教学配套课件:数控机床电气控制.ppt
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- 教学 配套 课件 数控机床 电气控制
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1、数控机床电气数控机床电气控制控制 下一页前言前言 为了适应高职高专,特别是五年制高为了适应高职高专,特别是五年制高职的教学计划,适应市场经济需要,职的教学计划,适应市场经济需要,编者总结了多年的教学实践经验编写编者总结了多年的教学实践经验编写了了“数控机床电气控制数控机床电气控制”一书。一书。本书编写的目标是解决数控机床电气本书编写的目标是解决数控机床电气控制的技术及应用问题,培养和提高控制的技术及应用问题,培养和提高学生分析问题和解决问题的能力,只学生分析问题和解决问题的能力,只有掌握了一定的基本原理、基本方法,有掌握了一定的基本原理、基本方法,通过基本技能的训练和实践,才能达通过基本技能的
2、训练和实践,才能达到本课程的目标。到本课程的目标。下一页上一页 本书取材较好地结合的专业特点,教学内本书取材较好地结合的专业特点,教学内容的深度和广度体现了先进性、灵活性和容的深度和广度体现了先进性、灵活性和实用性。从计算机的诞生到数控机床的出实用性。从计算机的诞生到数控机床的出现和应用,数控机床已经成为机电一体化现和应用,数控机床已经成为机电一体化产品的结果。产品的结果。而电气控制技术也在数控机床应用中产生而电气控制技术也在数控机床应用中产生了重要作用。了重要作用。下一页上一页 本书以数控原理为理论基础,以数控机床本书以数控原理为理论基础,以数控机床的计算机数控系统、常用低压电器、执行的计算
3、机数控系统、常用低压电器、执行部件(进给伺服电动机、主轴电动机等)部件(进给伺服电动机、主轴电动机等)与控制部件(伺服驱动单元、与控制部件(伺服驱动单元、PLC可编程控可编程控制器等)及其组成的数控机床自动控制线制器等)及其组成的数控机床自动控制线路为主线,是学习者更好的掌握数控机床路为主线,是学习者更好的掌握数控机床电气控制原理、结构及初步设计技能,并电气控制原理、结构及初步设计技能,并具有一定的数控机床电气控制设计的创新具有一定的数控机床电气控制设计的创新能力。能力。下一页上一页目录目录 第一章第一章 数控机床常用低压电器数控机床常用低压电器 第二章第二章 数控机床电气控制基本环节数控机床
4、电气控制基本环节 第三章第三章 计算机数控系统计算机数控系统 第四章第四章 数控机床伺服驱动系统数控机床伺服驱动系统 第五章第五章 PLC及在数控机床电气控制中及在数控机床电气控制中的应用的应用 第六章第六章 数控机床电气控制电路设计实数控机床电气控制电路设计实例例 第七章第七章 数控机床电气故障维修基础数控机床电气故障维修基础 第一章第一章 数控机床常用低压电器数控机床常用低压电器 1.1 概述概述 1.2 接触器接触器 1.3 继电器继电器 1.4 低压断路器低压断路器 1.5 熔断器与主令电器熔断器与主令电器 1.6 电源变压器电源变压器返回第二章第二章 数控机床电气控制基本环数控机床电
5、气控制基本环节节 2.1 数控机床电气原理图的绘图规则数控机床电气原理图的绘图规则 2.2 数控机床电气控制的逻辑表示数控机床电气控制的逻辑表示 2.3 数控机床电气控制线路的基本规律数控机床电气控制线路的基本规律返回第三章第三章 计算机数控系统计算机数控系统 3.1 数控系统及其组成数控系统及其组成 3.2 数控系统的类型数控系统的类型 3.3 计算机数控(计算机数控(CNC)系统结构)系统结构 3.4 SIEMENS和和FANUC数控系统数控系统 3.5 计算机数控装置的接口计算机数控装置的接口 3.6 经济型与标准型数控系统经济型与标准型数控系统 3.7 数控系统的电磁兼容性数控系统的电
