数控系统电气控制系统概述
《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。
数控机床电气控制系统论述
（ １ ）通过人 的感官对事故发生的现象进行一定 的判断 ，进而预
测 故 障 所 发 生 的位 置 ，这 是 最 基 本 也 是 最 直 观 的 的判 断方 法 。 （ ２ ） 通 过 对 系 统 的 参 数 进 行 比较 ， 可 以有 效 地 发现 并 解 决 问题 。 对 于 设 备 进 行 参 数 的更 改 可 以提 高 设 备 的工 作 效 率 ， 优 化 设 备 性 能
服系统 也受到 Ｐ Ｌ Ｃ和 Ｃ Ｎ Ｃ信 号 的 共 同 作 用 ， 并 受 到 Ｃ Ｎ Ｃ的控 制 。 ２ ． ５ 主 轴 驱 动 系 统 主轴 驱 动 系 统 接 受 来 自 Ｃ Ｎ Ｃ 的驱 动 指 令 ， 经 过 速 度 与 功 率 的调
但是有些设备参数是 不能改变 的，如果改变会直接导致设备故障 ， 所 以需 要 对 设 备 的现 有 设 备 参 数 与 原有 参 数 进 行 比较 核 对 ，进 而 找
机械 与设 备
数控机 床 电气控制 系统论述 来自滕翔祥 （ 沈阳机床股份有限公司 。辽宁 沈阳 １ １ ０ ０ ０ ０）
【 摘 要】 随着生产技术 的不 断发展进 步 ，我 国的制造业技术 有 了很 大的发展 ， 数 控机床成为 了设备投 资的重要 组成部分 ，应用
越 来 越 广 泛 。本 文 对 数控 机 床 电气 控 制 系统 进 行 了论 述 ，并针 对 其 工 作 中 出现 的 故 障提 出一 些 预 防性 的 建议 。 器 、 电磁 阀 、开 关 ） 、 电器 硬 件 、 外 部 设 备 （ Ｐ Ｃ 计 算 机 、 打 印机 ） 等等。
报警系统具有 良好的 自我诊断功能 ，能够对 设备 自身进行定期的 自 动诊 断，能够及 时的发现问题 ，避免故障扩大化。 设 备 出 现 故 障 固 然 要进 行排 除 ， 但 是 要 更 加注 意 做好 预 防 措 施 ， 主要 从 以 下 几个 方 面努 力 ： （ １ ）提 高 操 作 人 员 的素 质 和 能 力 ，上 岗之 前 要经 过 严格 的 专业 技 术 训 练 ，要 有 过 硬 的 操 作 本 领 ，同 时 要遵 循 相 关 的 操作 规 章制 度 ， 严禁违规操 作。建立一支专业的维修养护 队伍 ，要对设备 的各个部 分 都 有 详 细 的 了解 ，要 定 期 对 其 进 行 严 格 的专 业 技 能 考 核 。 （ ２ ） 对 于 设 备 易磨 损 或 者 易 受外 界环 境 影 响 的部 位 要 进 行 随 时 的监 控 ，并 做 好 设备 定期 清 理 维 护 和 更 换 工 作 ，保 证 设 备 的正 常运
数控机床电气控制系统
数控机床 电气控制系统
上海 交通 大学机动 学院 高达夫
【 摘要 】数控技术是机械加工 自动化的基础 ，是 数控机床的核心技术 ，其水平高低关系到国家战略地位和体现 国家综合 国力的水平 ，近年来，Ｐ Ｌ Ｃ 在工业 自动控制领 域应
用愈来愈广 ，它在控制性能、组机周期和硬件成本等方面所表现 出的综合优势是其 它工控产品难 以比拟的整机控制系统具有程序设计 思路清 晰、硬件 电路简单实用、可靠 性高、抗干扰能力强，具有 良好 的性 能价格比等显著优 点，其软硬件 的设计思路可供工矿企 业的相关数控机床设计改造借鉴 ～５ （ ｍ ／ ｍ ｉ ｎ ） 快速移动速度８ ｍ ／ ｍ ｉ ｎ ；数控 机床的结构形式有很 多，通过对其主要的结构形 式的分析，大体上最常见的可分为如下两类 ： １ ） 工件沿ｘ 坐标方向移动的类 型，这类机床 主要采用的是龙 门式结构，其工作的原理为 ：工 作台沿ｘ 方向移动。