《数控机床安装调试与维护》课件 项目七 数控机床电气装配调试检验

项目六

数控机床电气装配调试检验

任务一

数控机床电气原理图学习目标1.知识目标（1）掌握接触器、继电器等元件的图形符号与互锁逻辑。（2）理解图面分区、符号索引在复杂原理图中的应用规则。（3）了解电气原理图的三大组成部分（主电路、控制电路、辅助电路）。2.能力目标（1）能根据原理图分析电动机正反转控制的电气互锁流程。（2）能通过图区索引定位多页图纸中的元件触点。（3）能绘制简单控制电路的逻辑流程图。3.素质目标（1）养成“先识图后操作”的职业习惯，提升安全意识。（2）培养耐心细致的读图能力，强化工程思维。6.1.1数控机床电气原理图分析一、电气原理图读图步骤（一）主电路分析主电路是从电源到电动机绕组的大电流通过的电路。需根据每台电动机及执行电器的控制要求，分析电动机的启动方式、转向控制、调速方法和制动方式等。（二）控制电路分析控制电路由接触器、继电器的线圈和触点，以及热继电器、按钮触点等构成。分析时，可根据主电路中各电动机等执行电器的控制要求，将控制线路按功能分解为若干独立环节，逐一分析每个环节的逻辑关系和控制原理。（三）联锁与保护电路分析重点分析控制线路中的电气保护环节（如过载保护、短路保护、欠压保护等），以及各电器元件之间的电气联锁关系（如正反转接触器的互锁），确保电路安全可靠运行。6.1.1数控机床电气原理图分析（四）辅助电路分析

辅助电路主要包括电源指示灯、执行元器件工作状态显示、参数测定电路、照明电路和故障报警电路等。需分析这些电路如何辅助操作人员监控设备运行状态、处理异常情况。在完成上述各部分分析后，需从整体角度审视整个电气原理图，检查主电路与控制电路之间的协同关系，理清各个控制环节的相互联系，确保对电路的工作原理形成全面、系统的理解。6.1.1数控机床电气原理图分析（四）辅助电路分析

辅助电路主要包括电源指示灯、执行元器件工作状态显示、参数测定电路、照明电路和故障报警电路等。需分析这些电路如何辅助操作人员监控设备运行状态、处理异常情况。在完成上述各部分分析后，需从整体角度审视整个电气原理图，检查主电路与控制电路之间的协同关系，理清各个控制环节的相互联系，确保对电路的工作原理形成全面、系统的理解。二、电气控制线路分析电路分为左侧主电路与右侧控制电路两部分。当按下电动机正转启动按钮SB2时，接触器KM1线圈通电，其主电路中的三对常开主触点闭合，接通电动机正转供电回路，驱动电动机正向运转；同时，KM1的一对常开辅助触点与SB2并联，形成自锁回路，确保松开SB2后KM1线圈持续得电，维持电动机正转状态。6.1.1数控机床电气原理图分析（四）辅助电路分析

辅助电路主要包括电源指示灯、执行元器件工作状态显示、参数测定电路、照明电路和故障报警电路等。需分析这些电路如何辅助操作人员监控设备运行状态、处理异常情况。在完成上述各部分分析后，需从整体角度审视整个电气原理图，检查主电路与控制电路之间的协同关系，理清各个控制环节的相互联系，确保对电路的工作原理形成全面、系统的理解。二、电气控制线路分析电路分为左侧主电路与右侧控制电路两部分。当按下电动机正转启动按钮SB2时，接触器KM1线圈通电，其主电路中的三对常开主触点闭合，接通电动机正转供电回路，驱动电动机正向运转；同时，KM1的一对常开辅助触点与SB2并联，形成自锁回路，确保松开SB2后KM1线圈持续得电，维持电动机正转状态。6.1.1数控机床电气原理图分析

此外，KM1的一对常闭辅助触点串联在接触器KM2线圈回路中，当KM1线圈得电时，该常闭触点断开，切断KM2线圈的通电路径，防止KM2同时吸合，从而避免主电路电源短路，实现正反转电路的电气互锁。当按下反转启动按钮SB3时，接触器KM2线圈通电，其主触点闭合接通电动机反转回路，电动机反向运转。同理，KM2的常闭辅助触点串联在KM1线圈回路中，形成互锁机制，保障电路安全。按下停止按钮SB1时，KM1或KM2线圈失电，主电路中对应的正转或反转回路断开，电动机停止运行。主电路中，熔断器FU串联在KM1、KM2触点前端，热继电器串联在电动机供电回路中，当主电路发生过载或短路故障时，FU熔断或热继电器动作，切断电源，实现对电动机及电路的保护，如图6.1.1所示。6.1.1数控机床电气原理图分析图6.1.1

