数控机床电气控制基本环节
《数控原理与系统》第7章__数控机床电气控制系统
第7章 数控机床电气控制系统
有些輔助功能只在本程式段內起作用， 當後續程式段到來時便失效，稱為當前輔 助功能，記為C類，例如M06等。還有一些 輔助功能一旦被執行便一直有效，直至被 注消或被取代為止，稱為保持類輔助功能， 記為H類，例如M10、M11等。對於不同動 作類型的輔助功能，在用邏輯電路或編寫 PLC程式實現時，其處理方法也將不同。
第7章 数控机床电气控制系统
第7章 數控機床電氣控制系統
7.1 概述
7.2 JBK-30型數控系統及其在 CJK0630A車床上的應用
7.3 FAGOR 8025/8030數控系統及 其在CK6150數控車床上的應用
7.4 數控系統中PLC的資訊交換及M、 S、T功能的實現
7.5 數控機床電氣圖的繪製方法 小結
第7章 数控机床电气控制系统
3．T功能 T功能即刀具功能，T代碼後跟隨2～ 5位數字表示要求的刀具號和刀具補償號。 數控機床根據T代碼，通過PLC可以管理刀 庫，自動更換刀具，也就是說根據刀具和 刀具座的編號，可以簡便、可靠地進行選 刀和換刀控制。
第7章 数控机床电气控制系统
7.1.3數控系統中的可編程控制器（PLC） 數控系統輔助控制功能以開關量順序控 制為主，可採用繼電器控制邏輯或可編程序 邏輯控制器（PLC）實現。在一些經濟型的數 控車床和輔助動作比較簡單的數控機床上， 為了簡單起見，其輔助動作的控制常用繼電 器邏輯實現。而在功能比較完善的數控機床 上，其輔助動作的控制邏輯一般都比較複雜， 如果仍使用繼電器實現，則電路的設計和調 試將比較困難，可靠性也差。因此，多數數 控機床都採用可編程控制器（PLC）來完成輔 助運動的控制。
项目1-数控机床电气控制基础知识
润滑保养
定期对机床导轨、丝杠等运动部 件进行润滑，减少磨损，保证机 床精度和稳定性。
定期保养计划及实施方法
制定保养计划
01
根据机床使用频率、工作环境等因素，制定合理的定期保养计
划，明确保养周期和项目。
实施保养措施
02
按照计划进行定期保养，包括更换磨损件、清洗液压系统、检
查电气系统等。
保养记录与评估
数控机床分类及应用领域
数控机床分类
根据加工方式的不同，数控机床可分为金属切削类、金属成 形类和特种加工类等。根据控制运动轨迹的不同，可分为点 位控制、直线控制和轮廓控制等。
应用领域
数控机床广泛应用于汽车、航空航天、模具制造、医疗器械 等领域，对于提高产品质量、生产效率和降低成本具有重要 意义。
02 电气控制基础知识
按钮开关
一种手动操作接通或断开小电流控制电路的电器，常用于控制电路中 发出启动或停止等指令。
电气控制线路分析与设计方法
分析方法
设计原则
根据电气原理图，分析各电器元件的 作用和相互关系，明确控制过程和工 作原理。
确保系统安全可靠、经济合理、技术 先进、维护方便等。同时，应遵循国 家相关标准和规范进行设计。
电气控制系统组成及功能
控制电路
根据指令和信号，控制电机的 启动、停止、正反转以及速度 等。
保护电路
对电机和电路进行过载系统提供能量，通常包 括交流电源和直流电源。
电机
将电能转换为机械能，驱动负 载进行工作。
信号处理电路
对传感器等输入信号进行处理， 以供控制电路使用。
项目1数控机床电气控制基础知识
目 录
• 数控机床概述 • 电气控制基础知识 • 数控机床电气控制系统设计 • 数控机床常见故障诊断与排除 • 数控机床维护与保养 • 总结与展望
数控机床电气控制课件
数控机床电气控制课件
刀开关分单极、双极和三极。刀开关在电气原理图中的图形及文字符号如图所示。
数控机床电气控制课件
（1）其额定电流要大于电动机额定电流的三倍。 （2）根据电源种类、电压等级、所需级数及使用场合。
数控机床电气控制课件
四、接触器
接触器是一种用来频繁地接通或分断带有负载的主电路(如电动机)的自动控制电器。 接触器种类分为直流、交流两种，机床上应用最多的是交流接触器。目前我国常用的交流接触器主要有：CJ20、CJX1、CJX2、CJ12和CJ10等系列，引进德国BBC公司制造技术生产的B系列，德国SIEMENS公司的3TB系列等。
数控机床电气控制课件
电动机回路中作短路保护时，对于单台直接起动电动机，应按下式计算： Ifu=（1.5～2.5）IN IIN —— 电动机的额定电流。 对于多台直接起动电动机，应按下式计算： Ifu=（1.5～2.5）Inmax+∑IN INmax—— 功率最大的一台电动机额定电流。 ∑IN —— 其余电动机额定电流之和。
数控机床电气控制课件
(1) 塑料外壳式断路器
机床常用的DZl0、DZl5、DZ5－20、DZ5－50等系列塑料外壳式断路器（以下简称断路器），适用于交流电压500V以下和直流电压220V以下的电路，作不频繁地接通和断开电路用。
数控机床电气控制课件
(2) 小型断路器
小型断路器主要用于照明配电系统和控制回路。机床常用DZ30－32、DZ47－60等系列的小型断路器。 其主要用于交流50Hz/60Hz，单极230V，二、三、四极400V线路的过载、短路保护，同时也可以在正常情况下不频繁地通断电器装置和照明线路。
机床电气控制