6、磁兼容性返回第四章第四章 数控机床伺服驱动系统数控机床伺服驱动系统 4.1 数控机床驱动系统的概念数控机床驱动系统的概念 4.2 数控机床的进驱动给系统数控机床的进驱动给系统 4.3 数控机床的主轴系统数控机床的主轴系统 4.4 位置检测装置位置检测装置返回第五章第五章 PLC及在数控机床及在数控机床电气控制中的应用电气控制中的应用 5.1 可编程序控制器概述可编程序控制器概述 5.2 可编程序控制器组成及工作原理可编程序控制器组成及工作原理 5.3 可编程序控制器及其指令系统可编程序控制器及其指令系统 5.4 可编程序控制器的程序设计可编程序控制器的程序设计 5.5 PLC在数控机床上的应用
7、在数控机床上的应用返回第六章第六章 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返回第七章第七章 数控机床电气数控机床电气故障维修基础故障维修基础 7.1 数控机床维修的基本要求数控机床维修的基本要求 7.2 数控机床故障分析的方法数控机床故障分析的方法返回第一章第一章 数控机床常用低压电器数控机床常用低压电器 1.1 概述概述 1.2 接触器接触器 1.3 继电器继电器 1.4 低压断路器低压
8、断路器 1.5 熔断器与主令电器熔断器与主令电器 1.6 电源变压器电源变压器1.1 概述概述 电力拖动是用电动机来带动生产机械运动的方式。生产上广泛采用的电力拖动是用电动机来带动生产机械运动的方式。生产上广泛采用的控制系统为继电器接触器控制系统,即用按钮开关、接触器、继电控制系统为继电器接触器控制系统,即用按钮开关、接触器、继电器等有触点电器组成。其优点是结构简单、价格低、维修方便;缺点器等有触点电器组成。其优点是结构简单、价格低、维修方便;缺点是体积大、工作寿命低。用这类电器组成较复杂控制系统时,显得触是体积大、工作寿命低。用这类电器组成较复杂控制系统时,显得触点多,易出故障。点多,易出故
9、障。1.1.1电器分类电器分类通常,凡是对电能的生产、输送、分配和使用起控制、调节、检测、通常,凡是对电能的生产、输送、分配和使用起控制、调节、检测、转换及保护作用的电工器械均可称为电器。电器的用途广泛,功能多转换及保护作用的电工器械均可称为电器。电器的用途广泛,功能多样,构造各异,种类繁多。样,构造各异,种类繁多。一按工作电压等级分类一按工作电压等级分类下一页1.1 概述概述1低压电器低压电器2高压电器高压电器二按操作方式的原理分类二按操作方式的原理分类1手动电器手动电器2自动电器自动电器三按用途分类三按用途分类1低压配电电器低压配电电器2低压控制电器低压控制电器四按工作原理分类四按工作原理
10、分类1电磁式电器电磁式电器下一页上一页1.1 概述概述 2非电量控制电器非电量控制电器 1.1.2低压电器的结构低压电器的结构电磁式电器在低压电器中占有十分重要的地位,在数控机床电气控制电磁式电器在低压电器中占有十分重要的地位,在数控机床电气控制系统中应用最为普遍。电磁式电器主要由电磁机构、触头系统和灭弧系统中应用最为普遍。电磁式电器主要由电磁机构、触头系统和灭弧装置等组成。装置等组成。一电磁机构一电磁机构电磁机构的主要作用是将电能量转换成机械能量,将电磁机构中吸引电磁机构的主要作用是将电能量转换成机械能量,将电磁机构中吸引线圈的电流转换成电磁力,带动触头动作,完成通断电路的控制作用。线圈的电
