数控机床电气控制电路设计实例教学PPT

1、第六章第六章 数控机床电气控制数控机床电气控制电路设计实例电路设计实例6.1 数控机床电气控制电路设计原则数控机床电气控制电路设计原则6.2 tk1640数控车床电气控制电路数控车床电气控制电路6.3 xk714a数控铣床电气控制电路数控铣床电气控制电路6.1数控机床电气控制电路设计原则数控机床电气控制电路设计原则一电气控制电路设计原则一电气控制电路设计原则1最大限度的实现机械设计和工艺的要求最大限度的实现机械设计和工艺的要求数控机床是机电一体化产品，数控机床的主轴、进给轴伺服数控机床是机电一体化产品，数控机床的主轴、进给轴伺服控制系统绝大多数是机电式的，其输出都包括含有某种类型控制系统绝大多

2、数是机电式的，其输出都包括含有某种类型的机械环节和元件，它们是控制系统的重要组成部分，其性的机械环节和元件，它们是控制系统的重要组成部分，其性能直接影响数控机床的品质。能直接影响数控机床的品质。 2保证数控机床能稳定、可靠运行保证数控机床能稳定、可靠运行数控机床运行的稳定性、可靠性在某种程度上决定于电气控数控机床运行的稳定性、可靠性在某种程度上决定于电气控制部分的稳定性、可靠性。制部分的稳定性、可靠性。 下一页6.1数控机床电气控制电路设计原则数控机床电气控制电路设计原则3便于组织生产、降低生产成本、保证产品质量便于组织生产、降低生产成本、保证产品质量商品生产的基本要求是以最低的成本，最高的质

3、量，生产出商品生产的基本要求是以最低的成本，最高的质量，生产出满足用户要求的产品，数控机床的生产也不例外。满足用户要求的产品，数控机床的生产也不例外。4安全安全电气控制电路的设计应高度重视保证人身安全、设备安全，电气控制电路的设计应高度重视保证人身安全、设备安全，符合国家有关的安全规范和标准。符合国家有关的安全规范和标准。 二数控系统功能的选择二数控系统功能的选择1动画动画/轨迹显示功能的选择轨迹显示功能的选择 2软盘驱动器的选择软盘驱动器的选择 下一页上一页6.1数控机床电气控制电路设计原则数控机床电气控制电路设计原则这是一种数据传送的极好工具，可以通过它将系统中已经调这是一种数据传送的极好

4、工具，可以通过它将系统中已经调试完毕的加工程序存入软盘后存档，也可以通过它将在其它试完毕的加工程序存入软盘后存档，也可以通过它将在其它计算机中生成的加工程序软盘中的加工程序存入计算机中生成的加工程序软盘中的加工程序存入cnc系统，系统，也可以通过它来做各种机床数据的备份和存储。也可以通过它来做各种机床数据的备份和存储。3dnc-b通信功能的选择通信功能的选择 众所周知，由非圆曲线或面组成的零件加工程序的编制是十众所周知，由非圆曲线或面组成的零件加工程序的编制是十分困难的，通常的办法是借助于通用计算机的计算，将它们分困难的，通常的办法是借助于通用计算机的计算，将它们细分为微小的三维直线段组成的加

5、工程序细分为微小的三维直线段组成的加工程序 4刚性攻螺纹功能刚性攻螺纹功能攻螺纹是数控机床的一项常用功能，到底采用什么方式是一攻螺纹是数控机床的一项常用功能，到底采用什么方式是一个值得考虑的问题，刚性攻螺纹功能必须采用伺服电机驱动个值得考虑的问题，刚性攻螺纹功能必须采用伺服电机驱动主轴主轴 下一页上一页6.1数控机床电气控制电路设计原则数控机床电气控制电路设计原则不仅要求在主轴上增加一个位置传感器，而且对主轴传动机不仅要求在主轴上增加一个位置传感器，而且对主轴传动机构的间隙和惯量都有严格的要求，电气设计和调整也有一定构的间隙和惯量都有严格的要求，电气设计和调整也有一定的工作量，所以这个功能的成

6、本不能忽略。的工作量，所以这个功能的成本不能忽略。 5网络数控功能网络数控功能近年来发展的数字化网络制造是指利用网络技术和数字控制近年来发展的数字化网络制造是指利用网络技术和数字控制技术进行产品的加工制造，其基础是网络数控技术。技术进行产品的加工制造，其基础是网络数控技术。 它是各种先进制造技术的基本单元，为各种先进制造环境提它是各种先进制造技术的基本单元，为各种先进制造环境提供基本的技术基础，如远程制造、远程诊断与远程维护。供基本的技术基础，如远程制造、远程诊断与远程维护。 返回上一页6.2 tk1640数控车床电气控制电路数控车床电气控制电路一一tk1640数控车床的功能数控车床的功能tk