电动机控制原理6.1.1数控机床电气原理图分析

三、数控机床电气原理图（一）绘制电气原理图的基本规则1.电路分类与特点电气原理图通常分为主电路、控制电路和辅助电路。其中，主电路为大电流通路（如电动机供电回路），控制电路和辅助电路（如信号指示、保护环节）通过的电流较小。2.图形与文字符号标准所有电器元件均采用国家标准规定的图形符号绘制，不画实际外形图。文字符号需符合国标，同一电器的不同部件（如接触器的线圈与触点）可分散绘制，但必须标注相同文字符号。同类元件可在文字符号后加数字序号区分，如SB1、SB2表示不同按钮。3.元件状态表示元器件的可变动部分（如触点、衔铁）按“自然状态”绘制，接触器、继电器等电磁元件，以线圈未通电时的状态为准；按钮、限位开关等机械元件，以未受外力（未按压）时的状态为准。6.1.1数控机床电气原理图分析

4.导线连接标识交叉导线若在连接点处连通，需用黑圆点标注；无黑圆点则表示导线交叉但不连接。5.布局规则无论是主电路还是辅助电路，电器元件均按动作顺序排列，呈水平或垂直布置；水平布置时，从上至下依次为电源、控制元件、执行元件；垂直布置时，从左到右依次为电源、控制元件、执行元件。（二）图面区域划分1.分区结构每页图纸由横向区域（数字编号）、纵向区域（字母编号）和标题栏组成：纵向分区：竖边从上至下用拉丁字母（如A、B、C）编号，用于定位垂直方向的电路区域。横向分区：横边从左到右用阿拉伯数字（如1、2、3）编号，用于定位水平方向的电路区域。6.1.1数控机床电气原理图分析

区域代号：由对应字母和数字组合表示（如A3、B5），用于精准标识元件或电路的位置。2.功能标注横向编号下方（如数字区域下方）标注电路功能说明，如“电源输入端子”“主轴控制回路”等，直观反映对应区域的电路作用，辅助读图者快速理解电路原理。（三）符号位置索引规则1.单一作用元件按钮开关、熔断器等单一功能元件，因电路关联简单，无须额外索引标注。2.复合关联元件（继电器、接触器等）线圈标注：在继电器、接触器线圈的文字符号下方，标注其触点位置索引，格式为“区号＋触点类型”。6.1.1数控机床电气原理图分析

示例：接触器KM1线圈下方标注“触点：A2（主触点）、B3（辅助常开）”，表示KM1的主触点在A2区，辅助常开触点在B3区。触点标注：在触点的文字符号下方，标注其线圈位置索引，格式为“线圈区号”。示例：KM1主触点下方标注“线圈：A1”，表示该触点对应的线圈在A1区。符号位置的索引可采用“号＋页次＋图区编号”图的组合索引法，清晰标注元件在多页图纸中的位置，如图6.1.2所示。图6.1.2符号索引表示法6.1.1数控机床电气原理图分析

四、电气线路的安装与调试（一）控制电路电气原理图：三相五线制AC 380 V电源从车间供电箱接入设备电源总接口，其主电路电气原理分析如下（参考图6.1.3）。图6.1.3电路保护图

6.1.1数控机床电气原理图分析

1.电源输入与总控三相电源L1、L2、L3经设备总电源三极组合开关QS0，输出至1L1、1L2、1L3端子，实现电源通断的总控制。2.漏电保护与短路保护电源经漏电保护自动断路器QS1后，输出至2L1、2L2、2L3端子，对电路实施漏电故障保护。再经短路保护熔断器FU1，输出至3L1、3L2、3L3端子，当电路发生短路时，FU1熔断以切断电源。3.过载保护与电路分接电源经过载保护自动断路器QF2后，输出至L11、L12、L13端子，对负载进行过载保护。L11、L12、L13端子的电源接入D01/1页B2区，用于后续主电路负载（如电动机）的供电。6.1.1数控机床电气原理图分析