机床电气控制机床电气控制，是指通过电气信号对机床的各个部件进行控制和调节的过程。
它是现代机床制造的重要组成部分，是机床自动化和智能化的实现必要手段。
机床电气控制的主要内容包括：电气传动系统、数控系统、机床保护系统等。
一、电气传动系统机床电气控制的重要组成部分是电气传动系统。
电气传动系统是指通过电气信号，对机床的电动机等执行元件进行调节，控制机床的动力输出，实现有效的加工作业。
电气传动系统分为两个部分：主轴驱动系统和进给系统。
主轴驱动系统是指控制主轴电动机的运转状态，以便实现高速、稳定的主轴转动。
当主轴电机正常工作时，它承担了机床的高精度加工和高负荷加工的任务，切削热能利用率较高，能够实现高水平的产品质量。
进给系统是指控制进给电机的转速、转矩、切削速度等参数，以实现对工件加工的控制。
进给控制系统的设计需要考虑到极限速度、车削速度、加工功率等多个参数，设置合理的控制范围和响应机制，确保加工的稳定性和安全性。
二、数控系统随着工业化和信息技术的不断发展，数控技术已经成为现代机床中不可或缺的一部分。
数控是指通过数字信号，对机床的运动、位置、加工参数进行精密控制，实现加工工艺的可编程、可执行和可监测。
数控系统主要包括CPU、执行器、编程器和显示器等。
CPU是数控系统的核心部分，是用于控制加工数据流、计算加工轨迹、调节加工参数的计算机芯片。
执行器是指数控系统中的动作控制器，用于控制机床的运动和加工过程。
编程器是用于将加工程序转换为数控程序的设备，包括数控语言、宏指令和参数化编程等。
显示器用于显示加工过程和加工结果的数控界面，包括图形界面和文字界面等。
三、机床保护系统机床保护系统是机床电气控制的重要组成部分，主要用于检测机床的运行情况和设备的状态，及时发现故障，保护设备的安全可靠运行。
机床保护系统主要包括以下几个方面：1、过流保护系统：用于检测主轴电机和进给电机的电流是否过大，超负荷时自动切断电源，保护电机和随之工件的损伤。
数控机床电气控制与PLC3.顺序控制及多地控制
顺序控制及多地控制
三相异步电动机正、反运行控制
在装有多台电动机的生产机械上，各电动机所起的作 用是不同的，有时需按一定的顺序起动或停止，这就 是电动机的顺序控制 。 对于较大型的机床而言，因加工需要，为方便加工人 员在机床多个位置均能进行操作，需要具有多地控制 功能。例如数控加工中心的面板急停开关和便携手轮 急停开关两地都能对机床实施急停功能 。
相关电器元件
中间继电器是电磁继电器的一种，在电路中主要 起到信号的传递与转换作用。中间继电器可以实 现多路控制，并可将小功率的控制信号转换为大 容量的触点动作。
常见的中间继电器外形
中间继电器的电气原理图形符号
中间继电器电气原理图形符号
时间继电器
时间继电器也称为延时继电器，是一种用来实现 触点延时接通或断开的控制电器。
热继电器的动作原理
1－推杆；2－主双金属片；3－热元件；4－导板； 5－补偿双金属片；6－静触点（动断）；7－静触点（动合）； 8－复位调节螺钉；9－动触点；10－复位按钮； 1－调节旋钮；12－支撑件；13－弹簧
顺序控制线路
顺序控制线路包括顺序起动同时停车、同时起动顺序 停车、顺序起动顺序停车等几种控制线路。
<再见>
按钮实现 顺序起动、 同时或顺 序停车控 制电路：
按钮实现顺序起动、顺序路 ：
多地控制线路
多地控制的特点是所有起动按钮（常开按钮）全部并 联在自锁触点两端，按下其中任何一个都可以起动电 动机；所有停止按钮（常闭按钮）全部串联在接触器 线圈回路中，按下其中任何一个都可以停止电动机的 工作。
常见的时间继电器外形如下：
空气阻尼时间继电器的动作原理
数控机床电气控制系统
浅析数控机床电气控制系统摘要：数控机床电气控制系统非常复杂，对于初学者而言很有必要理清这一系统的每个部分的组成和每一部分的关键点；电源部分要搞清楚每一支路设备、电压要求和信号流；主轴驱动控制系统要搞清楚控制设备和对主轴做要求的项目的处理方式；进给驱动控制系统要搞清楚控制设备（方式）、指令的处理和检测方式；交流控制线路的各个分支的控制内容；pmc控制电路和控制过程。
关键词：电源系统模拟主轴主轴方向信号抑制电磁干扰 pmc 数控机床电气控制系统是比较复杂的控制过程，理清和深入剖析这一系统的每一个组成单元对我们认识、应用和维修数控机床都有深远意义。
一、数控机床电源系统（主电路）1.数控系统的工作电源电压要求：dc 24v或ac 24v。
方法：系统变压器+开关电源。
电压信号变化为ac380v—ac220v—dc24v—cnc装置。
作用：将数控系统和电网之间的直接的电联系切断（电气隔离），以避免电网电压波动及线路故障对数控系统产生干扰和影响。
开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器（emi）、整流滤波电路、功率变换电路、pwm控制器电路、输出整流滤波电路组成。
信号变化为ac220v—整流dc300v—高频信号—开关管导通与关断—cnc装置。
2.主轴驱动装置的电源供给（1）模拟主轴方案：空气开关+变频器+交流电机。
（2）数字主轴方案：伺服变压器（或开关电源）+交流伺服驱动器+交流伺服电机。
