定啮合的齿轮没能进入正常啮合时，要求电动机能点动至合适的位置，保证齿轮没能进入正常啮合时，要求电动机能点动至合适的位置，保证齿轮正常啮合。齿轮正常啮合。 主轴变速时先将变速手柄拉出

35、，将原先啮合好的齿轮脱离，然后主轴变速时先将变速手柄拉出，将原先啮合好的齿轮脱离，然后转动变速手轮选择转速，转速选定后将变速手柄推回原位，使齿轮转动变速手轮选择转速，转速选定后将变速手柄推回原位，使齿轮在新位置重新啮合。由于齿与齿槽可能对不准，会造成啮合困难。在新位置重新啮合。由于齿与齿槽可能对不准，会造成啮合困难。若齿轮不能进入正常啮合状态，则需要主轴有瞬时点动的功能，以若齿轮不能进入正常啮合状态，则需要主轴有瞬时点动的功能，以调整齿轮相对位置。调整齿轮相对位置。实现瞬时点动是由复位手柄与行程开关实现瞬时点动是由复位手柄与行程开关SQ7共同控制的。当变速共同控制的。当变速手柄复位时，在推进的

36、过程中会压动瞬时点动行程开关手柄复位时，在推进的过程中会压动瞬时点动行程开关SQ7，使其，使其动断触点先断开，切断动断触点先断开，切断KM1线圈电路的自锁；线圈电路的自锁； 4. 主轴变速时的瞬时点动主轴变速时的瞬时点动 FU4YC1KR1KR2KR3KM4KM1KM2KM3KM3KM2KM1KM1KM4YC2YC3KM4FU3SB5SB1SB2SB6SB2-1SB2-2SB4-1SB4-2ST1-1ST2-1ST2-1ST4-1ST1-2ST2-2ST2-2ST6-1ST4-2ST6-2ST7-2KM1ST7-1SA1-3SA1-2SA1-1SA2-2U外接电源外接电源外接电源外接电源SA2

37、-1主轴主轴制动制动进给进给快进快进X62W万能升降铣床控制电路万能升降铣床控制电路FU4YC1KR1KR2KR3KM4KM1KM2KM3KM3KM2KM1KM1KM4YC2YC3KM4FU3SB5SB1SB2SB6SB2-1SB2-2SB4-1SB4-2ST1-1ST2-1ST2-1ST4-1ST1-2ST2-2ST3-2ST6-1ST4-2ST6-2ST7-2KM1ST7-1SA1-3SA1-2SA1-1SA2-2U外接电源外接电源外接电源外接电源SA2-1主轴主轴制动制动进给进给快进快进X62W万能升降铣床控制电路万能升降铣床控制电路FU4YC1KR1KR2KR3KM4KM1KM2KM3

38、KM3KM2KM1KM1KM4YC2YC3KM4FU3SB5SB1SB2SB6SB2-1SB2-2SB4-1SB4-2ST1-1ST2-1ST2-1ST4-1ST1-2ST2-2ST3-2ST6-1ST4-2ST6-2ST7-2KM1ST7-1SA1-3SA1-2SA1-1SA2-2U外接电源外接电源外接电源外接电源SA2-1主轴主轴制动制动进给进给快进快进X62W万能升降铣床控制电路万能升降铣床控制电路（二）进给电机的控制n 顺序控制。为防止刀具和机床的损坏，只有主轴旋转后，才允许有进给运动。从图4.3.2中可知，控制主轴电动机的启动接触器KM1辅助动合触点串接在工作台运动控制电路中，这样就

39、可保证只有主轴旋转后工作台才能进给的互锁要求。 n 水平工作台运动控制。水平工作台移动方向由各自的操作手柄来选择，如图4.3.3所示。一般卧式万能升降台铣床工作台有两个操作手柄，一个为纵向(左右)操作手柄，有右、中、左三个位置；另一个为横向(前后)和垂直(上下)十字复合操作手柄，该手柄有五个位置，即上、下、前、后和中间位置。 SA1为工作台转换开关，它是一种二位式选择开关。当使用水平工作台时为工作台转换开关，它是一种二位式选择开关。当使用水平工作台时，触点，触点SA11与与SA13闭合；当使用圆工作台时，触点闭合；当使用圆工作台时，触点SA12闭合。闭合。（二）进给电机控制（二）进给电机控制

