(春)数控机床电气控制作业及标准答案

数控机床电气控制作业（一）1．按钮开关和行程开关的作用分别是什么？如何确定按钮开关的选用原则？答：按钮开关通常用作短时接通或断开小电流控制电路的开关，用于控制电路中发出起动或停止等指令，通过接触器、继电器等控制电器接通或断开主电路。

行程开关又称限位开关，是根据运动部件位置而切换电路的自动控制电器。

动作时，由挡块与行程开关的滚轮相碰撞，使触头接通或断开用来控制运动部件的运动方向、行程大小或位置保护。

按钮开关的选用原则①根据用途选择开关的形式，如紧急式、钥匙式、指示灯式等。

②根据使用环境选择按钮开关的种类，如开启式、防水式、防腐式等。

③按工作状态和工作情况的要求，选择按钮开关的颜色。

2．低压断路器在电路中的作用是什么？答：低压断路器又称自动空气开关，它不但能用于正常工作时不频繁接通和断开电路，而且当电路发生过载、短路或失压等故障时，能自动切断电路，有效地保护串接在它后面的电气设备，因此，低压断路器在机床上使用得越来越广泛。

3．接触器的用途是什么？它由哪几部分组成？答：接触器是一种用来频繁地接通或分断带有负载（如电动机）的主电路自动控制电器。

接触器按其主触头通过电流的种类不同，分为交流、直流两种，机床上应用最多的是交流接触器。

它由电磁机构、触头系统、灭弧装置及其他部件等四部分组成。

4．接近开关与行程开关相比有哪些优点？若接近开关为三线制输出，一般为哪三根输出线？答：接近开关又称无触点行程开关。

与行程开关相比，接近开关具有工作稳定可靠、使用寿命长、重复定位精度高、操作频率高等优点。

接近开关多为三线制。

三线制接近开关有二根电源线（通常为24V）和一根输出线，输出有常开、常闭两种状态。

5．.中间继电器的作用是什么？它和交流接触器有何区别？答：中间继电器实质上是电压继电器的一种，其触点数量多（多至6对或更多），触点电流容量大（额定电流5～10A）,动作时间不大于0.05s。

其主要用途是当其他继电器的触头数量或触点容量不够时，可借助中间继电器来扩大它们的触点数或触点容量，起到中间转换和放大作用。

接触器是一种用来频繁地接通或分断带有负载（如电动机）的主电路自动控制电器。

而继电器是一种根据某种输入信号的变化，而接通或断开控制电路，实现控制目的的电器，中间继电器实质上是电压继电器的一种。

6．电动机起动电流很大，当电动机起动时，热继电器会不会动作？为什么？答：热继电器是利用电流的热效应原理来切断电路的保护电器，主要用于电动机或其他负载的过载保护。

电动机起动电流很大，但是，当电动机起动时，热继电器不会动作。

因为，热继电器由于热惯性，其双金属片在短时间内不会弯曲，当电路短路时不能立即动作使电路立即断开，因此不能作短路保护。

7．在下表中填上电器的图形符号和文字符号。

名称文字符号图形符号线圈（元件）常开触点常闭触点刀开关接触器时间继电器延时闭合延时断开延时断开空气断路器按钮速度继电器热继电器熔断器行程开关名称 文字符号 图形符号线圈（元件） 常开触点常闭触点刀开关 QS接触器 KM时间继电器 延时闭合 ST延时断开延时断开空气断路器QF按钮SB速度继电器KS热继电器FR熔断器FU行程开关SQ8 ．三相异步电动机的起动控制采用哪两种方式？答：三相笼型电动机有直接起动（全电压起动）和间接起动（降压起动）两种方式。