3.进给驱动装置的电源供给开环控制：380/85v的变压器+空气开关+步进驱动器+步进电机。
半闭环控制：伺服变压器（或开关电源）+交流伺服驱动器+交流伺服电机。
4.数控系统pmc的i/o电源：采用开关电源（dc24v）数控机床pmc的输入、输出回路需要24v的直流电源，可以采用一个开关电源提供，但是这个开关电源一定要和为数控系统供电的开关电源共地；如果为数控系统供电的开关电源容量足够，那么也可以同时作为pmc的i/o电源。
数控机床电气控制技术
动 调节 ， 以及 软件 编程 等技 术 。尽管 数
（一 ） 数 控 装 置 、
（二 ）、 伺 服 系 统
数控 装置 是数 控机 床 电气控 制 的中
心 ， 在 数 控 机 床 中 它 相 当于 人 的 “ 大
什么是伺 服呢 ？这是英文 Ｓ ｒ ｅ的 ｅｖ
谐 音 。 “伺 服 ” 就 是 “伺 候 ” 就 是 ，
脑 。数控装 置实质 上就 是一种 专用计 算 机 系统 ，它 除了具有 一般 计算机 的硬 件
结 构 外 ，如 Ｃ ＰＵ、存 储 器 、 总线 等 ， 还 有和数 控机 床功 能有关 的专 用功 能模
非 常 听话 ， 叫 走 到 哪 ， 就 走 到 哪 。 在 数控 机床 中， 由数控 装置 发 出指令 ，让 哪 一 个 电动 机 动 ，这 一 台 电动 机 就动 ， 而 且这 台 电动 机 的角位移 、速 度 ，完全
数 控 机 床 电气 控 制 技 术
丈树 亨
前 言：随着公司生产的发展和加工工艺的改善，这些年来公司相继投入 了一些数控机床 。这些机床对提高公司 生产效 率和产 品质量 、 改善工 人 劳动强度 、增 强企 业竞争力等方面起着 了极大 的作用 。 了解数控机床 电
气控制技 术 ，为我 们使用和维护 这些设备 会有很大 帮助 。
工作过 程是 通过 输入 装置输 入机床 加 工
零件 所 需 的各种 数 据信 息 ，经 过 译码 、 计算机 运算 处 理 ，将 每个 坐标 轴 的移 动
分量送 到 其相 应 的驱动 电路 ，带动 坐标 轴 运动 ， 同时进行 必要 的实 时位 置反馈
控 制 ，使每个 坐 标轴都 能精 确移动 到指
数控机床电气控制第2版习题答案习题答案
精品文档习题答案机床控制线路的基本环节第一章1.答：低压电器是机床控制线路的基本组成元件。
它可以分为以下几大类；开关电器，主令电器，熔断器，接触器，继电器，控制变压器，直流稳压电源。
常用的低压电器有：刀开关，组合开关，低压断路器，按制按钮，行程开关，万能转换开关，脚踏开关，熔断器，接触器，电磁式继电器，时间继电器，热继电器，速度继电器，控制变压器，直流稳压电源。
2．答：低压断路器俗称为自动空气开关，是将控制和保护的功能合为一体的电器。
它常作为不频繁接通和断开电路的总电源开关或部分电路的电源开关，当发生过载、短路或欠电压故障时能自动切断电路，有效地保护串接在它后面的电气设备，并且在分断故障电流后一般不需要更换零部件。
因此，低压断路器在数控机床上使用越来越广泛。
3．答：虽然继电器与接触器都是用来自动接通或断开电路，但是它们仍有很多不同之处。
继电器可以对各种电量或非电量的变化作出反应，而接触器只有在一定的电压信号下动作；继电器用于切换小电流的控制电路，而接触器是一种用来频繁地接通或分断带有负载的主电路（如电动机）的自动控制电器。
因此继电器触点容量较小（不大于5A）。
在控制功率较小时（不大于5A）可用中间继电器来代替接触器起动电动机。
4．答：热继电器由于其热惯性，当电路短路时不能立即动作切断电路，不能用作短路保护，熔断器不具备热惯性所以只能作电动机的短路保护而不能作长期过载保护；另外，热继电器与熔断器的额定电流选择不同，因此，热继电器只能作为过载保护，熔断器只能作为短路保护。
5．答：短路保护：瞬时大电流保护，最常用的是利用熔断器进行短路保护。
过电流保护：当电流超过其整定值时才动作，整定范围通常为1.1--4倍额定电流。
最常用的是利用过电流继电器进行过电流保护。
长期过载保护：电动机在实际运行中，短时过载是允许的，但如果长期过载或断相运行都可能使电动机的电流超过其额定值，引起电动机发热。
绕组温升超过额定温升，将损坏绕组的绝缘，缩短电动机的使用寿命，严重时甚至会烧毁电动机绕组，因此必须采取过载保护措施。
第1章 数控机床电气控制概述
第1章数控机床电气控制概述
图1-5开环控制系统结构
第1章数控机床电气控制概述 （2）闭环控制系统 闭环控制系统的机床上安装有检测装置，直接对工作台的位移量 进行检测，当数控装置发出进给指令信号后，经伺服驱动系统使工 作台移动时，安装在工作台上的位置检测装置把机械位移量变为电 量，反馈到输入端与输入设定指令信号进行比较，得到的差值经过 转换和放大，最后驱动工作台向减少误差的方向移动，直到误差值 消除停止移动。闭环系统具有很高的控制精度。图1-6为闭环数控 系统的结构图
第1章 数控机床电气控制概述
第1章 数控机床电气控制概述
• • • • • 1.1数控机床电气控制系统的组成及特点 1.2数控机床的分类及性能指标 1.3数控机床电气控制系统发展 1.4数控机床自动控制基础 思考题与习题
第1章数控机床电气控制概述
