数控系统-教学课件--第八章-数控机床电气控制电路设计实例.ppt

1、在线教务辅导网：在线教务辅导网：http:/教材其余课件及动画素材请查阅在线教务辅导网教材其余课件及动画素材请查阅在线教务辅导网QQ:349134187 或者直接输入下面地址：或者直接输入下面地址：http:/第八章数控机床电气控制电路设计实例 主编第八章数控机床电气控制电路设计实例第一节数控机床电气控制电路设计原则第二节TK40A数控车床电气控制电路第三节XK714A数控床身铣床电气控制电路 本章首先介绍数控机床电气控制电路设计原则，遵循这些原则是保证产品质量的前提，然后介绍TK40A数控车床和XKA714数控床身铣床的电气控制电路，并作了简要的分析。在分析控制电路时，注意掌握分析思路和方法

2、。第一节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二、数控系统功能的选择一、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 正如本书第一章绪论中所指出，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。(2)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制部分的稳定性、可靠性。数控机床在加工车间，使用的条件、环境比较恶劣，极易造成数控系统的故障。(3)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

3、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。电气控制电路设计时就应该充分考虑元器件品质，供应，并便于安装、调试和维修，以便于保证产品质量和组织生产。(4)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。各种指示及信号易识别，操纵机构易操作，易切换。第二节TK40A数控车床电气控制电路一、TK1640数控车床的功能二、TK1640数控车床的电气控制电路一、TK1640数控车床的功能1、TK1640数控车床的功能TK1640数控车床如图8-1所示，它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HNC-2

4、1T车床数控系统实现机床的两轴联动。机床配有四工位刀架，可满足不同图8-1TK1640数控车床需要的加工；可开闭的半防护门，确保操作人员的安全。机床适用于多品种、中小批量产品的加工，对复杂、高精度零件由于机床的自动化而更显示其优越性。图8-1TK1640数控车床(1)TK1640数控车床的组成TK1640数控车床传动简图如图8-2所示。机床由底座、床身、主轴箱、床鞍(纵向滑板)、中滑板(横向滑板)、电动刀架、尾座、防护罩、电气部分、CNC系统、冷却、润滑等部分组成。机床主轴的旋转运动由5.5kW变频主轴电动机经皮带传动至轴，经三联齿轮变速将运动传至主轴，并得到低速、中速和高速三种无级变速。一、

5、TK1640数控车床的功能表8-1TK1640数控车床的技术参数(2)TK1640数控车床的技术参数TK1640数控车床的技术参数如表8-1。一、TK1640数控车床的功能一、TK1640数控车床的功能图8-2TK1640传动简图二、TK1640数控车床的电气控制电路表8-2设备主要器件 通过对TK1640数控车床的电气控制线路的分析，进一步阐述电气控制系统的分析方法，使读者掌握TK40A的电气控制线路的原理，了解机床的机械及各部分与电气控制系统之间的配合关系，了解电气部分在整个设备中所处的地位和作用，为进一步学习电气控制系统的相关知识打下一定的基础。(一)电气原理图分析的方法与步骤 电气控制

6、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分布状况及控制要求等内容之后，便可以阅读分析电气原理图。(1)分析主回路从主回路入手，根据伺服电动机、辅助机构电动机和电磁阀等执行电器的控制要求，分析它们的控制内容。控制内容包括启动、方向控制、调速和制动。(2)分析控制电路根据主回路中各伺服电动机、辅助机构电动机和电磁阀等执行电器的控制要求，逐一找出控制电路中的控制环节，按功能不同划分成若干个局部控制线路来进行分析。而分析控制电路的最基本方法是查线读图法。(3)分析辅助电路辅助电路包括电源显示、工作状态显示、照明和故障报警等部分，它们大多由控制电路

7、中的元件来控制的，所以在分析时，还要回头来对照控制电路进行分析。(4)分析连锁与保护环节机床对于安全性和可靠性有很高的要求，实现这些要求，除了合理地选择元器件和控制方案以外，在控制线路中还设置了一系列电气保护和必要的电气连锁。(5)总体检查经过“化整为零”，逐步分析了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，还必须用“集零为整”的方法，检查整个控制线路，看是否有遗漏。特别要从整体角度去进一步检查和理解各控制环节之间的联系，理解电路中每个元器件所起的作用。二、TK1640数控车床的电气控制电路图8-3TK40A强电回路(1)机床的运动及控制要求正如前述，TK1640数控车床主轴的旋转

