数控机床电气控制

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
的继电器。电流继电器的线圈串入电路中，以反映电路电流的变化， 且其线圈匝数少、导线粗、阻抗小。 2电压继电器
电压继电器的输入量是电路电压的大小，它根据输入电压的大 小而动作。与电流继电器类似，电压继电器也分为欠电压继电器和 过电压继电器两种。
四、时间继电器 时间继电器在控制电路中用于时间的控制。
按其动作原理可分为电磁式、空气阻尼式、电动式和电子式等； 按延时方式可分为通电延时型和断电延时型。
灭弧栅是一组薄铜片，它们彼此间相互绝缘，当电弧进入栅片 后被分割成多段串联的短弧，而栅片就是这些短弧的电极。
第二节控制继电器
一、电磁式继电器
常用的电磁式继电器有电流继电器、电压继电器、中间继电器以及 各种小型通用继电器等。
1电磁式继电器的整定 （1）转动调节螺母，调整反力弹簧的松紧程度可以调整动作电流 （电压）。
（2）手动电器：用手动操作来进行切换的电器， 3按触点类型分类 （1）有触点电器：利用触点的接通和分断来切换电路， （2）无触点电器：无可分离的触点。 4按工作原理分类 （1）电磁式电器：根据电磁感应原理动作的电器 （2）非电量控制电器：依靠外力或非电量信号（如速度、压力、温度等）的变 化而动作的电器
空气阻尼式时间继电器是利用空气阻尼原理获得延时的，它由 电磁机构、延时机构和触头系统三部分组成。
空气阻尼式时间继电器可以做成通电延时型，也可改成断电延 时型，电磁机构可以是直流的，也可以是交流的，
优点是结构简单、延时范围大、寿命长、价格低廉，且不受电 源电压及频率波动的影响，其缺点是延时误差大、无调节刻度指示， 一般适用于延时精度要求不高的场合。
而且要求刀具由一点到另一点之间的运动轨迹为一条直线，并能控 制位移的速度。 （3）轮廓控制系统
也称连续控制系统。其特点是能够同时对两个或两个以上的坐 标轴进行连续控制。
2. 按伺服系统控制方式分类 （1）开环伺服系统
数控装置根据信息载体上的指令信号，经控制运算发出指令脉
冲，使伺服驱动元件转过一定的角度，并通过传动齿轮、滚珠丝杠 螺母副，使执行机构(如工作台)移动或转动。 （2）闭环伺服系统
(2) 程序的输入。输入的任务是把零件程序、控制参数和补偿参数 输入到数控装置中去。
(3) 将输入或传输到数控单元的加工程序，进行试运行、刀具路径 模拟等。
(4)伺服机构驱动机床的运动部件，使机床按程序规定的轨迹运动， 从而实现零件的数控加工。
三、数控机床的基本组成
1操作面板 2输入/输出设备 3电气控制系统 4位置检测装置 5机床本体
4. 按功能水平分类 （1）经济型数控系统(又称简易数控系统) 这一类型的数控系统一般为开环控制，采用的CPU为单板机或单片 机，用数码管显示或单色小液晶显示或CRT字符显示。 （2）普及型数控系统(又称全功能数控系统) 这类系统一般为半闭环控制，采用16位或32位CPU，9 in(228 6mm)单色显示器（1 in=25 4mm）。 （3）高性能数控系统 这类系统一般为全闭环控制，采用的微型计算机为32位以上的CPU， 显示器为彩色CRT或TFT液晶显示器．内存大于150 KB。
二、数控机床的发展
1机床的发展概况 第一阶段——硬件数控阶段(NC——Numerical Control) 第一代数控：1952～1959年，采用电子管构成的专用数控系
统。
第二代数控：1959～1965年，采用以晶体管电路为主的NC系 统。
第三代数控：1965年开始的，采用中、小规模集成电路的NC 系统。
其位置检测元件直接对工作台的实际位置进行检测，理论上
讲，可以消除整个驱动扣传动环节的误差、间隙和失动量，具有很 高的位置控制精度。 （3）半闭环伺服系统
半闭环数控系统的位检测点是从驱动电动机(常用交、直流伺 服电动机)或丝杠端引出，通过检测电动机和丝杠旋转角度来间接检 测工作台的位移量，而不是直接检测工作台的实际位置。
第三节数控机床的分类和特点 一、数控机床的分类 1. 按运动轨迹分类 （1）点位控制系统
它的特点是刀具在相对工件的移动过程中，不进行切削加工，
对定位过程中的运动轨迹没有严格要求，只要求从一个坐标点到另 一个坐标点的精确定位。 （2）直线控制系统
这类控制系统的特点是除了控制起点与终点之间的准确位置外，
3影响接触电阻的因素和相应措施 （1）接触压力
增加接触压力，可使相接触的凸起点发生变形而增加接触面积， 减少接触电阻。 （2）触点材料 材料的电阻系数越小，接触电阻也就越小。 （3）触点表面状况
触点温度升高会加速金属表面的氧化速度，由于一般金属氧化
物的电阻系数比金属本身大得多，因此一旦接触表面生成氧化物之 后，就会使接触电阻增大，严重的氧化将使接触点之间绝缘而导致 电路断路。
机床本体具有以下特点：
(1) 数控机床采用了高性能的主轴及伺服传动系统，机械传动结构 简单，传动链较短。
(2) 数控机床机械结构具有较高的刚度，阻尼精度及耐磨性，热变 形小。
(3) 它更多地采用高效传动部件，如滚珠丝杠副、直线滚动导轨。
四、数控机床的适用范围
数控机床最适宜加工以下类型的零件：
（1）生产批量小的零件(100件以下)； （2）需要进行多次改型设计的零件； （3）加工精度要求高、结构形状复杂的零件； （4）需要精确复制和尺寸一致性要求高的零件； （5）价值昂贵的零件，这种零件虽然生产量不大，但是如果加工 中因出现差错而报废，那么将产生巨大的经济损失。