11、流转换成电磁力,带动触头动作,完成通断电路的控制作用。下一页上一页1.1 概述概述 电磁机构由铁心、衔铁和线圈等几部分组成,其作用原理:当线圈中电磁机构由铁心、衔铁和线圈等几部分组成,其作用原理:当线圈中有工作电流通过时,电磁吸力克服弹簧的反作用力,使得衔铁与铁心有工作电流通过时,电磁吸力克服弹簧的反作用力,使得衔铁与铁心闭合,由连接机构带动相应的触头动作。闭合,由连接机构带动相应的触头动作。二触头系统二触头系统触头的作用是接通或分断电路,因此要求触头要具有良好的接触性能,触头的作用是接通或分断电路,因此要求触头要具有良好的接触性能,电流容量较小的电器常采用银质材料作触头,这是因为银的氧化膜电
12、电流容量较小的电器常采用银质材料作触头,这是因为银的氧化膜电阻率与纯银相似,可以避免触头表面氧化膜电阻率增加而造成接触不阻率与纯银相似,可以避免触头表面氧化膜电阻率增加而造成接触不良。良。下一页上一页1.1 概述概述三灭弧装置三灭弧装置电器的动静触点在断开电路的瞬间,由于气体中少量正、负离子在电电器的动静触点在断开电路的瞬间,由于气体中少量正、负离子在电场强度作用下加速运动,与中性气体分子碰撞,使其发生游离。场强度作用下加速运动,与中性气体分子碰撞,使其发生游离。同时,触点金属内部的自由电子从阴极表面逸出奔向阳极,也撞击中同时,触点金属内部的自由电子从阴极表面逸出奔向阳极,也撞击中性气体分子,
13、也使其激励和游离,这些离子在电场中定向运动时伴随性气体分子,也使其激励和游离,这些离子在电场中定向运动时伴随着强烈的热过程,致使在电流通道内形成等离子体,并伴有强烈的声、着强烈的热过程,致使在电流通道内形成等离子体,并伴有强烈的声、光和热效应的弧光现象,即为电弧。光和热效应的弧光现象,即为电弧。下一页上一页1.1 概述概述低压控制电器常用的具体灭弧方法有:低压控制电器常用的具体灭弧方法有:1机械灭弧机械灭弧机械灭弧是通过机械装置将电弧迅速拉长。这种方法多用于开关电器机械灭弧是通过机械装置将电弧迅速拉长。这种方法多用于开关电器中。中。2磁吹灭弧磁吹灭弧如如图图1-3所示是磁吹灭弧装置示意图。所示
14、是磁吹灭弧装置示意图。3窄缝(纵缝)灭弧法窄缝(纵缝)灭弧法如如图图1-4所示是利用灭弧罩上的窄缝实现灭弧的装置。所示是利用灭弧罩上的窄缝实现灭弧的装置。下一页上一页1.1 概述概述当触点断开时,电弧在电动力的作用下进入窄缝内,窄缝可将电弧柱当触点断开时,电弧在电动力的作用下进入窄缝内,窄缝可将电弧柱的直径压缩,使电弧与缝壁紧密接触,加快冷却和去游离作用,从而的直径压缩,使电弧与缝壁紧密接触,加快冷却和去游离作用,从而使电弧加快熄灭。使电弧加快熄灭。4栅片灭弧法栅片灭弧法如如图图1-5所示是栅片灭弧示意图。由灭弧栅片(由多片镀铜薄钢片组所示是栅片灭弧示意图。由灭弧栅片(由多片镀铜薄钢片组成)、
15、绝缘夹板等组成。成)、绝缘夹板等组成。返回上一页1.2 接触器接触器 接触器是一种低压自动切换、并具有控制与保护作用的电磁式电器。接触器是一种低压自动切换、并具有控制与保护作用的电磁式电器。它可以用来频繁地接通或分断带有负载的主电路(如电动机),并可它可以用来频繁地接通或分断带有负载的主电路(如电动机),并可实现远距离控制,主要用来控制电动机,也可控制电容器、电阻炉和实现远距离控制,主要用来控制电动机,也可控制电容器、电阻炉和照明器具等电力负载。照明器具等电力负载。一接触器的主要技术参数一接触器的主要技术参数1额定电压。接触器铭牌上标注的额定电压是指主触点的额定电压。额定电压。接触器铭牌上标注