而Ｙ 坐标则为打 印头在 由双立 柱及横梁构成 的龙门上的运动，既可用于二 、三 坐标作平面铣削，又可 以 扩展为四坐标机床用于 切割管件和型材，还能构成五坐标机床加 工空间 曲面。这类机床 的规格尺寸较大。另外工件沿ｘ 坐标方向移动式结构还有两种悬臂式的结构 ，一 者是为工作台沿ｘ 坐标方向移动，另一者为工件 及夹具同时沿ｘ 坐标方 向移动，其规格尺寸都比 龙门式的要小。 ２ ） 工件沿ｘ ，Ｙ 二坐标方向移动的类型这类机 床多为单纯用于切割的二、三坐标机床，其切割 头悬臂伸出，在水平面 内并无移动；而工件则可 以沿ｘ 、Ｙ 两个方向运动，这类机床 的结构比较简 单，规格尺寸也较小，最大２ ０ ０ ０ ｘ １ ５ ０ ０ （ ｍ×Ｉ Ｉ Ｉ ｎ ） 工件沿二坐标方 向移动的类型又可分为十字工作 台式和工件与夹具移动式两种 ；前者工件与工作 台连动，规格更小些；后者规格尺寸稍大，工作 台固定不动，而工件则由夹具夹持着移动，大多 是与 自动冲裁技术结合在一起成为可完成切割铣 削，冲裁等多种加工功能的多功能机床 ２ ． ２电气控制系统方案 要实现对机 电一体化的数控机床的有效控 制 ，这样的 电 气控制系统有多种方案可 以选择 。 其中最主要的是采用 ： １ ） 采用单片机的控制系统： ２ ） 采用 了集成Ｄ Ｓ Ｐ ； Ｇ ￣ ， 片的控制板与Ｐ ｃ 机相联 系的控制系统； ３ ） 采用Ｐ Ｌ ｃ 与 【 相联系的控制系统。 各控制系统方案的特 点与比较： （ １ ） 采用单片机 的控制系统所谓的单片机 即 是一块集成 了 Ｃ Ｐ Ｕ 、Ｒ Ａ Ｍ ＼ Ｒ Ｏ Ｍ （ 日Ｒ ０ 幢览 Ｅ Ｅ Ｐ Ｒ ０ ￣ Ｄ 、定 时／ 计数器、时钟 、多种功能的串行和并行Ｉ ／ ０ 口 的芯片 。如Ｉ ｎ ｔ ｅ ｌ 公司的８ ０ ３ １ 系列等。除了以上 基本功能外，有的单片机还集成有Ａ ／ Ｄ 、Ｄ ／ Ａ ，如 Ｉ ｎ ｔ ｅ ｉ 公司的８ ０ ９ ８ 系列 。概括起来说，单片机具 有如下特点： １ ） 可靠性好。芯片本身是按工业测控环境要 求设计的，其抗工业噪声干扰优于一般通用Ｃ Ｐ Ｕ ； 程序指令，常数，表格固化在Ｉ 中不易破坏 ； 许 多信号通道都在一个芯片内部，故可靠性高。 ２ ） 易于扩展。片 内具有计算机正常运行所 必须的部件 ，芯片外部有许多供扩展用的三总线
数控机床电气控制系统的组成
数控机床电气控制系统的组成在今天这个科技飞速发展的时代，数控机床可谓是工业界的“明星”。
想象一下，机器自动精准地完成各种复杂的加工任务，简直让人惊叹不已！不过，要让这些机床跑起来，可少不了它们的电气控制系统。
今天咱们就来聊聊这个神秘又有趣的系统，看看它到底是由哪些“拼图”组成的。
1. 数控系统1.1 控制器数控机床的核心，非控制器莫属。
就像是机器的大脑，负责处理所有的数据和指令。
控制器能接收来自计算机的程序，分析出机器应该怎么动，真的是个小天才！想象一下，你给它发个指令，它立马就能做出反应，分分钟就能把一块金属变成你想要的形状。
控制器的“聪明才智”让机器变得活灵活现，不再是个死板的工具。
1.2 操作面板再说说操作面板，这可是人机互动的“桥梁”。
操作面板就像是机器的脸，让操作员能轻松地与它沟通。
通过触摸屏、按钮等，操作员可以设置参数，查看状态，甚至手动控制机器。
试想一下，当你在操作面板前，轻轻一按，机床就开始转动，那感觉就像是在指挥一场音乐会，简直爽歪歪！2. 驱动系统2.1 电动机驱动系统是数控机床的动力源泉，而电动机就是这其中的“大力士”。
这家伙负责将控制器的指令转化为实际的运动，没它可不行。
电动机有各种类型，比如步进电动机和伺服电动机，每种都有自己的拿手绝活。
就像在打游戏，不同角色有不同的技能，而电动机就是为机床“加油”的那一位，让它能快准狠地完成各种任务。
