第八章 数控机床电气控制电路设计实例

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。尤其工业现场，电磁环境恶劣，各种电气设备产 生的电磁干扰，要求数控系统对电磁干扰应有足够的 抗扰度水平，否则设备无法正常运行，详细请参阅本 书第七章“数控系统的电磁兼容设计”。 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。
8.1 数控机床电气控制电路设计原则
8.1.1 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。这些机械环节和元 件一旦制造好，其性能就难以更改，远不如电气部分 灵活易变。因此，数控机床的机械与数控系统的设计 人员都必须明确的了解机械环节和元件的参数对整机 系统的影响，以便密切配合，在设计阶段，就仔细考 虑相互之间的各种要求，做出合理的设计。
8.2 TK40A数控车床电气控制电路
8.2.1 TK1640数控车床的功能 TK1640数控车床如图8.1所示，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-21T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。
DNC-B通信功能具有二种工作方式，其一是一次性的 将通用计算机中的程序传送到数控系统的加工程序的 存储区内（如果它的容量足够大的话），其二是将通 用计算机中的程序一段一段的传送到数控系统的缓冲 存储器中，边加工边传送，直到加工结束。彻底解决 了大容量程序零件的加工问题。虽然选用这项功能需 要增加一定的费用，但它确实是一项功能/价格比很高 的选项。 若系统的加工程序存储区足够大，推荐使用DNCB的第一种工作方式，即一次性的把加工程序传送到 CNC内部，然后在CNC本机上运行该加工程序。而第 二种方式则需要在加工的全过程中占用一台计算机， 而且，一旦双方的通讯出现问题，加工就不得不中断。 在使用第一种方式是，需要注意的是，应该定期检查 CNC的加工程序存储区剩余空间，删除不用的加工程 序。
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。
8.1.2 数控系统功能的选择 除基本功能外，数控系统生产厂还为机床制造厂提 供了多种多样的可选功能，由于各知名品牌数控系统 的基本功能差别不大，所以合理的选择适合本机床的 可选功能，放弃那些可有可无的或不实用的可选功能， 对提高产品的功能/价格比是大有好处的，下面列举几 个例子供读者参考： （1）动画/轨迹显示功能的选择 该功能用于模拟零件加工过程，显示真实刀具在毛 坯上 的切削路径，可以选择直角坐标系中的二个不同 平面，也可选择不同视角的三维立体，可以在加工的 同时做实时的显示，也可在机械锁定的方式下作加工 过程的快速描绘，是一种检验零件加工程序、提高编 程效率和实时监视的有效工具。
第八章 数控机床电气控制电路 设计实例
8百度文库1 数控机床电气控制电路设计原则 8.2 TK40A数控车床电气控制电路 8.3 XK714A数控床身铣床电气控制电路
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在前面的章节中，分别介绍了计算机数控系统的 各个组成部分、控制系统所用到的元器件和执行部件， 可以说是“化整为零”的叙述。本章则通过介绍几种 典型数控机床控制电路实例及分析，则可以说是“集 零为整”，使读者了解数控系统的全貌。 • 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。
（4） 刚性攻螺纹功能 攻螺纹是数控机床的一项常用功能，到底采用什 么方式是一个值得考虑的问题，刚性攻螺纹功能必须 采用伺服电机驱动主轴，不仅要求在主轴上增加一个 位置传感器，而且对主轴传动机构的间隙和惯量都有 严格的要求，电气设计和调整也有一定的工作量，所 以这个功能的成本不能忽略。对用户来说如果可以通 过采用弹性伸缩卡头进行柔性攻螺纹，或者机床本身 的转速并不高时，就不必选用刚性攻螺纹功能。 （5） 网络数控功能 近年来发展的数字化网络制造是指利用网络技术和数字 控制技术进行产品的加工制造，其基础是网络数控技 术。它是各种先进制造技术的基本单元，为各种先进 制造环境提供基本的技术基础，如远程制造、远程诊 断与远程维护。目前，有些数控系统有提供选择的网 络功能。是否选择此功能，要考虑本单位的实际需要， 和数控应用水平。
（2） 软盘驱动器的选择
这是一种数据传送的极好工具，可以通过它将系统 中已经调试完毕的加工程序存入软盘后存档，也可以 通过它将在其它计算机中生成的加工程序软盘中的加 工程序存入CNC系统，也可以通过它来做各种机床数 据的备份和存储。给编程和操作人员带来了很大方便。 但是，软盘驱动器毕竟是易耗品,是否采用需衡量比较。 另外，若数控系统是基于DOS、WINDOWS等通用操 作系统，还应注意病毒的问题。 （3） DNC-B通信功能的选择 众所周知，由非圆曲线或面组成的零件加工程序 的编制是十分困难的，通常的办法是借助于通用计算 机的计算，将它们细分为微小的三维直线段组成的加 工程序，在模具加工中这种长达几百KB（4KB约等于 10m纸带长度）甚至数MB的加工程序是经常会遇到的， 而一般数控系统提供的程序存储容量为64--128KB，这 给模具加工带来了很大困难。