第1章 数控机床电气控制概述
1.1数控机床电气控制系统的组成及特点 • 1.1.1 数控机床电气控制系统的组成 • 数字控制（NC,Numerical Control，简称数控）技术 是用数字化信息进行控制的自动制技术，采用数控 技术的控制系统称为数控系统，装备了数控系统的机 床即为数控机床。 • 数控机床电气控制系统由数控装置（CNC, Computer Numerical Control）、主轴驱动系统、进给伺服系统、 检测反馈系统、机床强电控制系统、编程装置等几部 分组成。数控机床电气控制系统的组成如图1-1所示。
第1章数控机床电气控制概述
图1-3 数控铣床直线控制轨迹示意图
图1-2 数控钻床点位控制示意图
图1-4数控铣床轮廓加工示意图
第1章数控机床电气控制概述
（3）轮廓控制系统 轮廓控制系统又称连续控制系统，其特点是数控系统能够对两个 或两个以上的坐标轴同时进行连续控制。加工时不仅要控制起点和 终点，还要控制整个加工过程中每点的速度和位置。图1-4为数控 铣床轮廓加工示意图。 2.按工艺用途分类 （1）金属切削类数控机床 金属切削类数控机床和传统的通用机床产品种类类似，有数控车 床、数控铣床、数控钻床、数控磨床、数控镗床以及加工中心机床 等。数控加工中心是带有自动换刀装置，在一次装夹后，可以进行 多种工序加工的数控机床。
数控机床电器控制系统的组成
数控机床电器控制系统的组成数控机床是一种高精度、高效率的机床，它能够实现复杂零件的加工。
数控机床的核心是数控系统，而电器控制系统则是数控系统中的一个重要组成部分。
本文将介绍数控机床电器控制系统的组成。
一、数控机床电器控制系统的基本组成数控机床电器控制系统包括电器控制柜、电源、电机、传感器、执行器等组成部分。
其中，电器控制柜是数控机床电器控制系统的核心部分，它包括主控制板、驱动板、电源板、交流接触器、断路器等。
主控制板是数控机床电器控制系统的中央处理器，它负责接收数控系统发出的指令，并将其转化为电信号发送给驱动板。
驱动板则负责控制电机的转动，它通过接收主控制板的信号，控制电机的转速和方向。
电源板则负责为整个电器控制系统提供电源，它将输入的交流电转化为直流电，并为各个部件提供稳定的电压和电流。
交流接触器和断路器则负责保护电器控制系统的安全。
交流接触器在电器控制系统中扮演着开关的角色，它可以控制电器的通断，从而实现电器的启动和停止。
断路器则可以在电器控制系统出现故障时自动断开电路，从而保护整个系统的安全。
二、数控机床电器控制系统的主要功能数控机床电器控制系统的主要功能包括：1、控制电机的转速和方向。
数控机床电器控制系统通过驱动板控制电机的转速和方向，从而实现机床的运动。
2、控制机床的进给速度。
数控机床电器控制系统可以通过控制电机的转速和方向，从而控制机床的进给速度。
3、保护机床的安全。
数控机床电器控制系统可以通过交流接触器和断路器保护机床的安全，避免机床因电器故障而受到损坏。
4、监测机床的状态。
数控机床电器控制系统可以通过传感器监测机床的状态，从而实现机床的自动化控制。
三、数控机床电器控制系统的优点数控机床电器控制系统具有以下优点：1、高精度。
数控机床电器控制系统可以精确控制机床的运动，从而实现高精度的加工。
2、高效率。
数控机床电器控制系统可以实现机床的自动化控制，从而提高加工效率。
3、可靠性高。
数控机床电器控制系统采用模块化设计，各个模块之间相互独立，从而提高了系统的可靠性。
数控机床主轴电气控制
目录
• 数控机床主轴电气控制概述 • 主轴电机及驱动技术 • 主轴电气控制系统的设计 • 主轴电气控制系统的调试与维护 • 数控机床主轴电气控制的未来发展
01
数控机床主轴电气控制 概述
主轴电气控制系统的组成
主轴驱动器
用于接收数控系统的指令，驱动 主轴电机旋转，实现主轴的启停、 正反转和调速等功能。
伺服电机
伺服电机具有快速响应、高精度、 高动态性能等优点，常用于高速、 高精度的数控机床主轴。
电机驱动技术
变频器驱动
变频器驱动技术可以实现电机速度的精确控制，具有 调速范围宽、精度高、节能等优点。
伺服驱动器驱动
伺服驱动器驱动技术可以实现电机的快速响应和高精 度控制，适用于高速、高精度的数控机床主轴。
ABCD
精度原则
主轴电气控制系统应具有高精度控制能力，以满 足加工零件的精度要求。
易用性原则
主轴电气控制系统应具有友好的人机界面，方便 操作和维护。
主轴电气控制系统的设计流程
系统设计
根据需求分析结果，设计主轴 电气控制系统的整体结构和功 能模块。
软件设计
根据系统设计要求，编写控制 程序，实现主轴电气控制系统 的各项功能。
正反转控制
根据加工需求，控制主轴电机的正反转，实 现主轴的顺时针和逆时针旋转。
自动换挡控制
根据加工需求，自动切换主轴电机的挡位， 实现主轴的多挡控制。
主轴电气控制技术的发展历程
模拟控制阶段
早期的主轴电气控制系统采用模拟电路实现控制，精度和稳定性较 低。
数字控制阶段
随着微处理器技术的发展，主轴电气控制系统逐渐采用数字电路实 现控制，提高了精度和稳定性。
智能控制阶段
数控机床电气控制基础