16、的额定电压是指主触点的额定电压。常用的额定电压等级如常用的额定电压等级如表表1-1所示。所示。2额定电流。接触器铭牌上标注的额定电流是指主触点的额定电流。额定电流。接触器铭牌上标注的额定电流是指主触点的额定电流。常用的额定电流等级如常用的额定电流等级如表表1-1所示。所示。下一页1.2 接触器接触器3线圈的额定电压。常用的额定电压等级如线圈的额定电压。常用的额定电压等级如表表1-2所示。所示。4接通和分断能力。指主触点在规定条件下能可靠地接通和分断的电流接通和分断能力。指主触点在规定条件下能可靠地接通和分断的电流值。在此电流值下,接触器接通时主触点不应发生熔焊;接触器分断值。在此电流值下,接触
17、器接通时主触点不应发生熔焊;接触器分断时主触点不应发生长时间的燃弧。时主触点不应发生长时间的燃弧。接触器的使用类别代号通常标注在产品的铭牌或工作手册中。表中要接触器的使用类别代号通常标注在产品的铭牌或工作手册中。表中要求接触器主触点达到的接通和分断能力为:求接触器主触点达到的接通和分断能力为:(1)AC1和和DC1类允许接通和分断额定电流;类允许接通和分断额定电流;(2)AC2、DC3和和DC5类允许接通和分断类允许接通和分断4倍额定电流;倍额定电流;(3)AC3类允许接通类允许接通6倍额定电流和分断额定电流;倍额定电流和分断额定电流;(4)AC4类允许接通和分断类允许接通和分断6倍额定电流;
18、倍额定电流;(5)额定操作频率。)额定操作频率。下一页上一页1.2 接触器接触器二接触器的型号含义二接触器的型号含义1直流接触器型号的含义直流接触器型号的含义如如图图1-9所示为直流接触器型号的含义。所示为直流接触器型号的含义。2交流接触器型号的含义交流接触器型号的含义如如图图1-10所示为交流接触器型号的含义。所示为交流接触器型号的含义。三交流接触器的选择三交流接触器的选择选用接触器时应从其工作条件出发,主要考虑下列因素。选用接触器时应从其工作条件出发,主要考虑下列因素。1控制交流负载应选用交流接触器;控制直流负载应选用直流接触控制交流负载应选用交流接触器;控制直流负载应选用直流接触器。器。
19、2接触器的使用类别应与负载性质相一致。接触器的使用类别应与负载性质相一致。下一页上一页1.2 接触器接触器 3主触头的额定工作电压应大于或等于负载电路的电压。主触头的额定工作电压应大于或等于负载电路的电压。4主触头的额定工作电流应大于或等于负载电路的电流。主触头的额定工作电流应大于或等于负载电路的电流。5吸引线圈的额定电压应与控制回路电压相一致,接触器在吸引线圈的额定电压应与控制回路电压相一致,接触器在线圈额定电压线圈额定电压85及以上时应能可靠地吸合。及以上时应能可靠地吸合。四接触器使用中的注意事项四接触器使用中的注意事项交流励磁的交流接触器在使用中应注意以下几个方面:交流励磁的交流接触器在
20、使用中应注意以下几个方面:1励磁线圈电压应为励磁线圈电压应为85%105%UN。下一页上一页1.2 接触器接触器2铁心衔铁上短路环应完好。铁心衔铁上短路环应完好。3衔铁、触点支持件等活动部件动作应灵活。衔铁、触点支持件等活动部件动作应灵活。4铁心、衔铁端面接触良好、无异物。铁心、衔铁端面接触良好、无异物。5触点表面接触良好,有一定的超程和接触压力。触点表面接触良好,有一定的超程和接触压力。6操作频率应在允许范围内。操作频率应在允许范围内。返回上一页1.3 继电器继电器继电器是一种根据输入信号的变化接通或断开控制电路,实现控制目继电器是一种根据输入信号的变化接通或断开控制电路,实现控制目的电器。