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，
3．数控机床按工艺用途分类 (1) 切削加工类 切削加工类即具有切削加工功能的数控机床，还有工艺范围更
宽的车削中心、加工中心、柔性制造单元(FMC)等。 （2）成形加工类
成形加工类是指具有通过物物理方法改变工件形状功能的数控
机床。
(3) 特种加工类 特种加工类是指具有特种加工功能的数控机床。
(4) 其他类型 其他类型是指-些数控设备，如数控装配机、数控测量机、机器 人等。
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
电磁机构是电磁式电器的主要组成部分，其工作原理是将电磁 能转换成为机械能，从而带动执行部分触头动作。
电磁机构由吸引线圈(励磁线圈)和磁路两部分组成。磁路包括 铁芯、衔铁和空气隙。当吸引线圈通入电流后，产生磁场，磁通经 铁芯、衔铁和工作气隙形成闭合回路，产生电磁吸力，将衔铁吸向 铁芯。与此同时，衔铁还要受到复位弹簧的拉力，只有当电磁吸力 大于弹簧拉力时，衔铁才能可靠地被铁芯吸住。
从第一台数控机床问世到现在的50多年中，数控技术的发展非 常迅速，集计算机技术、现代控制技术、微电子技术、传感检测技 术、信息处理技术、网络通信技术、液压气动技术、光电子技术以 及传统的机械制造技术为一体，得到了广泛的应用，在数控机床是 关系到国家战略地位和体现国家综合国力水平的重要基础性产业， 其水平高低和拥有量多少是衡量一个国家工业现代化的重要标志， 在国防建设上亦具有重要的战略意义。
（2）改变非磁性垫片的厚度。 （3）调节螺丝，可以改变初始气隙的大小。 2电磁式继电器的特性
继电器的主要特性是输入/输出特性，又称为继电特性，
二、中间继电器 中间继电器实质上是一种电压继电器，它是根据输入电压有
无而动作的，一般触点对数多，触点容量额定电流为5～10 A左右。 中间继电器体积小，动作灵敏度高，一般不用于直接控制电
在使用空气阻尼式时间继电器时，应保持延时机构的清洁，防 止因进气孔堵塞而失去延时作用。
五、热继电器
热继电器主要用于电气设备（主要是电动机）的过负荷保护。 热继电器是一种利用电流热效应原理工作的电器，它具有与电动机 容许过载特性相近的反时限动作特性，主要与接触器配合使用，对 三相异步电动机的过负荷和断相进行保护。
（三）灭弧盖
常用的灭弧方法有增大电弧长度、冷却弧柱、把电弧分成若干短弧 等。 1电动力灭弧
桥式触点在分断时本身就具有电动力灭弧功能，不用任何附加 装置，便可使电弧迅速熄灭。 2磁吹灭弧
在触点电路中串入吹弧线圈，该线圈产生的磁场由导磁夹板引 向触点周围，其方向由右手定则确定（如图中×所示）。 3栅片灭弧
数控机床电气控制
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第一章概述〖1*2〗
第一节数控机床的基本组成及各部分功能 第二节数控机床电气控制系统的原理和功能 第三节数控机床的分类和特点 第四节数控机床的产生及发展
第一节数控机床的基本组成及各部分功能 一、数控机床的定义
数字控制（Numerical Control NC）是一种借助数字、字符或 其他符号对某一工作过程（如加工、测量、装配等）进行可编程控 制的自动化方法。
路的负荷，但当电路的负荷电流在5～10 A以下时，也可代替接触 器起控制负荷的作用。
中间继电器的工作原理和接触器一样，且触点较多，一般为 四常开触点和四常闭触点。 常用的中间继电器型号有JZ7和JZ14等
三、电流继电器和电压继电器 1电流继电器
电流继电器的输入量是电流，它是根据输入电流的大小而动作
（二）触头系统 触头是电磁式电器的执行部分，电器就是通过触头的动作来
分合被控制电路的。触头在闭合状态下动、静触点完全接触，且有 工作电流通过，称为电接触。
影响电接触工作情况的主要因素是触头的接触电阻，因为接
触电阻大时，易使触头发热而温度升高，从而易使触头产生熔焊现 象，这样既影响了工作可靠性又降低了触头的寿命。 1触点的接触形式 2接触电阻
第二节数控机床电气控制系统的原理和功能 1数控装置(CNC)数控装置是数控机床电气控制系统的控制中心。 2伺服系统 伺服系统的作用是把来自数控装置的运动指令进行放大处理，驱动 伺服电动机运转。 3可编程控制器（PLC） 4机床电器柜（即强电控制柜） 5输入／输出（I／O)装置 输入／输出(I／O)装置是人机之间进行信 息交流和对话以及实现机床辅助动作而必须具备的交互设备。 6输入／输出与通信接口
1热继电器的工作原理 当电动机正常运行时，其工作电流通过热元件产生的热量不足以使 双金属片变形，热继电器不会动作。当电动机发生过电流且超过整 定值时，双金属片的热量增大而发生弯曲，经过一定时间后，使触 点动作，通过控制电路切断电动机的工作电源。
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。
二、数控机床的特点
（1）加工精度高，质量稳定。 （2）能完成普通机床难以完成或根本不能加工的复杂零件加工。 （3）生产效率高。 （4）对产品改型设计的适应性强。 （5）有利于制造技术向综合自动化方向发展。 （6）监控功能强，具有故障诊断的能力。 （7）减轻了工人的劳动强度，并改善了劳动条件。
第四节数控机床的产生及发展 一、数控机床的产生