40、1. 工作台的左右运动工作台的左右运动FU4YC1KR1KR2KR3KM4KM1KM2KM3KM3KM2KM1KM1KM4YC2YC3KM4FU3SB5SB1SB2SB6SB2-1SB2-2SB4-1SB4-2ST1-1ST3-1ST2-1ST4-1ST1-2ST2-2ST3-2ST6-1ST4-2ST6-2ST7-2KM1ST7-1SA1-3SA1-2SA1-1SA2-2U外接电源外接电源外接电源外接电源SA2-1主轴主轴制动制动进给进给快进快进工作台向右运动控制工作台向右运动控制FU4YC1KR1KR2KR3KM4KM1KM2KM3KM3KM2KM1KM1KM4YC2YC3KM4FU3SB

41、5SB1SB2SB6SB2-1SB2-2SB4-1SB4-2ST1-1ST3-1ST2-1ST4-1ST1-2ST2-2ST3-2ST6-1ST4-2ST6-2ST7-2KM1ST7-1SA1-3SA1-2SA1-1SA2-2U外接电源外接电源外接电源外接电源SA2-1主轴主轴制动制动进给进给快进快进工作台向右运动控制工作台向右运动控制FU4YC1KR1KR2KR3KM4KM1KM2KM3KM3KM2KM1KM1KM4YC2YC3KM4FU3SB5SB1SB2SB6SB2-1SB2-2SB4-1SB4-2ST1-1ST3-1ST2-1ST4-1ST1-2ST2-2ST3-2ST6-1ST4-2

42、ST6-2ST7-2KM1ST7-1SA1-3SA1-2SA1-1SA2-2U外接电源外接电源外接电源外接电源SA2-1主轴主轴制动制动进给进给快进快进工作台向前运动控制工作台向前运动控制2. 工作台前后运动工作台前后运动FU4YC1KR1KR2KR3KM4KM1KM2KM3KM3KM2KM1KM1KM4YC2YC3KM4FU3SB5SB1SB2SB6SB2-1SB2-2SB4-1SB4-2ST1-1ST3-1ST2-1ST4-1ST1-2ST2-2ST3-2ST6-1ST4-2ST6-2ST7-2KM1ST7-1SA1-3SA1-2SA1-1SA2-2U外接电源外接电源外接电源外接电源SA2

43、-1主轴主轴制动制动进给进给快进快进工作台向前运动控制工作台向前运动控制FU4YC1KR1KR2KR3KM4KM1KM2KM3KM3KM2KM1KM1KM4YC2YC3KM4FU3SB5SB1SB2SB6SB2-1SB2-2SB4-1SB4-2ST1-1ST2-1ST2-1ST4-1ST1-2ST2-2ST2-2ST6-1ST4-2ST6-2ST7-2KM1ST7-1SA1-3SA1-2SA1-1SA2-2U外接电源外接电源外接电源外接电源SA2-1主轴主轴制动制动进给进给快进快进工作台向前运动控制工作台向前运动控制3. 进给变速时的瞬时点动进给变速时的瞬时点动FU4YC1KR1KR2KR3K

44、M4KM1KM2KM3KM3KM2KM1KM1KM4YC2YC3KM4FU3SB5SB1SB2SB6SB2-1SB2-2SB4-1SB4-2ST1-1ST3-1ST2-1ST4-1ST1-2ST2-2ST3-2ST6-1ST4-2ST6-2ST7-2KM1ST7-1SA1-3SA1-2SA1-1SA2-2U外接电源外接电源外接电源外接电源SA2-1主轴主轴制动制动进给进给快进快进工作台向前运动控制工作台向前运动控制4. 进给方向的快速移动进给方向的快速移动图4.3.2 X62W型铣床的电气控制系统5、圆工作台控制图4.3.4 工作台控制电4.6 数控机床控制系统简介4.6.1 数控机床概述数控