2.2 驱动器接下来是驱动器，它就像电动机的“教练”，负责控制电动机的运行状态。
驱动器会根据控制器发来的信号，调整电动机的转速和方向，确保机床始终在正确的轨道上前行。
想象一下，如果电动机是个跑步运动员，那驱动器就是在旁边不停喊着“加油”的教练，让运动员能发挥出最佳水平，争取到达终点。
3. 反馈系统3.1 传感器反馈系统可是数控机床的“眼睛”，它的好坏直接影响到加工的精度。
传感器负责实时监测机床的运行状态，捕捉位置、速度等信息，然后把这些数据反馈给控制器。
浅析数控机床电气控制系统
育。 借 鉴 发 达 国 家 和 国 内一 些 行 业 的成 功 经 验 通 过建立汽车维修企 业的信用档 案 ； 建立 “ 信用维修 ” 信 息 管理平 台； 引导汽车维修业建 立企业信 用制度 ； 培育 “ 信 用 维修” 的 中介 服 务 机 构 等 具 体 措施 ， 使“ 信用维修” 真 正 成 为 汽 车 维 修 市场 的重 要 资 源 ， 维修 业 的 重 要 资 产 ， 推进 “ 信用维修” 体 系 的 建设 。 积极 发 挥 汽 车 维 修 行 业 协 会 的 作用 ， 做 到 诚信 维 修。 规范作业 ， 杜绝偷工减料 ， 不 使 用 假 冒伪 劣 配 件 ； 严 格 执 行 汽车维修质量担保制 度 ； 明码 标 价 ， 按 标准 收费 ； 以客户为 中 心． 维护客户的利益。 ２ ． 职 业 教 育 的 发 展
２ ． ２ 现 代 汽 车 维 修 专 业教 育 者要 做 的 必要 工作
对 于 现 代 汽 车 维 修 的 职 业 教 育 而 言 ，与 上 世 纪 ８ ０ 年 代 前
相 比． 内 容更 加 丰 富 ． 知识 更 新 更 快 ， 技 能更 实用 。 为 了强 化 职 业教育 ， 适 应 企业 发 展 的 需 求 ， 提升高 职院校办 学水平 ， 我 们 认 为 应 从 以 下 方 面做 些 必 要 的 工 作 。 第 一 ，应 逐 步 将 改革。“ 双元制 ” 职 业 教 育 就 是 将 企 业 里 进 行 的实 际 技 能 培 训 与 在 学 校 进 行 的 专业 理 论 知 识 的 培 训 及 普 通 文 化 知
的发 展 。 ２ － ３ 汽车 维 修 教 育 未 来发 展 趋 向
汽 车 维 修 是 一 个 要 求 实 践 性 非 常 强 的领 域 ， 由于 市 场 经 济 的发 展 ， 对 于 从 业 人 员 的综 合 素 质 要 求 越 来 越 高 ， 既要 有 坚 实 的理 论 基 础 知 识 ． 又要 有很 强 的 动 手 动 脑 能 力 ， 这 种 大 量 人 才 的培 养 ， 只 有 通 过 职业 教 育 的方 式 进 行 。 职 业 教 育 是 现 代 教 育 的重 要 组 成 部 分 ．是 提 高 劳 动 者 素 质、 促 进 劳 动 者 就 业 的重 要途 径 ， 是 国 民经 济 和社 会 发 展 的重 要基础 。 职业 教育 承担 培 养 高 素 质 劳 动 者 和实 用 人 才 的 责 任 ， 承担着弘扬先进文化 、 建设精 神文明的责任 ， 承担 着 培 养 劳 动 者 的就 业 能 力 和 创业 能力 的责 任 。
数控机床的控制系统概述
第七章数控机床的控制系统概述学习目的：1．什么是数控技术、数控系统和数控机床，数控系统对机床的控制包括哪几方面？2．数控机床控制系统组成有哪些，他们的作用各是什么？3．数控机床的控制方式有几种，各有什么特点？4．数控机床的接口有几类，他们的接口规范是什么？第一节数控机床的控制系统一、数字控制技术简介1．数字控制技术数字控制（Numerical Control）技术，简称数控技术，是用数字化信号对机床运动及其加工过程进行自动控制的一种方法。
数控技术不仅用于机床的控制，而且还用于其它设备的控制，产生了诸如数控绘图机、数控测量机等数控设备。