模块一数控机床电气控制基础[模块教学内容]1、介绍数控机床主电路常用电器元件包括低压断路器、开关、熔断器、接触器、热继电器以及变压器的结构、原理、功能、技术参数、选型和应用。
2、介绍数控机床控制电路常用电器元件包括继电器、按钮、开关、信号灯和直流稳压电源的结构、原理、功能、技术参数、选型和应用。
3、介绍图形文字符号及选择方法；数控机床电气原理图的画法规则。
[模块学习目标]1、了解数控机床主要电器的结构。
2、掌握数控机床主要电器的基本应用技术。
3、掌握组成电气控制线路的基本规律和绘图方法。
单元一数控机床主电路常用电器元件数控机床是在通用机床基础之上发展而来的，至今很多方面还保留着通用机床的痕迹，在电气系统主电路方面二者仍然是统一的。
本单元介绍数控机床主电路常用的电器元件，如低压断路器、开关、熔断器、接触器等，同时介绍其工作原理及选用原则，以便学会正确选择和合理使用，为分析和设计数控机床电气控制线路打下基础。
一、电器的作用与分类根据外界特定的信号和要求自动或手动接通或断开电路，断续或连续改变电路参数，实现对电路或非电对象的接通、切换、保护、检测、控制、调节作用的装置称为电器。
工作在交流 1200V、直流 1500V 额定电压以下的电路中，能根据外界信号(机械力、电动力和其他物理量)，自动或手动接通和断开电路的电器称为低压电器。
其作用是实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测和调节。
数控机床电气控制系统中采用了低压电器作为基本组成元件，而且控制系统的优劣与所用的低压电器直接相关，因此掌握低压电器的基本知识和常用低压电器的结构及工作原理，并能准确选用、检测和调整常用低压电器元件，才能够分析数控机床电气控制系统的工作原理，处理及维修一般故障。
低压电器种类繁多、功能各样、构造各异，工作原理各不相同，常用低压电器的分类方法有：1．按操作方式分类（1）自动电器依靠自身参数的变化或外来信号的作用，自动完成接通或分断等动作，如接触器、继电器等。
数控机床的电气控制系统设计
数控机床的电气控制系统设计在设计数控机床电气控制系统时，首先要明确设计目标。
通常情况下，设计目标包括以下几个方面：高精度：提高数控机床的加工精度是首要任务。
电气控制系统作为机床的核心部分，对于提高机床精度起着至关重要的作用。
高效率：通过优化电气控制系统，提高机床的加工效率，从而缩短加工周期，提高产能。
易维护：考虑到后期维护和保养的问题，设计方案应使得电气控制系统易于更换和维修。
数控机床电气控制系统的组成部分主要包括以下几部分：主电路：包括电源、电动机、导轨等硬件设施，为整个系统提供动力。
控制电路：包括各种传感器、控制器、执行器等，用于监测和控制主电路的工作状态。
传感器：用于实时监测机床的工作状态，将信号反馈给控制电路。
操作显示屏：用于显示机床的工作状态和加工信息，同时也支持人工输入操作。
数控机床电气控制系统的设计步骤和方法如下：根据设计目标确定系统的基本架构，包括主电路和控制电路的布局。
根据设计要求选择合适的传感器和执行器，并布置在系统中。
依据系统的工作原理和性能要求，设计控制算法和程序，实现高精度和高效率的加工。
考虑到安全性，进行线路的优化和安全防护措施的设计。
数控机床电气控制系统的优化措施可以从以下几个方面进行：采用先进的控制算法：采用现代控制理论和方法，如模糊控制、神经网络控制等，以提高系统的动态性能和稳态精度。
提升智能化程度：通过引入人工智能和机器学习等技术，实现系统的自主决策和优化调整，提高生产效率。
增强抗干扰能力：针对恶劣工作环境和电磁干扰等问题，采取有效的电磁兼容设计和滤波抗干扰措施，以保证系统的稳定运行。
模块化和标准化设计：实现模块化设计和标准化元器件，便于系统的维护和升级，降低成本。
某汽车制造企业采用数控机床进行零部件的加工。
为了提高生产效率和降低成本，该企业决定对数控机床电气控制系统进行升级改造。
经过调研和分析，设计师团队采用了先进的模块化设计方案，使得系统更易于维护和扩展。
数控机床的电气控制系统设计
数控机床的电气控制系统设计一、本文概述《数控机床的电气控制系统设计》这篇文章主要探讨了数控机床电气控制系统的基本设计原理、实现方法及其在实际应用中的优化策略。
数控机床作为现代制造业的核心设备，其电气控制系统的设计直接关系到机床的性能、稳定性和加工精度。
因此，对数控机床电气控制系统的深入研究与设计优化，对于提升机床的整体性能、提高生产效率以及降低运行成本具有重要意义。
本文将首先介绍数控机床电气控制系统的基本组成和工作原理，包括数控系统、伺服驱动系统、传感器与检测装置等关键组成部分的功能与特点。
随后，文章将重点分析电气控制系统的设计要点，包括硬件设计、软件设计、控制算法选择等方面，以及如何根据机床的具体需求和加工要求来进行合理的系统设计。
本文还将探讨电气控制系统设计中的关键技术问题，如抗干扰设计、故障诊断与处理、系统可靠性保障等，并介绍相应的解决方案和策略。
文章将总结数控机床电气控制系统设计的发展趋势和未来挑战，为相关领域的研究与实践提供参考和借鉴。
通过本文的阅读，读者可以全面了解数控机床电气控制系统的设计原理与实践方法，掌握关键技术的实现与应用，为数控机床的设计、制造和维护提供有力支持。