直接起动是一种简单、可靠、经济的起动方式，适合小容量电动机。

对于较大容量（大于10KW）的电动机，因起动电流大（可达额定电流的4～7倍），一般采用减压起动方式来降低起动电流。

9.自锁环节怎样组成？它起什么作用？并具有什么功能？答：一般可用起动按钮和接触器的常开触点并联，然后再和接触器的线圈串联可得。

当按下起动按钮后，可实现长动，它又具有失压保护功能。

10．什么是互锁环节，它起到什么作用？答：将两个接触器的常闭触点分别串联到对方的线圈回路中，即可得到互锁。

它用来防止两个接触器同时得电。

11．这是采用接触器直接起动的电动机单向全电压起动控制线路，请说明其主电路由哪些器件组成？并分析该控制方式的工作原理。

（a）主电路（b）控制电路图1 接触器直接起动控制线路答：如图1所示，主电路由刀开关QS、熔断器FU、接触器KM的主触点、热继电器FR的热元件与电动机M组成。

控制电路由起动按钮SB2、停止按钮SB1、接触器KM的线圈及其常开辅助触点、热继电器FR的常闭触点和熔断器FU2组成。

三相电源由QS引入，按下起动按钮SB2，接触器KM的线圈通电，其主触点闭合，电动机直接起动运行。

同时与SB2并联的辅助触点KM闭合，将“SB2”短接，其作用是当放开起动按钮SB2后，仍可使KM线圈通电，电动机继续运行。

这种依靠接触器自身的辅助触点来使其线圈保持通电的现象称为自锁或自保。

带有自锁功能控制线路具有失压保护作用，起自锁作用的辅助触点称为自锁触点。

按停止按钮SB1，接触器KM的线圈断电，其常开主触点断开，电动机停止转动。

同时KM的自锁触点断开，故松手后SB1虽仍闭合，但KM的线圈不能继续得电。

12. 交流异步电动机的定子绕组在脱离电源后，由于机械惯性的作用，转子需要一段时间才能完全停止，而生产中一般都要求机床能迅速停车和准确定位，因此可采用能耗制动控制线路进行电气制动。

试分析时间原则控制的单向能耗制动线路。

图2 时间原则控制的单向能耗制动答：能耗制动是在按停止按钮切断电动机三相电源的同时，定子绕组接通直流电源，产生静止磁场，利用转子感应电流与静止磁场的作用，产生电磁制动转矩而制动。

如图2所示，是按能耗制动时间控制原则用时间继电器进行控制的单向能耗制动控制线路。

停车时，按下复合停止按钮SB1，接触器KM1断电释放，电动机脱离三相电源，接触器KM2和时间继电器KT同时通电吸合并自锁，KM2主触点闭合，将直流电源接入定子绕组，电动机进入能耗制动状态。

当转子转速接近零时，时间继电器延时断开常闭触点动作，KM2线圈断电释放，断开能耗制动直流电源。

常开辅助触点KM2复位，断开KT线圈电路，电动机能耗制动结束。

数控机床电气控制作业（二）1．数控机床控制系统由哪几部分组成?答：数控机床控制系统的基本组成包括输入/输出装置、数控装置、伺服驱动装置、机床电气逻辑控制装置、位置检测装置。

2. 进给伺服系统的作用是什么?答：伺服驱动装置是数控机床的执行机构，是数控系统和机床本体之间的电气联系环节。

伺服系统的作用就是将进给位移量等信息转换成机床的进给运动，数控系统要求伺服系统正确、快速地跟随进给控制信息，执行机械运动，驱动工作台向指定的位置运动。

3. 数控机床按被控对象运动轨迹分为哪几类?答：1）点位控制的数控机床点位控制数控机床的数控装置只要求能够精确地控制从一个坐标点到另一个坐标点的定位精度，而不管是按什么轨迹运动，在移动过程中不进行任何加工。

2）直线控制的数控机床直线控制数控机床一般要在两点间移动的同时进行加工，所以不仅要求有准确的定位功能，还要求从一点到另一点之间按直线规律运动，而且对运动的速度也要进行控制。