4.零线接入与跨页关联在QS0前端，零线N与相线L1一同接至D00/2页B2区，满足控制系统或辅助电路的零线需求。在图6.1.4中L11、L12、L13三相AC 380 V电源从D00/1页C9区接入后分为两路：（1）冷却电动机回路。电源先并联自动断路器QF5，输出至U11、V11、W11端子；再经交流接触器KM1的常开触点（KM1线圈位于P02/1页D7区），最终连接冷却电动机；KM1触点旁并联灭弧器FV11，用于抑制触点通断瞬间产生的电弧，保护电路。（2）主轴变频器回路。电源另一路并联自动断路器QF3，输出至U21、V21、W21端子；直接接入P00/1页E4区的主轴控制变频器，为其提供动力电源。6.1.1数控机床电气原理图分析

图6.1.4主电路图6.1.1数控机床电气原理图分析

在图6.1.5中，L11、L12、L13三相AC 380 V电源从D01/1页B9区接入后，经以下路径完成伺服主电源及控制电源的转换与分配：（1）伺服主电源回路（AC 230 V）。三相电源先串联自动断路器QF4，输出至U31、V31、W31端子，实现过载保护。经三相变压器TC1（输入AC 380 V，输出AC 230 V），电压转换为U32、V32、W32。通过交流接触器KM2的常开触点（KM2线圈位于P02/1页D4区），输出至U3、V3、W3端子。U3、V3、W3分别接至P01/1页B3区和P01/2页B3区，为伺服系统提供主电源。（2）控制电源回路（AC 220 V/AC 110 V）。从L11、L13相线并联自动断路器QF9，输出至U41、W41端子。经变压器TC2后，一路输出AC 220 V至U42、W42端子，接至P03/1页B2区（如控制电路或辅助设备）；另一路输出AC 110 V至U43、W43端子，接至P02/1页B2区（如低压控制元件）。6.1.1数控机床电气原理图分析图6.1.5变压器图6.1.1数控机床电气原理图分析

在图6.1.6中，L11、L12、L13三相AC 380 V电源从D01/2页B9区接入后，通过以下路径实现刀架电动机的正反转控制：

图6.1.6正反转控制6.1.1数控机床电气原理图分析（1）主电路路径与保护。三相电源先串联自动断路器QF6，输出至U51、V51、W51端子，实现过载保护。（2）刀架电动机正转控制。电源经交流接触器KM3的常开触点（KM3线圈位于P02/2页D4区），输出至U52、V52、W52端子，直接接入刀架电动机，驱动其正向运转。（3）刀架电动机反转控制。U51、V51、W51端子并联交流接触器KM4的常开触点（KM4线圈位于P02/2页D7区），触点输出时将其中两相导线互换（如V51接W52、W51接V52），改变电动机电源相序，实现反转。（4）灭弧保护机制。在KM3、KM4触点旁及U52、V52、W52端子间并联灭弧器FV41，用于吸收触点通断瞬间产生的电弧，保护电路免受冲击。

图6.1.6正反转控制6.1.1数控机床电气原理图分析（二）控制电路电气原理图分析（1）如图6.1.7所示，AC 110 V电源从D01/2页E9区引入U43、W43，作为控制电路的供电电源。图6.1.7MCC控制电路图

6.1.1数控机床电气原理图分析（2）MCC安全回路（伺服驱动器控制）：U43→P01/1页C4区（X轴驱动器MCC的CX29接口）→节点1→Z轴CX29接口→节点3→KM2线圈→W43。当急停G8.4信号为高电平（正常状态）时，X轴和Z轴驱动器内部的CX29常开触点闭合，KM2线圈得电。KM2触点（位于D01/2页E5区）闭合，接通230 V伺服主电源至驱动器，允许伺服系统运行。急停触发时（G8.4为低电平），CX29触点断开，KM2失电，切断伺服主电源，实现安全停机。（3）冷却控制电路：U43→N00/1页D2区触点（由PLC或其他控制信号驱动）→节点4→KM1线圈→W43。当控制信号闭合N00/1页D2区触点时，KM1线圈得电。KM1触点（位于D01/1页E5区）闭合，接通冷却电动机电源，启动冷却系统。（4）灭弧保护：KM1线圈，并联灭弧器FV1，抑制线圈断电时产生的反电动势。KM2线圈，并联灭弧器FV2，保护控制电路免受电弧干扰。图6.1.7MCC控制电路图