7、1640数控车床如数控车床如图图6-1所示，是我国宝鸡机床厂研制、所示，是我国宝鸡机床厂研制、开发的产品，主轴变频调速，三档无级变速，采用开发的产品，主轴变频调速，三档无级变速，采用hnc-21t车床数控系统实现机床的两轴联动。车床数控系统实现机床的两轴联动。 1tk1640数控车床的组成数控车床的组成tk1640数控车床传动简图如数控车床传动简图如图图6-2所示。机床由底座、床所示。机床由底座、床身、主轴箱、大拖板身、主轴箱、大拖板(纵向拖板纵向拖板)、中拖板、中拖板(横向拖板横向拖板)、电动、电动刀架、尾座、防护罩、电气部分、刀架、尾座、防护罩、电气部分、cnc系统、冷却、润滑等系统、冷却

8、、润滑等部分组成。部分组成。2tk1640数控车床的技术参数数控车床的技术参数 下一页6.2 tk1640数控车床电气控制电路数控车床电气控制电路二二tk1640数控车床的电气控制电路数控车床的电气控制电路1电气原理图分析的方法与步骤电气原理图分析的方法与步骤电气控制电路一般由主回路、控制电路和辅助电路等部分组电气控制电路一般由主回路、控制电路和辅助电路等部分组成。了解了电气控制系统的总体结构、电动机和电器元件的成。了解了电气控制系统的总体结构、电动机和电器元件的分布状况及控制要求等内容分布状况及控制要求等内容,便可以阅读分析电气原理图。便可以阅读分析电气原理图。（1）分析主回路）分析主回路（

9、2）分析控制电路）分析控制电路（3）分析辅助电路）分析辅助电路（4）分析连锁与保护环节）分析连锁与保护环节（5）总体检查）总体检查下一页上一页6.2 tk1640数控车床电气控制电路数控车床电气控制电路 2tk1640数控车床电气控制电路分析数控车床电气控制电路分析（1）机床的运动及控制要求）机床的运动及控制要求正如前述，正如前述，tk1640数控车床主轴的旋转运动由数控车床主轴的旋转运动由5.5kw变变频主轴电机实现，与机械变速配合得到低速、中速和高速三频主轴电机实现，与机械变速配合得到低速、中速和高速三种无级变速。种无级变速。（2）主回路分析）主回路分析如如图图6-3所示是所示是380v强

10、电回路。强电回路。（3）电源电路分析）电源电路分析如如图图6-4所示为电源回路图。所示为电源回路图。下一页上一页6.2 tk1640数控车床电气控制电路数控车床电气控制电路（4）控制电路分析）控制电路分析主轴电机的控制主轴电机的控制如如图图6-5、图图6-6分别为交流控制回路图和直流控制回路图。分别为交流控制回路图和直流控制回路图。 刀架电机的控制刀架电机的控制当有手动换刀或自动换刀指令时，经过系统处理转变为刀位当有手动换刀或自动换刀指令时，经过系统处理转变为刀位信号，这时是信号，这时是plc输出输出y06有效，有效，ka6继电器线圈通电，继继电器线圈通电，继电器触点闭合，电器触点闭合，km4

11、交流接触器线圈通电，交流接触器主触交流接触器线圈通电，交流接触器主触点吸合，刀架电机正转，当点吸合，刀架电机正转，当plc输入点检测到指令刀具所对输入点检测到指令刀具所对应的刀位信号时，应的刀位信号时，plc输出输出y06有效撤消、刀架电机正转停有效撤消、刀架电机正转停止；止； 冷却电机控制冷却电机控制返回上一页6.3 xk714a数控铣床电气控制电路数控铣床电气控制电路一机床的功能一机床的功能1xk714a数控床身铣床的组成数控床身铣床的组成xk714a数控床身铣床传动图如数控床身铣床传动图如图图6-7所示。机床主要由底所示。机床主要由底座、立柱、工作台、主轴箱、电气、座、立柱、工作台、主轴

12、箱、电气、cnc系统及冷却、润滑系统及冷却、润滑等部分组成。等部分组成。xk714a传动简图如传动简图如图图6-8所示。机床的立柱部分，工作台所示。机床的立柱部分，工作台部分安装在底座上，主轴箱通过联接座在立柱上移动。其它部分安装在底座上，主轴箱通过联接座在立柱上移动。其它各部件自成一体与底座组成整机。各部件自成一体与底座组成整机。2xk714a数控床身铣床的技术参数数控床身铣床的技术参数 下一页6.3 xk714a数控铣床电气控制电路数控铣床电气控制电路二二xk714a数控床身铣床的电气控制数控床身铣床的电气控制电路电路xk714a数控床身铣床的电气控制电路的分析方法、步骤与数控床身铣床的电