21、继电器的输入信号可以是电流、电压等电量,也可以是温度、的电器。继电器的输入信号可以是电流、电压等电量,也可以是温度、速度、压力等非电量,输出为相应的触点动作速度、压力等非电量,输出为相应的触点动作继电器的种类很多,按输入信号的性质分为电压继电器、电流继电器、继电器的种类很多,按输入信号的性质分为电压继电器、电流继电器、时间继电器、温度继电器、速度继电器、中间继电器、压力继电器等。时间继电器、温度继电器、速度继电器、中间继电器、压力继电器等。一电磁式继电器一电磁式继电器电磁式继电器是应用最多的一种继电器,其结构和工作原理与电磁式电磁式继电器是应用最多的一种继电器,其结构和工作原理与电磁式接触器相
22、似,也是由电磁机构、触点系统和释放弹簧等部分组成。接触器相似,也是由电磁机构、触点系统和释放弹簧等部分组成。下一页1.3 继电器继电器 由于继电器是用于切换小电流的控制电路和保护电路,触点的容量较由于继电器是用于切换小电流的控制电路和保护电路,触点的容量较小,不需要灭弧装置。如小,不需要灭弧装置。如图图1-11所示为电磁式继电器的外形图。所示为电磁式继电器的外形图。1电磁式继电器的种类电磁式继电器的种类电磁式继电器按吸引线圈电流种类不同有交流和直流电磁式继电器两电磁式继电器按吸引线圈电流种类不同有交流和直流电磁式继电器两种。按反应参数可分为电压继电器和电流继电器。种。按反应参数可分为电压继电器
23、和电流继电器。(1)电流继电器)电流继电器根据输入(线圈)电流大小而动作的继电器称为电流继电器。它的线根据输入(线圈)电流大小而动作的继电器称为电流继电器。它的线圈串联在被测量的电路中,以反应电路电流的变化。圈串联在被测量的电路中,以反应电路电流的变化。下一页上一页1.3 继电器继电器(2)电压继电器)电压继电器根据输入电压大小而动作的继电器称为电压继电器。它的结构与电流根据输入电压大小而动作的继电器称为电压继电器。它的结构与电流继电器相似,不同的是电压继电器线圈并联在被测量的电路的两端,继电器相似,不同的是电压继电器线圈并联在被测量的电路的两端,以反应电路电压的变化,可作为电路的过电压或欠电
24、压保护。以反应电路电压的变化,可作为电路的过电压或欠电压保护。(3)中间继电器)中间继电器中间继电器实质上是电压继电器的一种,但它触点多(多至六对或更中间继电器实质上是电压继电器的一种,但它触点多(多至六对或更多),触点电流容量大(额定电流多),触点电流容量大(额定电流510A),动作灵敏(动作时间不),动作灵敏(动作时间不大于大于0.05s)。)。下一页上一页1.3 继电器继电器中间继电器的作用是将一个输入信号变成多个输出信号或将信号放大中间继电器的作用是将一个输入信号变成多个输出信号或将信号放大的继电器。它主要依据被控制电路的电压等级,触点的数量、种类及的继电器。它主要依据被控制电路的电压
25、等级,触点的数量、种类及容量来选用。容量来选用。线圈电流的种类和电压等级应与控制电路一致。如数控机床的控制线圈电流的种类和电压等级应与控制电路一致。如数控机床的控制电路采用直流电路采用直流24V供电,则继电器应选择线圈额定电压为供电,则继电器应选择线圈额定电压为24V的直流的直流继电器。继电器。按控制电路的要求选择触点的类型(是常开还是常闭)和数量。按控制电路的要求选择触点的类型(是常开还是常闭)和数量。继电器的触点额定电压应大于或等于被控制回路的电压。继电器的触点额定电压应大于或等于被控制回路的电压。下一页上一页1.3 继电器继电器继电器的触点电流应大于或等于被控制回路的额定电流,若是电感继
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