二、数控机床电气控制系统概述数控机床的电气控制系统是数控机床的重要组成部分，负责实现机床的运动控制、加工过程监控、故障诊断与保护等功能。
电气控制系统的设计直接关系到数控机床的性能、稳定性和加工精度。
随着科技的发展，数控机床电气控制系统也在不断进化，从早期的简单电路控制，发展到现在的基于微处理器、PLC（可编程逻辑控制器）以及CNC（计算机数控）系统的复杂控制。
数控机床电气控制系统主要由电源电路、输入/输出电路、控制核心、驱动电路、传感器电路以及安全保护电路等部分组成。
其中，控制核心通常使用CNC装置，它能够解析编程好的加工指令，转化为对机床运动的精确控制信号。
驱动电路则负责将控制信号放大，以驱动电动机等执行机构实现所需的运动。
机床电气控制线路基本环节
机床电气控制线路基本环节概述机床电气控制线路是机床系统中的重要组成部分，它负责控制机床的各个运动部分，以实现各种加工操作。
本文将介绍机床电气控制线路的基本环节，包括电源输入、电气元件、控制器和传感器等内容。
电源输入机床电气控制线路的第一个环节是电源输入。
机床通常使用三相交流电作为电源。
三相电源具有稳定的电压和较低的失真，能够提供足够的电能以满足机床的工作需求。
在机床电气控制线路中，通常采用三相电源输入方式，以保证机床系统的稳定性和可靠性。
在机床电气控制线路中，常见的电气元件包括接触器、继电器、断路器、变压器和开关等。
这些电气元件用于控制机床的开关动作和电路的连接与断开，保证机床系统的正常运行。
接触器接触器是一种电磁开关，广泛应用于机床电气控制线路中。
接触器能够实现远距离的控制，具有较高的容量和可靠性。
在机床电气控制线路中，接触器常用于控制机床的电动机启停和正反转等动作。
继电器继电器是一种电气装置，用于在电路中实现信号的接通和断开。
继电器能够将小电流信号转化为大电流信号，以控制机床系统的各个动作部分。
在机床电气控制线路中，继电器常用于控制机床的多路切换和信号转换等操作。
断路器是一种保护设备，它能够在电路中检测到过载电流和短路故障时自动断开电源。
断路器能够有效保护机床电气控制线路和设备免受电流过载和短路故障的损害，并提供重要的安全保护。
变压器变压器是一种电气设备，它能够将交流电能转换为不同电压级别的电能。
在机床电气控制线路中，变压器常用于调整电路中的电压和电流，以满足不同电器设备的工作要求。
开关开关是机床电气控制线路中最基本的元件之一，用于控制电路的通断。
开关的种类繁多，常见的有单档开关、双档开关、限位开关和按钮开关等。
开关能够实现机床系统的手动和自动控制，是机床电气控制线路中的核心组件之一。
控制器是机床电气控制线路中负责控制和调节机床工作状态的重要组成部分。
控制器通常由微处理器、存储器、输入输出接口和控制算法等部分组成。
数控机床电气控制
第二章数控机床低压电器
第一节数控机床低压电器概述 第二节控制继电器 第四节数控机床电气控制设计基本原则和画法规则
第一节数控机床低压电器概述
一、常用低压电器的分类
1按用途或控制对象分类 （1）配电电器：主要用于低压配电系统中。 （2）控制电器：主要用于电气传动系统中。 2按动作方式分类 （1）自动电器：依靠自身参数的变化或外来信号的作用，自动完成接通或分断 等动作，
5按低压电器型号分类 （1）刀开关H。 （2）熔断器R。 （3）断路器D。 （4）控制器K。 （5）接触器C。 （6）起动器Q。 （7）控制继电器J。 （8）主令电器L。 （9）电阻器Z。 （10）变阻器B。 （11）调整器T。 （12）电磁铁M。 （13）其他A。
二、低压电器的结构 （一）电磁机构
数控技术（Numerical Control Technology）是采用数字控制的 方法对某一工作过程实现自动控制的技术。
数控机床（Numerical Control Machine Tools）是采用数控技 术对机床的加工过程进行控制的机床。
二、数控加工过程
(1)数控加工程序的编制。在零件加工前，首先根据被加工零件图样 进行工艺分析，确定加工的工艺过程、工艺参数、几何参数以及 切削用量等，然后根据机床编程手册规定的代码和程序格式编写 零件加工程序。
第二阶段——软件数控阶段 第四代数控：1970年开始，采用大规模集成电路的小型通用电 子计算机控制系统(CNC)。 第五代数控：1974年开始，采用微型计算机的控制系统(CNC)。 第六代数控：1990年开始，基于PC机的开放式CNC系统。
2数控机床的发展趋势 （ 1）高速度、高精度化 （2）开放式 （3）智能化 （4）复合化 （ 5）高可靠性 （6）多种插补功能 （7）人机界面的友好
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的双字母文字符号和辅助文字符号。 ③文字符号应按电气名词术语国家标准或专业技术标准中规
定的英文术语缩写而成。
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2.1 数控机床电气 原理图的绘图规则
④文字符号采用拉丁字母大写正体字。 ⑤因拉丁字母中大写正体字“I”和“O”易同阿拉伯数字“l”