2．数控系统和数控机床用数字控制技术实现自动控制的系统称为数控系统。
数控系统中的控制信息是数字量，其硬件基础是数字逻辑电路。
最初数控系统是由数字逻辑电路构成的，所以也成为硬件数控系统。
现代数控系统采用存储程序的专用计算机或通用计算机来实现部分或全部基本数控功能，所以成为计算机数控系统（Comouter Numerical Control），简称CNC系统。
计算机数控系统是在硬件和软件共同作用下完成数控任务的，具有真正的“柔性”。
数控系统对机床的控制包括顺序控制和数字控制两个方面。
顺序控制是指对刀具交换、主轴调速、冷却液开关、工作台的极限位置等一类开关量的控制。
数字控制是指机床进给运动的控制，用于实现对工作台或刀架的位移、速度这一类数字量的控制。
数控系统与机床的有机结合称为数控机床，如数控车床、数控铣床、数控加工中心等。
数控机床是机电一体化的典型产品，是集机床、计算机、电力拖动、自动控制、检测等技术为一体的自动化设备。
二、数控机床控制系统的组成序记载机床加工所需的各种信息，包括零件的加工轨迹、工艺信息及开关命令。
输入装置是将程序载体上的数控编码转换成相应的脉冲信息，传送并存入数控装置内。
输出装置显示输入的内容及数控工作状态等信息，监控数控系统的运行。
常用的输入/输出装置有光电阅读机、磁带录放机、磁盘驱动器、键盘和CRT显示器等。
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。
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
数控机床电气控制系统中的电气隔离技术
数控机床电气控制系统中的电气隔离技术摘要：在抗干扰技术中应用效果较好的就是电气隔离技术，在电路中电气隔离技术可以很好的分离干扰与被干扰信号，最终获得隔离现场的目的，本文主要分析了数控机床电气控制系统概述，数控机床电气控制系统中存在的干扰因素，数控机床电气控制系统中的电气隔离技术。
关键词：数控机床；电气控制；隔离技术1 数控机床电气控制系统概述1.1 数据输入装置是将信息指令和各类应用数据输入数控系统的重要装置。
它可以是穿孔带阅读机、软盘驱动器、键盘、存储卡和计算机等。
1.2 数控系统是数控机床的中枢体系，它将收到的数控指令程序实行译码、处理刀补、预处理速度、处理插补与位控，随后有顺序的发出沿着各个坐标轴运动的指令，直到结束程序。
1.3 可编程逻辑控制器，假如将数控系统作为人的大脑，plc就是人的小脑，它将会帮助大脑完成一些控制机床的操作，例如旋转的刀库、打开与关闭切削液、夹紧与放松的卡盘。
数控系统与plc 包含了两种关系，一是将plc作为组成数控系统的一部分，这种形式就是内装形式的plc；另一种关系就是将plc独立控制在数控系统以外，也称之为外装形式的plc。
1.4 主轴驱动系统主要接受驱动指令，经过调节速度和转矩能够及时输出驱动信号对主电动机实行驱动转动，同时进行及时反馈并且有效控制电气闭环速度。
利用plc将轴具表现的各种工作状况通告给cnc以便能够对各项主轴功能实行控制。
主轴具有两种驱动形式分别是主轴驱动系统与主轴串行驱动系统，主轴驱动系统的模拟一般应用变频器。
1.5 电器硬件电路伴随着plc的功能而逐渐强大，电器硬件电路的首要任务就是控制电路生成的电源、隔离部分继电器以及执行各种类型的电气装置，很好会出现继电器具有的逻辑电路。
可是外国进口的一些机床柜还会使用含有一定逻辑的专门组合型的继电器。
1.6 机床包含全部的电动机、制动器、各种开关等。
它们是实现各种机床操作的执行者和各种机床状态的报告者。
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。
机床电气控制系统设计