45、机床概述一一. 数控机床的概念数控机床的概念数控即数字控制(Numerical Control，简称NC)。数控技术即NC技术，是指用数字化信息发出指令，借助数字、字符或其它符号对某一工作过程（如加工、测量、装配等）进行可编程控制的自动化技术。 计算机数控(Computerized Numerical Control，简称CNC)，是指用计算机实现部分或全部的数控功能。采用数控技术的自动控制系统为数控系统，采用计算机数控技术的自动控制系统为计算机数控系统，其被控对象可以是生产过程或设备。 如果被控对象是机床，则称为数控机床。 二、数控机床的工作原理 数控机床加工零件,首先要将被加工零件的图样及

46、工艺信息数字化（将机床加工所需操作如，主轴变速、松夹工件、进刀退刀、启停车、选择刀具、供给冷却液、以及工件与刀具的相对位移量等都用数字化的代码表示）,用规定的代码和程序格式编写加工程序,然后将所编写的程序指令输入到机床的数控装置中. 数控装置再将程序(代码)进行译码、运算，向机床各个坐标的伺服机构和辅助控制装置发出信号，驱动机床各运动部件，控制所需要的运动，最后加工出合格零件。零件几何形状零件几何形状编码编码零件零件CNC伺服系统伺服系统PLC电气控制电气控制数控机床的工作原理数控机床的工作原理三、数控机床的工作过程 从自动控制的角度来看，计算机数控(CNC)系统是一种位置（轨迹）、速度（还包

47、括电流）控制系统，其本质上是以多执行部件(各运动轴)的位移量、速度为控制对象并使其协调运动的自动控制系统，是一种配有专用操作系统的计算机控制系统。 零件图纸零件图纸与工艺与工艺编程编程CNCPLC操作面板操作面板伺服系统伺服系统I/O设备设备电气控制电气控制加工加工成形成形机床机床本体本体数控机床的工作过程数控机床的工作过程四、数控机床的组成四、数控机床的组成数控机床一般由输入输出设备、计算机数控装置、伺服单元、驱动装置、可编程控制器数控机床一般由输入输出设备、计算机数控装置、伺服单元、驱动装置、可编程控制器、检测装置、电气控制装置、机床本体及辅助装置等部分组成。、检测装置、电气控制装置、机床

48、本体及辅助装置等部分组成。数控机床与普通机床、专用机床相比，具有加工精度高、生产效率高、自动化程度高等数控机床与普通机床、专用机床相比，具有加工精度高、生产效率高、自动化程度高等优点，主要适合复杂、精密、小批多变的零件加工。数控机床是典型的机电一体化产品优点，主要适合复杂、精密、小批多变的零件加工。数控机床是典型的机电一体化产品，是集机床、计算机、电机拖动、自动控制、检测等技术为一体的自动化设备。，是集机床、计算机、电机拖动、自动控制、检测等技术为一体的自动化设备。 n数控机床在加工过程中，必须接受由操作人员输入的零件加工程序，才能加工出所需的零件。同时数控装置还要为操作人员显示必要的信息，例

49、如坐标值、切削方向、报警信号等。另外，输入的程序并非全部正确，有时需要编辑、修改或调试。上述这些工作都属于机床数控系统和操作人员进行信息交流的过程，由输入输出设备来实现。n输入输出设备有多种形式，现常用的是键盘和显示器。操作人员一般利用键盘输入、编辑、修改程序及发送操作指令，即进行手工数据输入（Manual Data Input，简称MDI），显然键盘是MDI主要的输入设备。显示器为操作人员提供程序编辑或机床加工等必要的信息，简单的显示器只有若干个数码管，因此显示的信息有限。较高级的系统常常配有CRT显示器或液晶显示器，这样就能显示字符、加工轨迹及图形等更丰富的信息。数控机床早期的输入装置还有

50、穿孔纸带、穿孔卡、磁带、磁盘等，随着CADCAM技术的发展，有些数控机床利用CADCAM软件先在计算机上编程，然后通过计算机与数控系统进行通信，将程序和数据直接传送给数控装置。1、输入输出设备、输入输出设备nCNC装置是数控机床的核心，由硬件和软件两部分组成。其基本功能是：接受输入装置送来的加工程序，进行译码和寄存，然后根据加工程序所指定的零件形状，计算出刀具中心的运动轨迹，并按照程序指定的进给速度，求出每个插补周期内刀具应移动的距离，在每个时间段结束前，把下一个时间段内刀具应移动的距离送给伺服单元。2、计算机数控（、计算机数控（CNC）系统）系统CNC装置基本配置装置基本配置2、计算机数控（