8、运动由5.5kW变频主轴电动机实现，与机械变速配合得到低速、中速和高速三种无级变速。Z轴、X轴的运动由交流伺服电机带动滚珠丝杠实现，二轴的联动由数控系统控制并协调。螺纹车削由光电编码器与交流伺服电动机配合实现。除上述运动外，还有电动刀架的转位，冷却电动机的启、停等。(2)主回路分析图8-3是380V强电回路。二、TK1640数控车床的电气控制电路图8-4TK40A电源回路图(3)电源电路分析图8-4为电源回路图。图中TC2为控制变压器，原方为AC380V，副方为AC110V、AC220V、AC24V，其中AC110V给交流接触器线圈、强电柜风扇提供电源；AC24V给电柜门指示灯、工作灯提供电源

9、；AC220V通过低通滤波器滤波，给伺服模块、电源模块、24V电源提供电源；VC1为24V电源，将AC220V转换为AD24V电源，给世纪星数控系统、PLC输入/输出、24V继电器线圈、伺服模块、电源模块、吊挂风扇提供电源；QF6、QF7、QF8、QF9、QF10空开为电路的短路保护。二、TK1640数控车床的电气控制电路图8-5TK40A交流控制回路(4)控制电路分析1)主轴电动机的控制。图8-5、图8-6分别为交流控制回路图和直流控制回路图。2)刀架电动机的控制。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信。3)冷却电动机控制。号，图8-6TK40A直流控制图第三节XK714A数

10、控床身铣床电气控制电路一、机床的功能二、XK714A数控床身铣床的电气控制电路一、机床的功能 XK714A数控床身铣床采用变频主轴，X、Y、Z三向进给均由伺服电动机驱动滚珠丝杠。机床采用HNC21M数控系统，实现三坐标联动，并可根据用户要求，提供数控转台，实现四坐标联动。系统具有汉字显示、三维图形动态仿真、双向式螺距补偿、小线段高速插补功能和软、硬盘、RS-232、网络等多种程序输入功能,独有的大容量程序加工功能。不需要DNC，可直接加工大型复杂型面零件。图8-7XK714A传动简图(1)XK714A数控床身铣床的组成XK714A数控床身铣床传动图如图8-7所示。机床主要由底座、立柱、工作台、

11、主轴箱、电气、CNC系统及冷却、润滑等部分组成。一、机床的功能(2)XK714A数控床身铣床的技术参数XK714A数控床身铣床的技术参数见表8-3。表8-3XK714A数控床身铣床的技术参数一、机床的功能表8-3XK714A数控床身铣床的技术参数二、XK714A数控床身铣床的电气控制电路图8-8XK714A强电回路图 XK714A数控床身铣床的电气控制电路的分析方法、步骤与前述数控车床相同，这里不再赘述。(一)XK714A数控床身铣床的电气控制电路分析(1)主回路分析图8-8为380V强电回路，图中QF1为电源总开关。QF3、QF2、QF4、分别为主轴强电、伺服强电、冷却电动机的空气开关，它的

12、作用是接通电源及电源在短路、过流时起保护作用。二、XK714A数控床身铣床的电气控制电路图8-9XK714A电源回路(2)电源电路分析图8-9为电源回路，图中TC2为控制变压器，原方为AC380V，副方为AC110V、AC220V、AC24V，其中AC110V给交流接触器线圈、电柜热交换器风扇电动机提供电源；AC24V给工作灯提供电源；AC220V为主轴风扇电动机、润滑电动机和24V电源供电，通过低通滤波器滤波给伺服模块、电源模块、24V电源提供电源控制；二、XK714A数控床身铣床的电气控制电路图8-10XK714A交流控制回路1)主轴电动机的控制。图8-10、图8-11分别为交流控制回路图和直流控制回路图。二、XK714A数控床身铣床的电气控制电路图8-11XK714A直流控制回路2)冷却电动机控制。当有手动或自动冷却指令时，这时PLC输出Y05有效，KA6继电器线圈通电，继电器触头闭合，KM3交流接触器线圈通电，交流接触器主触头吸合，冷却电动机旋转，带动冷却泵工作。3)换刀控制。当有手动或自动刀具松开指令时，机床CNC装置控制PLC输出Y06有效，KA4继电器线圈通电，继电器触头闭合，刀具松/紧电磁阀通电，刀具松开，手动将刀具拔下，延时一定时间后，PLC输出Y12有效，KA7继电器线圈通电.