03
机床电气控制系统的设计原则
保证产品质量和产量
精度控制
机床电气控制系统应具备 高精度的控制能力，以保 证加工零件的尺寸精度和 形状精度。
恒定切削力
符合环保要求
低噪声设计
采用低噪声电机和减速机等元件 ，降低机床运行时的噪声。
节能设计
优化电气控制系统设计，降低机 床的能耗，达到节能减排的目的
。
减少废弃物排放
合理设计机床的冷却系统，减少 冷却液的使用量，降低环境污染 。同时，应合理利用废弃物，如 废切削液等，减少对环境的污染
。
04
机床电气控制系统的设计步骤
降低劳动强度
通过机床电气控制系统， 可以实现自动化和智能化 控制，从而降低工人的劳 动强度，提高生产效益。
保障生产安全
机床电气控制系统具有较 高的安全性和稳定性，能 够有效地避免事故的发生 ，保障生产安全。
机床电气控制系统的历史与发展
历史
机床电气控制系统的发展可以追溯到20世纪初，当时人们开 始使用继电器来实现对机床的控制，随着技术的发展，逐渐 演变为使用PLC、单片机等现代控制器。
在设计控制部分时，需要考虑控制元件的选择、组合和优化，以及控制程序的编写和调试。此外，还 需要考虑控制部分的防干扰措施，以避免因电磁干扰而引起的电气故障。
保护部分
保护部分是机床电气控制系统的重要组成部分，它由各种 保护装置（如热继电器、熔断器等）组成。保护部分的主 要功能是保护电机和整个控制系统免受电气故障的影响。
对编写的程序进行调试和测试，确保控制功能正常实现。
数控机床电气控制(全套555页PPT课件)
触器在线圈额定电压85%及以上时应能可靠吸合。
6）接触器的主触点和辅助触点的数量应满足控制系统的要求。
项目一 数控机床电器系统
交流接触器按使用类别分为12种，使用类别代号和相应典型用途 举例如下：
使用类别代 AC-1 AC-2 AC-3 AC-4 AC-5a AC-5b AC-6a
典型用途举例 无感或微感负载、电阻炉 绕线转子异步电动机的起动、分断 笼型电动机的起动、运转中分断 笼型电动机的起动、反接制动 控制放电灯的通断 控制白炽灯的通断 变压器的通断
主要有控制按钮、行程开关、接近开关 开关等。
项目一 数控机床电器系统
一、控制按钮
按钮的外形图和结构 常用于接通和断开控制电路。
(a) 外形图
(b) 结构
常闭触点
常开触点
项目一 数控机床电器系统
一、控制按钮
按钮图形符号和文字符号
SB
SB
动合（常开）触头 动断（常闭）触头
SB
复合触头
按钮的选择应根据使用场合、控制电路所需触点数目及 按钮颜色等要求选用。
KA
KA KA
线圈
常开触头 常闭触头
项目一 数控机床电器系统
二、时间继电器
时间继电器是从得到输入信号(线圈通电或断电)起，经过 一段时间延时后触头才动作的继电器。适用于定时控制。
按工作原理分
空气阻尼式 电磁式 电动式 电子式等。
按延时方式分
通电延时型 断电延时型
数控机床中一般由计算机软件实现时间控制。
符号 SQ
常开（动合）触点
SQ
常闭（动断）触点
项目一 数控机床电器系统
三、接近开关
接近开关又称无触点行程开关，它是一种非接触型的检测装置。
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
数控机床电气控制系统的PLC设计浅述
数控机床电气控制系统的PLC设计浅述数控机床电气控制系统的PLC设计是一项非常重要的工程，它能够对整个机床的运行情况进行控制和监测，使得机床的运行更加稳定和精确。
在现代制造业中，数控机床已经逐渐成为主流，其生产效率和品质均有了很大提升。
而PLC的设计则是数控机床电气控制系统能够实现自动化的一个重要保证。