51、、计算机数控（CNC）系统）系统 伺服系统是数控机床的执行部分。它能将数控装置送来的指令信息加以放大，经功率放大后。通过机床进给传动元件(如齿轮减速箱和滚珠丝杠螺母等)，去驱动机床移动部件(工作台或刀架)，以便精确定位或按照规定的轨迹和速度运动，使机床加工出符合图样要求的零件。信息输入到CNC单元内。 伺服驱动系统包含主轴伺服驱动和进给伺服驱动，由伺服单元和驱动装置组成，它是联系数控系统和机床本体之间的电气环节。当数控系统发出的指令信号与位置反馈信号比较后，形成位移指令，该指令由伺服单元接受，经过变换和放大，再通过驱动装置将其转换成相应坐标轴的进给运动和精确定位运动。 伺服系统中常用的驱动装置

52、有：开环伺服系统常用步进电动机，闭环伺服系统常用脉宽调速直流电动机和交流伺服电机等。 3伺服系统伺服系统n数控系统除了位置控制功能外，还具有主轴起停、换向、冷却液开关等辅助控制功能，这部分功能由可编程控制器（PLC）和电气控制装置来实现。n在数控机床中，CNC系统主要负责完成与数字运算和管理有关的功能，如编辑加工程序、译码、插补运算、位置伺服控制等；而PLC和电气控制装置则负责完成与逻辑开关量控制有关的各种动作，如接受零件加工程序中的M代码（辅助功能）、S代码（主轴转速）、T代码（选刀、换刀）等顺序动作信息，对其进行译码后转换成相应的控制信号，控制辅助装置完成机床的一系列开关动作，诸如工件的夹

53、紧与放松、刀具的选择与更换、冷却液的开和关、分度工作台的转位和锁紧等等。nPLC接受来自操作面板和数控系统的指令，一方面通过接口电路直接控制机床动作，另一方面通过伺服驱动系统控制主轴电动机的转动，并可将部分指令送往CNC用于加工过程的控制。4、数控机床电气、数控机床电气逻辑控制装置逻辑控制装置5位置检测装置位置检测装置位置检测装置位置反馈分为伺服电动机的转角位移反馈和数控机床执行机构位置检测装置位置反馈分为伺服电动机的转角位移反馈和数控机床执行机构(工作台工作台)的位移反馈两种，运动部分通过传感器将上述角位移或直线位移转换的位移反馈两种，运动部分通过传感器将上述角位移或直线位移转换成电信号，输

54、送给成电信号，输送给CNC单元，与指令位置进行比较，并由单元，与指令位置进行比较，并由CNC单元发出指令单元发出指令，纠正所产生的误差，适时控制机床的运动位置。，纠正所产生的误差，适时控制机床的运动位置。主要用来检测工作台的实际位移或丝杠的实际转角，通常安装在机床工作台主要用来检测工作台的实际位移或丝杠的实际转角，通常安装在机床工作台上或丝杠上，它与伺服驱动系统配合可组成半闭环或闭环伺服驱动系统。在上或丝杠上，它与伺服驱动系统配合可组成半闭环或闭环伺服驱动系统。在闭环控制系统中，位置检测装置将工作台的实际位移或丝杠的实际转角转换闭环控制系统中，位置检测装置将工作台的实际位移或丝杠的实际转角转换

55、成电信号，并反馈到数控装置，由数控装置计算出实际位置和指令位置之间成电信号，并反馈到数控装置，由数控装置计算出实际位置和指令位置之间的差值，并根据这个差值的大小和方向去控制执行部件的进给运动，使之朝的差值，并根据这个差值的大小和方向去控制执行部件的进给运动，使之朝着减小误差的方向移动。因此，位置检测装置的精度决定了数控机床的加工着减小误差的方向移动。因此，位置检测装置的精度决定了数控机床的加工精度。精度。5位置检测装置位置检测装置感应同步器测量装置感应同步器测量装置旋转变压器位移检测旋转变压器位移检测编码器测量编码器测量编码器是将角位移或直编码器是将角位移或直线位移转换为电信号的线位移转换为电