13、气控制电路的分析方法、步骤与前述数控车床相同，前述数控车床相同，xk714a数控床身铣床的电气控制电路数控床身铣床的电气控制电路分析。分析。1主回路分析主回路分析图图6-9为为380v强电回路，图中强电回路，图中qf1为电源总开关。为电源总开关。qf3、qf2、qf4、分别为主轴强电、伺服强电、冷却电机的空气、分别为主轴强电、伺服强电、冷却电机的空气开关，它的作用是接通电源及电源在短路、过流时起保护作开关，它的作用是接通电源及电源在短路、过流时起保护作用；用； 下一页上一页6.3 xk714a数控铣床电气控制电路数控铣床电气控制电路2电源电路分析电源电路分析图图6-10为电源回路，图中为电源回

14、路，图中tc2为控制变压器，原方为为控制变压器，原方为ac380v，副方为，副方为ac110v、ac220v、ac24v，其中，其中ac110v给交流接触器线圈、电柜热交换器风扇电机；给交流接触器线圈、电柜热交换器风扇电机； 3控制电路分析控制电路分析（1）主轴电机的控制）主轴电机的控制如如图图6-11、图图6-12分别为交流控制回路图和直流控制回路分别为交流控制回路图和直流控制回路图。图。 （2）冷却电机控制）冷却电机控制（3）换刀控制）换刀控制返回上一页图图6-1 tk1640数控车床数控车床返回图图6-2 tk1640传动简图传动简图返回变频电动5.5kwiiioooogk6062-6a

15、c317.5nmgk6063-6ac3111nm图图6-3 tk40a强电回路强电回路返回图图8 8- -3 3 t tk k4 40 0a a强强电电回回路路120wkm1wvurc3380vac/200vac2tst2s2r2rwvul3l2l1petc13 3- -a ac c3 38 80 0v v5 50 0h hz zm2u21v21w213.5kvar1s1t1rc1电源开关伺服强电冷却电机km6u2v2w2(9a)伺服变压器设备界线x14100qf4qf210a40aqf11351352462462461351314135246m3(22a)0.06kwrc4m3u31v31w

16、31刀架电机km4u3v3w3(9a)x271000.4aqf5 1352461314km5(9a)123456123456km3u12v12w12u11v11w11(22a)主轴强电 123456 qf325a135246 图图6-4 tk40a电源回路图电源回路图 返回图图8 8- -4 4 t tk k4 40 0a a电电源源回回路路图图qf86aqf73aqf6qf93aac24vac110vac220vac380velhld10a54987621212121110b110a600wm4v100110d220cv24bu24a24ctc2220a1220b124vac 40w1212

17、控制变压器工作灯电柜风扇门强电指示灯250v 6azl低通滤波器m512电柜风扇220a220b24v 6avc1q qf f1 10 01 10 0a a6,74,5122124v210024d2x1mm2bu cus-145-2421m6吊挂风扇2图图6-5 tk40a交流控制回路交流控制回路返回ka6337128128128冷却电机主轴电机图图8 8- -5 5 t tk k4 40 0a a交交流流控控制制回回路路刀架电机12rc612rc7ka7ka8332a1a2km3a1a2km4km5212212rc8a1a2km512rc9a1a2km6km42122333334335336

18、正转反转110b110a伺服强电12rc5a1a2km1km11314ka1330128110e图图6-6 tk40a 直流控制图直流控制图返回图图8 8- -6 6 t tk k4 40 0a a直直流流控控制制图图y10y11420y00100ka2ka3128812y07y06伺服强电允许外部运行允许伺服okka71131314ka11314ka21314ka31314ka41314ka51314ka61314ka7冷却电机主轴电机反 转开 /停主轴电机正 转y05ka61131314ka8刀架电机正 转刀架电机反 转cbd-sb2 急停超程解除sqx-1sqx-3（otbs2）（otb

19、s1）sqz-1sqz-3 急停（面板）（手持盒）图图6-7 xk714a数控铣床数控铣床返回 图图6-8 xk714a传动简图传动简图返回图图6-9 xk714a强电回路图强电回路图 返回wvul3l2l1petc13 3- -a ac c3 38 80 0v v5 50 0h hz z电源开关主变压器设备界线50aqf1246135km1tsr(22a)r2s2t2rc1qf220a135246246135123km2u12v12w12u11v11w11(22a)20aqf3135246246135rc2123500wrc3m2u21v21w21km3u2v2w2(9a)x27100qf4

20、1352461314246135123冷却电机伺服强电主轴强电r1s1t1m图图8 8- -8 8 x xk k7 71 14 4a a强强电电回回路路图图图图6-10 xk714a电源回路电源回路 返回图图8 8- -9 9 x xk k7 71 14 4a a电电源源回回路路q qf f9 96 6a aqf113aqf103aqf6qf73aac24vac110vac220vac380v+m-el1vc224v 4.5a24v 6.5avc1q qf f8 86 6a a6,74,51221241v110a543987621212121110b110a1070wv100110d220ev24bu