6.1.1数控机床电气原理图分析在图6.1.8中，AC 110 V电源，从P02/1页B8区引入U43、W43，为刀架正反转控制电路提供电源。通过继电器触点与接触器线圈的逻辑组合，实现刀架电动机的正反转控制及电气互锁。（1）刀架正转控制回路：U43→KA7触点（N00/1页E8区，由PLC或操作信号控制）→节点27→KM4常闭触点（P02/2页D7区，KM4线圈未得电时闭合）→节点22→KM3线圈→W43。当KA7触点闭合（正转指令），且KM4未吸合（KM4常闭触点闭合）时，KM3线圈得电。KM3主触点闭合（图6.1.6中P02/2页D4区），刀架电动机正转。KM3线圈回路中串联KM4常闭触点，确保KM4吸合时（反转状态），KM3无法得电，避免电源短路。

（2）刀架反转控制回路：U43→KA8触点（N00/1页E9区，由PLC或操作信号控制）→节点28→KM3常闭触点（P02/2页D4区，KM3线圈未得电时闭合）→节点23→KM4线圈→W43。图6.1.7MCC控制电路图

6.1.1数控机床电气原理图分析当KA8触点闭合（反转指令），且KM3未吸合（KM3常闭触点闭合）时，KM4线圈得电。KM4主触点闭合（图6.1.6中P02/2页D7区），通过换相使刀架电动机反转。KM4线圈回路中串联KM3常闭触点，确保KM3吸合时（正转状态），KM4无法得电，实现双向互锁。（3）灭弧保护与电路安全：KM3线圈并联FV3，KM4线圈并联FV4，用于吸收线圈通断时的感应电动势，保护触点和电路。图6.1.8刀架控制电路图

任务实施一、典型电气原理图识读与逻辑分析能独立识读电动机正反转控制原理图（图6.1.1），准确分析主电路与控制电路的逻辑关系，完成互锁原理推演。典型电气原理图识读与逻辑分析实施流程见表6.1.1。表6.1.1典型电气原理图识读与逻辑分析

阶段任务内容理论知识融合工具/资源元件认知（1）观察图6.1.1，标注主电路元件（QF、FU、KM1/KM2主触点、FR、M）；（2）圈出控制电路元件（SB1/SB2/SB3、KM1/KM2线圈及辅助触点）主电路与控制电路的定义；低压电器符号标准（GB/T4728）原理图活页卡片、元件符号表主电路分析（1）绘制主电路电源流向图：三相电源→QF→FU→KM主触点→FR→电动机；（2）分析熔断器（FU）、热继电器（FR）的保护作用短路保护与过载保护的区别；接触器主触点的电流承载能力电源保护原理示意图控制电路推演（1）模拟按下SB2（正转按钮），分析KM1线圈得电后的触点动作：（1）主触点闭合：接通电动机正转回路；（2）辅助常开触点闭合，实现自锁；（3）辅助常闭触点断开：切断KM2线圈回路；（4）同理分析SB3（反转按钮）的控制逻辑自锁回路的作用；电气互锁的物理实现（常闭触点串联）接触器动作动态图总结输出（1）填写“原理图识读报告”；（2）主电路功能：电动机供电与保护；（3）控制电路核心：自锁＋互锁；（4）关键元件作用：KM1/KM2的触点分工原理图分析四步骤（主电路→控制电路→联锁→辅助电路）报告活页纸、彩笔任务实施二、多页原理图跨页关联与故障排查多页原理图跨页关联与故障排查实施流程见表6.1.2。表6.1.2多页原理图跨页关联与故障排查