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2.3 数控机床电气控制 线路的基本规律
一．自锁控制
如图2-5所示为三相异步电动机单向全压启动、停止控制线 路，主电路由断路器QA，接触器KM的主触点、电动机构成。
2．互锁控制 生产中常需要电机能实现正反两个方向的转动，如数控机床
主轴的正反转。由三相异步电机的原理可知，只要将电机接 到三相电源中的任意两根联线对调，即可使电动机反转。 3．实现按顺序工作的联锁控制 生产实践中经常要求各种运动部件之间能够实现按顺序工作。 例如车床主轴转动时要求油泵先给齿轮箱供油润滑，即要求 保证润滑泵电动机启动后主电机才允许启动。
图2-10为机床的动力线路，图中交流接触器KM1和KM2用 来控制主轴电机M1的正反转，断路器QF2作为主轴电机的 过载及短路保护；
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2.3 数控机床电气控制 线路的基本规律
交流接触器KM4和KM5用来控制刀架电机M3的正反转，断 路器QF3作为冷却电机的过载及短路保护；
图2-11为机床的交流控制线路，图中交流接触器KM1线圈 和KM2一对常闭辅助触点串接，交流接触器KM2线圈和 KM1一对常闭辅助触点串接，从而实现主轴电机正反向接触 器间的互锁控制；
图2-12为机床的电源线路，图中变压器TC2原边接三相 AC380V，副边三组绕组分别提供AC220V、AC24、 AC110V电压，AC220V给开关电源供电，AC24给工作 灯供电，AC110V给电柜风扇供电，熔断器FU1~FU3用 来对线路进行过载及短路保护。
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图2-2 “与”电路
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2.1 数控机床电气 原理图的绘图规则
②标准中示出的符号方位，在不改变符号含义的前提下，可 根据图面布置的需要旋转，或成镜象位置，但文字和指示方 向不得倒置。
③大多数符号都可以加上补充说明标记。 ④有些具体器件的符号由设计者根据国家标准的符号要素、
一般符号和限定符号组合而成。 ⑤国家标准未规定的图形符号，可根据实际需要，按突出特
2.1 数控机床电气 原理图的绘图规则
⑤原理图中，有直接电联系的交叉导线的连接点，要用黑圆点表示。 ⑥原理图中，具有循环运动的机械设备，应在电气控制电路原理图
上绘出工作循环图。 ⑦由若干元件组成的具有特定功能的环节，可用虚线框括起来，并
标注出环节的主要作用，如速度调节器、电流继电器等。 ⑧电气控制电路原理图的全部电机、电器元件的型号、文字符号、
征、结构简单、便于识别的原则进行设计，但需要报国家标 准局备案。
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2.1 数控机床电气 原理图的绘图规则
2．文字符号分为基本文字符号和辅助文字符号。 （1）基本文字符号有单字母与双字母两种。 （2）辅助文字符号是用以表示电气设备、装置和元器件以及电
路的功能，状态和特征的。 （3）补充文字符号的原则 ①在不违背国家标准文字符号编制的条件下，可采用国际标
一．电气控制线路的图形及文字符号
电气图示符号有：图形符号、文字符号、回路标号以及坐标 标示和文字标示。
1．图形符号 图形符号通常用于图样或其它文件以表示一个 设备或概念的图形、标记或字符。
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2.1 数控机床电气 原理图的绘图规则
（1）符号要素一种具有确定意义的简单图形，必须同其它 图形组合才构成一个设备或概念的完整符号。
和“0”混淆，因此不允许单独作为文字符号使用。 3．电路各接点标记 ①三相交流电源引入线采用L1、L2、L3标记。 ②电源开关之后的三相交流电源主电路分别按U、V、W顺
序标记。 ③分级三相交流电源主电路采用三相文字代号U、V、W的
前边加上阿拉伯数字l、2、3等来标记，如lU、1V、1W； 2U、2V、2W等。
第二章 数控机床电气控制基本环节
2.1 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 2.3 数控机床电气控制线路的基本规律
2.1 数控机床电气 原理图的绘图规则
电力拖动控制系统由拖动机器的电动机和电气控制电路等组 成。为了表达电气控制系统的设计意图，便于分析其工作原 理、安装、调试和检修控制系统，必须采用统一的图形符号 和文字符号来表达。
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2.2 数控机床电气控制的逻辑表示
一．机床电气的逻辑表示
逻辑变量通常只有“1”，“0”两种取值，表示两种相反的 逻辑状态，开关、线圈元件触点的开关状态，线圈的通断电 状态。
二．逻辑运算法则
1．逻辑与电路 如图2-2所示触点串联实现逻辑与运算，逻辑“与”运算相