PLC（Programmable Logic Controller）即可编程逻辑控制器，它是一种具有自主思维的控制系统，一般是由可编程序的微处理器和一系列输入输出电路构成的，能够自动根据编程指令控制各类生产过程、工艺过程以及机械、设备的自动化操作，极大地提高了生产效率，降低了生产成本。
在数控机床电气控制系统中，PLC的控制任务主要有以下几点：1. 控制机床的坐标轴运动数控机床通常具有多个坐标轴，且这些坐标轴需要实现不同的运动轨迹和速度，PLC 可以通过对这些坐标轴的运动进行控制，实现整个机床的协调运动。
2. 控制机床的自动化加工流程PLC还可以通过编程来控制机床的加工流程，具体包括控制机床的进给速度、加工深度、切削速度等参数，以及加工工具的更换和夹紧等操作。
3. 监测机床的运行状态PLC还可以通过与传感器、编码器等外部设备进行实时通讯，监测机床运行的各种参数，如温度、速度、位置等，确保机床运行过程中各项参数的稳定性。
在PLC的设计过程中，需要对机床的整个电气控制系统进行详细分析和规划。
一般需要明确以下几点：1. 设计PLC编程结构和流程图在设计PLC编程时，需要明确各种控制信号之间的交互关系和互锁关系，以避免因控制信号的冲突而造成机床损坏的情况发生。
2. 确定PLC的输入输出需求PLC的输入输出电路需要与机床的传感器、执行器等进行连锁，检测和控制，因此需要明确整个机床的信号输入输出需求，以确保PLC能够正确地对机床进行控制。
3. 选择合适的PLC硬件设备在选择PLC硬件设备时，需要考虑机床的大小、控制信号数量等因素，以便能够满足机床的运行需求。
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《机床电气控制系统运行与维护》
（3）加工生产效率高。在数控机床上可以采用较大的切削用量，有效地 节省了加工时间；具有自动换刀、自动换速和其他辅助操作自动化 等功能，且无需工序间的检验与测量，故使辅助时间大为缩短。
（4）能完成复杂型面的加工。许多复杂曲线和曲面的加工，普通机床无 法实现而数控机床完全可以做到。
（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、数控磨床、数控镗床及加工中心机床等 （2）金属成型类数控机床：
金属成型类数控机床有数控折弯机、数控弯管机、数控压力机等 （3）数控特种加工机床：
数控特种加工机床有数控线切割机床、数控电火花加工机床、 数控激光切割机床等
《机床电气控制系统运行与维护》
学习情境八 数控机床电气控制系统的运行维护
8.1 数控机床电气控制系统基础
8.1.1 数控系统电气控制系统概述
《机床电气控制系统运行与维护》
1.数控机床电气控制系统的组成
数字控制（NC，Numerical Control）技术是用 数字化信息进行控制的自动控制技术，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。
《机床电气控制系统运行与维护》
3．数控机床的分类
1）按运动轨迹分类
（1）点位控制系统：
图8-2 数控钻床点位控制示意图
点位控制系统数控机床只要求控制 一个位置到另一个位置的精确移动，在 移动过程中不进行任何加工。为了精确 定位和提高生产率，一般先快速移动到 终点附近，然后再减速移动到定位点， 以保证良好的定位精度，而对移动路径 不作要求。
《机床电气控制系统运行与维护》 （3）轮廓控制系统：
图8-4 数控铣床轮廓控制示意图
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。
《机床电气控制系统运行与维护》
2）按工艺用途分类
《机床电气控制系统运行与维护》
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。
图8-1 数控机床电气控制系统组成
《机床电气控制系统运行与维护》