3）轮廓控制的数控机床轮廓控制又称连续控制，大多数数控机床具有轮廓控制功能。

其特点是能同时控制两个以上的轴，具有插补功能。

它不仅控制起点和终点位置，而且要控制加工过程中每一点的位置和速度，加工出任意形状的曲线或曲面组成的复杂零件。

4. 试简述数控装置的组成。

答：目前的数控装置都是基于微型计算机的硬件和软件来实现其功能，所以称之为计算机数控（CNC）装置。

它一方面具有一般微型计算机的基本结构，如中央处理单元（CPU）、总线、存储器、输入/输出接口等；另一方面又具有数控机床完成特有功能所需要的功能模块和接口单元，如手动数据输入（MDI）接口、PLC接口、纸带阅读机接口等。

CNC装置在上述硬件基础上必须编写相应的系统软件来指挥和协调硬件的工作，两者缺一不可。

CNC装置的软件由管理软件和控制软件两部分组成。

5. 数控装置硬件结构是如何分类的？答：数控装置是整个数控系统的核心，其硬件结构按CNC装置中各印刷电路板的插接方式可以分为大板式结构和功能模块式结构；按CNC装置硬件的制造方式，可以分为专用型结构和个人计算机式结构；按CNC装置中微处理的个数可以分为单微处理器结构和多微处理器结构。

6. 数控系统 I/O接口电路的主要任务是什么？答：1）实现和不同外设的速度匹配。

2）改变数据传送方式。

3）进行电平转换和功率放大。

4) 防止干扰7. 数控装置软件结构类型有哪几种？并对每种结构类型简要进行说明。

答：1)前后台型软件结构前后台型软件结构适合于采用集中控制的单微处理器CNC装置，在这种软件结构中，CNC系统软件由前台和后台程序组成，前台程序为实时中断程序，承担了几乎全部的实时功能，这些功能都与机床动作直接相关，如位置控制、插补、辅助功能处理、监控、面板扫描及输出等。

后台程序主要用来完成准备工作和管理工作，包括输入、译码、插补准备及管理等，通常称为背景程序。

2)中断型软件结构中断型软件结构没有前后台之分，除了初始化程序外，根据各控制模块实时的要求不同，把控制程序安排成不同级别的中断服务程序，整个软件是一个大的多重中断系统，系统的管理功能主要通过各级中断服务程序之间的通信来实现。

3)模块型软件结构在数控系统中为了实现实时性和并行性的控制任务，多微处理器结构越来越多地被使用，从而使数控装置功能进一步增强，处理速度更快，结构更加紧凑。

它更适合于多轴控制、高进给速度、高精度和高效率的数控系统要求。

多微处理器CNC装置一般采用模块化结构，每个微处理器分担各自的任务，形成特定的功能模块，相应的软件也模块化，形成功能模块型软件结构，固化在对应的硬件功能模块中，各功能模块之间有明确的硬、软件接口。

8. 什么是数控系统的干扰？答：数控系统的干扰一般是指那些与信号无关的，在信号输入、传输和输出过程中出现的一些不确定的有害的电气瞬变现象。

这些瞬变现象会使数控系统中的数据在传输过程中发生变化，增大误差，使局部装置或整个系统出现异常情况，引起故障。

9. 影响数控系统的干扰源来自哪几个方面？答：1)电磁波干扰2)供电线路的干扰3)信号传输干扰10. 如图所示，说明变频器中的控制电路接线与主电路相交时，如何才能避免主电路对控制电路的干扰？答：变频器中的控制电路（其它电器控制电路亦如此）接线要距离电源线至少100mm以上，两者绝对不可放在同一个导线槽内。

另外，控制电路配线与主电路配线相交时要成直角相交，控制电路的配线应采用屏蔽双绞线。

11. 数控机床常用的抗干扰措施有哪些？答：1）减少供电线路干扰2）减少机床控制中的干扰3）屏蔽4）保证“接地”良好12. 数控机床为什么要保证“接地”良好？其地线系统有哪三种？数控机床的地线系统答：“接地”是数控机床安装中一项关键的抗干扰技术措施。