当于算术运算中的“乘”运算，用符号“·”表示，图2-2中 的电路可用逻辑表达式表示为 KM=KA1·KA2
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2.3 数控机床电气控制 线路的基本规律
4．自动循环 为了降低成本，提高劳动生产率，因而要求自动化生产。例
如车床车削螺纹通过使用行程开关达到使刀架自动进刀、进 给、退刀、返回等，图2-8表示刀架的自动循环，要求刀架 移动到位置2后退刀，然后自动退回位置1。
四．数控机床电气控制线路应用示例
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2.1 数控机床电气 原理图的绘图规则
④各电动机分支电路各接点标记采用三相文字代号后面加数 字来表示，数字中的个位数表示电动机代号，十位数字表示 该支路各接点的代号，U21为第一相的第二个接点代号，以 此类推。
⑤电动机绕组首端分别用U、V、W标记，尾端分别用U'、 V'、W'标记，双绕组的中点则用记。
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图2-3 “或”电路
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图2-4 “非”电路
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图2-5 接触器自锁电路
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图2-5 接触器自锁电路
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图2-8 刀架的自动循环
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图2-10 机床动力线路
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图2-11 机床交流控制线路
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图2-12 机床电源线路
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பைடு நூலகம்
（2）一般符号用以表示一类产品和此类产品特征的一种简 单的符号。如电动机可用一个圆圈表示。
（3）限定符号用于提供附加信息的一种加在其它符号上的 符号。
运用图形符号绘制电气系统图时应注意： ①符号尺寸大小、线条粗细依国家标准可放大与缩小，但在
同一张图样中，同一符号的尺寸应保持一致，各符号问及符 号本身比例应保持不变。
⑥控制电路采用阿拉伯数字编号，一般由三位或三位以下的 数字组成。
2．电气控制线路的绘制 电气控制线路的表示方法有两种, 一种是原理图，一种是安
装图。由于它们的用途不同，绘制原则亦有所差别。
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2.1 数控机床电气 原理图的绘图规则
（1）电气原理图绘制的基本规则 ①电气控制电路原理图按所规定的图形符号、文字符号和回
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2.2 数控机床电气控制的逻辑表示
2．逻辑或电路 如图2-3所示触点并联实现逻辑或运算，逻辑“或”运算相
当于算术运算中的“加”运算，用符号“+”表示，图2-3中 的电路可用逻辑表达式表示为 KM=KA1+KA2 3．逻辑非电路 如图2-4所示触点联接实现逻辑非运算。逻辑“非”用符号 “—”表示，图2-5中的电路可用逻辑表达式表示为 KM=KA
用途、数量、额定技术数据，均应填写在元件明细表内。 （2）图面区域的划分 图面分区时，竖边从上到下用拉丁字母，横边从左到右用阿拉伯
数字分别编号。
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2.1 数控机床电气 原理图的绘图规则
（3）符号位置的索引 在较复杂的电气原理图中，对继电器、接触器的线圈的文字
符号下方要标注其触点位置的索引；而在触点文字符号下方 标注其线圈位置的索引。 （4）电气原理图中技术数据的标注 电气元件的技术数据，除在电气元件明细表中标明外，有时 也可用小号字体注在其图形符号的旁边。 3．数控机床电气原理图 电气原理图包含有各种导线的标号及规格，电机功率，接触 器的触点和线圈，继电器的触点，断路器，熔断器等。电器 一般均标明了规格及参数。
路标号进行绘制。 ②原理图分为主电路和辅助电路两部分画出：主电路就是从
电源到电机绕组的大电流通过的路径。 ③原理图中所有电器触点，都按没有通电或没有外力作用时
的开闭状态画出。 ④原理图中，各电器元件的导电部件如线圈和触点的位置，
应根据便于阅读和分析的原则来安排，绘在它们完成作用的 地方。
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