1）数控装置 ——数控装置（CNC）是数控机床的核心
《机床电气控制系统运行与维护》
5）强电控制系统
机床强电控制系统主要完成对机床的辅助运动和辅助动作，如刀库、 液压系统、气动系统、冷却系统、润滑系统等的控制，以及对各保护开 关、行程开关、操作键盘按钮、指示灯、波段开关等的检测和控制
6）编程装置
数控机床加工程序可通过键盘用手工方式直接输入数控系统，还 可由编程计算机或采用网络通信方式传送到数控系统中
《机床电气控制系统运行与维护》 （2）直线控制系统：
图8-3 数控铣床直线控制示意图
直线控制系统不仅要求具有准确的 定位功能，而且要控制两点之间刀具移 动的轨迹是一条直线，且在移动过程中 刀具能以给定的进给速度进行切削加工。 直线控制系统的刀具运动轨迹一般是平 行于各坐标轴的直线。特殊情况下，如 果同时驱动两套运动部件，其合成运动 的轨迹与坐标轴呈一定夹角的斜线。
《机床电气控制ห้องสมุดไป่ตู้统运行与维护》
2．数控机床的特点
数控机床是一种高度自动化机加工设备，与普通机床相比有以下特点：
（1）对零件加工的适应性强、灵活性好。因为数控机床能实现若干个坐标联动， 加工程序可按对加工零件的要求而变换而不需要改变机械部分的硬件，所 以其适应性强、灵活性好
（2）加工精度高、加工质量稳定。在数控机床上加工零件，零件加工的精度和 质量由机床保证，避免了操作者的人为误差
《机床电气控制系统运行与维护》
2）主轴驱动系统
主轴驱动系统主要由主轴驱动装置、主轴电动机、速度检测元件等 组成。主轴运动主要完成切削任务，其动力约占整台机床动力的70%～ 80%。正、反转和准停及自动换挡无级调速是主轴的基本控制功能
3）进给伺服系统
进给伺服系统由进给伺服驱动装置、各轴进给伺服电动机，以及 速度、位置检测元件等组成。进给运动主要完成工件或刀具的X、Y、 Z等方向的精准运动
《机床电气控制系统运行与维护》
3）按伺服系统的类型分类
（1）开环控制系统：
图 8-5 开环控制系统结构
《机床电气控制系统运行与维护》 （2）闭环控制系统：
图 8-6 闭环数控系统的结构
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4）检测反馈系统
检测反馈系统的作用是把检查装置检测到的数控机床位置、速度 等物理量转化为电量并反馈至数控装置，以便使控制指标达到预定要 求。例如，位置检测装置将数控机床各坐标轴的实际位移量检测出来， 经反馈系统输入到机床的数控装置，数控装置将反馈回来的实际位移 量值与设定值进行比较，控制驱动装置按照指令设定值运动
数控装置从内部存储器中取出或接收输入装置送来的数控加工程 序，经过数控装置的逻辑电路或系统软件进行编译、运算和逻辑处理 后，输出各种控制信息和指令，控制机床各部分的工作，使其进行规 定的有序运动和动作
《机床电气控制系统运行与维护》
零件的轮廓图形往往由直线、圆弧或其他非圆弧曲线组成，刀具在加 工过程中必须按零件形状和尺寸要求进行运动，即按图形轨迹移动，但输 入的零件加工程序只能是各线段轨迹的起点和终点坐标值等数据，不能满 足要求，因此要进行轨迹插补，也就是在线段的起点和终点坐标值之间进 行“数据点的密化”，求出一系列中间点的坐标值，并向相应坐标输出脉 冲信号，控制各坐标轴（即进给运动的各执行元件）的进给速度、进给方 向和进给位移量等
《机床电气控制系统运行与维护》
（5）减轻劳动强度，改善劳动条件。数控机床的加工，除了装卸零件、 操作键盘、观察机床运行外，其他机床动作都是按照程序要求自 动连续地进行切削加工，操作者不需要进行繁重的重复手工操作， 因此能减轻工人的劳动强度，改善劳动条件。
（6）有利于生产管理。采用数控设备，有利于向计算机控制和管理生 产方向发展，为实现制造和生产管理自动化创造了条件。