56、信号的装置。前者称为码盘，装置。前者称为码盘，后者称为码尺。后者称为码尺。光栅位置检测装置光栅位置检测装置分为直线式和旋转式两类。分分为直线式和旋转式两类。分别用于直线位移和角位移测量别用于直线位移和角位移测量 n 除了主运动系统、进给系统（如工作台、刀架）除了主运动系统、进给系统（如工作台、刀架）、以及辅助部以及辅助部分（如液压、气动、冷却和润滑部分等）和支撑部件（如床身、分（如液压、气动、冷却和润滑部分等）和支撑部件（如床身、立柱）等一般部件外，尚有些特殊部件，如储备刀具的刀库、自立柱）等一般部件外，尚有些特殊部件，如储备刀具的刀库、自动换刀装置动换刀装置(ATC)、自动托盘交换装置等。、

57、自动托盘交换装置等。 n机床本体是用于完成各种切削加工的机械部分，包括主运动部机床本体是用于完成各种切削加工的机械部分，包括主运动部件、进给运动部件、床身立柱等支撑部件。数控机床的组成与件、进给运动部件、床身立柱等支撑部件。数控机床的组成与普通机床相似，但实际使用时由于切削用量大、连续加工发热普通机床相似，但实际使用时由于切削用量大、连续加工发热量大等因素对加工精度会有一定影响，且加工过程属于自动控量大等因素对加工精度会有一定影响，且加工过程属于自动控制，因此数控机床在精度、静刚度、动刚度和热刚度等方面都制，因此数控机床在精度、静刚度、动刚度和热刚度等方面都提出了更高的要求，而传动链则要求尽可

58、能的简单。提出了更高的要求，而传动链则要求尽可能的简单。n辅助装置主要包括换刀、夹紧、润滑、冷却、排屑、防护、照辅助装置主要包括换刀、夹紧、润滑、冷却、排屑、防护、照明等一系列装置，它的作用是保证安全、方便地使用数控机床明等一系列装置，它的作用是保证安全、方便地使用数控机床，使其功能充分发挥。，使其功能充分发挥。6、机床本体、机床本体与辅助装置与辅助装置五、数控机床的应用五、数控机床的应用数控技术不仅应用于车、铣、镗、磨、线切割、电火花数控技术不仅应用于车、铣、镗、磨、线切割、电火花、锻压、激光等数控机床，而且应用于配备自动换刀的、锻压、激光等数控机床，而且应用于配备自动换刀的加工中心，带有自

59、动检测、工况自动监控及自动交换工加工中心，带有自动检测、工况自动监控及自动交换工件的柔性制造单元已用于生产。件的柔性制造单元已用于生产。高速化、高精度化、高可靠性、高柔性化、高一体化、高速化、高精度化、高可靠性、高柔性化、高一体化、网络化和智能化是现代数控机床的发展趋势。网络化和智能化是现代数控机床的发展趋势。数数控控车车床床数数控控铣铣床床数控钻床数控钻床加工中心加工中心数控雕刻机床数控雕刻机床三座标测量机三座标测量机数控电火花成型机数控电火花成型机快速成型设备快速成型设备数控多工位冲床数控多工位冲床数控弯管机数控弯管机数控卷簧机数控卷簧机5轴联动的加工中心加工工件轴联动的加工中心加工工件

60、六、数控机床的特点及优势六、数控机床的特点及优势（1）采用了高性能的主轴及伺服传动系统，机械结构得到简化，传动链较短；（2）为了使连续性自动化加工，机械结构具有较高的动态刚度及耐磨性，热变形小； （3）更多的采用高效率、高精度的传动部件，如滚珠丝杠、直线滚动导轨等；（4）加工中心带有刀库、自动换刀装置（5）采用辅助装置：冷却、排屑、防护、润滑、储运等装置1. 1. 设计特点设计特点六、数控机床的特点及优势适应性强，适合加工单件小批量、复杂零件 加工零件一致性好、重复精度高高自动化、高效率只要改变程序就可改变加工件，不需要大量复杂工装夹具可以采用复合工艺有利于生产管理的现代化2. 2. 优势优势