阶段任务内容理论知识融合工具/资源区索引训练（1）根据图6.1.5中标注“KM2线圈位于P02/1页D4区”，在活页图纸中快速定位该元件；（2）查找图6.1.7中“KM2触点位于D01/2页E5区”的具体位置图面分区规则（字母＋数字编号）；组合索引法（图号＋页次＋区号）多页原理图活页套装、放大镜伺服主电源回路分析（1）AC 380 V（D01/1页B9区）→QF4→TC1（380 V→230 V）→KM2触点→伺服驱动器；（2）标注变压器TC1的输入/输出电压，分析其功能控制变压器的电压转换原理；断路器的过载保护参数（QF4：10 A）变压器原理动画、断路器选型表MCC安全回路通断测试（1）模拟急停信号G8.4为低电平：X轴/Z轴CX29触点断开→KM2线圈失电→伺服主电源切断。（2）模拟正常运行状态：G8.4高电平→触点闭合→KM2得电，测量线圈电压（AC 110 V）急停信号的安全等级；接触器线圈的电压匹配（AC 110 V）万用表、急停按钮模拟装置故障排查实战（1）设定故障：图6.1.7中Z轴CX29触点氧化导致接触不良。（2）排查步骤：用万用表检测CX29接口两端通断（正常应闭合）；清洁触点或更换接口，重新测试KM2线圈电压。（3）理论支撑：安全回路串联设计的必要性（任何环节故障均导致回路断开）万用表通断挡使用方法；接触不良的常见原因与处理故障排查流程图、清洁工具包任务实施二、多页原理图跨页关联与故障排查多页原理图跨页关联与故障排查实施流程见表6.1.2。表6.1.2多页原理图跨页关联与故障排查

阶段任务内容理论知识融合工具/资源区索引训练（1）根据图6.1.5中标注“KM2线圈位于P02/1页D4区”，在活页图纸中快速定位该元件；（2）查找图6.1.7中“KM2触点位于D01/2页E5区”的具体位置图面分区规则（字母＋数字编号）；组合索引法（图号＋页次＋区号）多页原理图活页套装、放大镜伺服主电源回路分析（1）AC 380 V（D01/1页B9区）→QF4→TC1（380 V→230 V）→KM2触点→伺服驱动器；（2）标注变压器TC1的输入/输出电压，分析其功能控制变压器的电压转换原理；断路器的过载保护参数（QF4：10 A）变压器原理动画、断路器选型表MCC安全回路通断测试（1）模拟急停信号G8.4为低电平：X轴/Z轴CX29触点断开→KM2线圈失电→伺服主电源切断。（2）模拟正常运行状态：G8.4高电平→触点闭合→KM2得电，测量线圈电压（AC 110 V）急停信号的安全等级；接触器线圈的电压匹配（AC 110 V）万用表、急停按钮模拟装置故障排查实战（1）设定故障：图6.1.7中Z轴CX29触点氧化导致接触不良。（2）排查步骤：用万用表检测CX29接口两端通断（正常应闭合）；清洁触点或更换接口，重新测试KM2线圈电压。（3）理论支撑：安全回路串联设计的必要性（任何环节故障均导致回路断开）万用表通断挡使用方法；接触不良的常见原因与处理故障排查流程图、清洁工具包

任务二

数控机床的电气控制系统学习目标1.知识目标（1）了解数控机床电气控制系统的三大组成部分。（2）掌握识别FANUC输入单元模块的主回路与控制回路原理。（3）理解PLC与CNC的集成控制逻辑。2.能力目标（1）能通过逻辑分析排查电源通断故障。（2）能够根据电气原理图连接FANUC输入单元的电源回路。3.素质目标（1）树立安全第一的意识，严格遵守电气安全操作规程。（2）了解各种电气元件的安全使用注意事项。6.2.1电气控制系统的构成形式一、电气控制系统的构成形式数控机床属于典型且复杂的机电一体化产品，依据传动形式所采用的机件与工作介质差异，可划分为电气传动及控制系统、机械传动及控制系统、液压与气压传动及控制系统三大部分。尽管数控机床种类繁多，但各类数控机床的电气传动控制系统，其基本构成和构成原理是一致的，如图6.2.1所示。

图6.2.1数控机床电气控制系统6.2.1电气控制系统的构成形式（一）数据输入装置:数据输入装置是向数控系统输入指令信息和各类应用数据的必备装置。其形式多样，包括CNC键盘（MDI面板）、数控系统配备的用于大量数据存储保护的硬盘及驱动装置等。早期的穿孔带阅读机、磁带机如今已很少使用。（二）数控装置:数控装置是数控机床的核心中枢。它的主要功能是对接收到的所有功能指令进行解码与运算，然后按顺序发出各类所需的运动指令和机床功能控制指令，直至相关运动和功能完成。数控系统具备完善的自诊断能力，在日常使用中，需严格按规定操作，日常维护则主要针对硬件使用环境进行保护，并防止系统软件遭到破坏。（三）可编程序控制器（PLC）:可编程序控制器是机床各项功能的逻辑控制中心。它一方面将来自CN