HED-21S数控系统综合实验台数控系统原理及组成
《数控机床电气控制》21S数控系统综合实验台机械部分拆装
实验九 HED—21S数控系统综合实验台机械部分拆装一、实验目的1、了解数控设备机械部分工作结构及原理。
2、熟悉数控设备重要传动机械拆装过程。
3、认识数控机床部件间几何位置关系，检测方法及其数据处理；了解整机几何精度要求，误差来源。
4、了解有关检测仪器的工作原理和工具的使用方法。
二、实验设备HED—21SF数控系统综合实验台钳工工具箱量具（千分尺、百分表、磁性表座、平尺、游标卡尺等）三、相关知识1、数控机床坐标系数控机床有主运动和坐标方向上的进给运动，因此，数控机床机械部分主要由主轴部件和进给部件组成。
进给移动部件一般具有X、Y、Z三个坐标方向上的运动，为保证被加工工件的几何精度，机床主轴旋转中心及个坐标运动方向的几何位置必须达到一定的精度指标。
三个坐标方向必须垂直，主轴旋转轴线必须垂直于X坐标轴、Y坐标轴组成的平面或平行于Z 轴坐标。
2、机床精度概念机床的加工精度是衡量机床性能的一项重要指标。
影响机床加工精度的因素很多, 有机床本身的精度影响, 还有因机床及工艺系统变形、加工中产生振动、机床的磨损以及刀具磨损等因素的影响。
在上述各因素中,机床本身的精度是一个重要的因素。
例如在车床上车削圆柱面,其圆柱度主要决定于工件旋转轴线的稳定性、车刀刀尖移动轨迹的直线度以及刀尖运动轨迹与工件旋转轴线之间的平行度,即主要决定于车床主轴与刀架的运动精度以及刀架运动轨迹相对于主轴的位置精度。
机床的精度包括几何精度、传动精度、定位精度以及工作精度等, 不同类型的机床对这些方面的要求是不一样的。
(1)几何精度机床的几何精度是指机床某些基础零件工作面的几何精度,它指的是机床在不运动( 如主轴不转,工作台不移动)或运动速度较低时的精度.它规定了决定加工精度的各主要零、部件间以及这些零、部件的运动轨迹之间的相对位置允差。
例如,床身导轨的直线度、工作台面的平面度、主轴的回转精度、刀架溜板移动方向与主轴轴线的平行度等。
在机床上加工的工件表面形状,是由刀具和工件之间的相对运动轨迹决定的,而刀具和工件是由机床的执行件直接带动的,所以机床的几何精度是保证加工精度最基本的条件。
华中数控实验台
创新与选作实验一华中数控综合实验台认识实验方案设计2学时，实验方案实施2学时。
一、实验设计参考目标1．了解数控系统的特点、基本组成和应用。
2．了解数控系统常用部件的原理及作用。
3．熟悉数控系统综合实验台；4．了解数控系统综合实验台的连接和基本操作。
二、实验设计参考原理图1-1是华中数控综合实验台外观图，该试验台由数控装置、变频调速主轴及三相异步电动机、交流伺服单元及交流伺服电动机、步进电动机驱动器及步进电动机、测量装置、十字工作台组成。
1．华中数控综合实验台组成图1-2是华中数控综合实验台组成框图，图中除电源接口外，其它接口均可选用。
1）数控装置HNC-21TF数控装置内置嵌入式工业PC机，配置7.7”彩色液晶屏和通用工程面板，集成进给轴接口、主轴接口、手持单元接口，内嵌式PLC于一体，可自由选配各种类型的脉冲接口、模拟接口的交流伺服单元或步进电动机驱动器。
HNC-21TF数控装置与其它单元的连接见图1-3。
HNC-21TF数控装置各接口见图1-4。
HNC-21TF数控装置软驱单元接口见图1-5，软驱单元提供3.5”软盘驱动器、RS232接口、PC键盘接口、以太网接口（该接口需要通过转接线才能与数控装置连接使用）。
2）变频调速主轴单元变频主轴采用西门子MICROMASTER 440系列的SE6440-2UD21-5AA0变频变频器采用矢量控制，三相交流380V电源，功率范围（恒转矩）1.5KW，输入电流（恒转矩）3.9A，最大输出电流（恒转矩）4.0A，两个模拟量输入0～10V，0～20mA或－10～10V，0～20mA。
电机采用普通三相异步电机，功率0.55KW，转速1390r/m。
3）交流伺服驱动单元交流伺服和交流伺服电机采用松下MINAS A系列的MSDA023A1A伺服单元和MSMA022A1C伺服电动机。
MSDA023A1A与MSMA022A1C构成闭环控制系统，提供位置控制、速度控制、转矩控制三种控制方式（需设置交流伺服参数，并修改相应连线）。
试验一数控试验台的部件认识
试验一：数控试验台部件认识试验了解数控试验台的各部件的功能1、介绍数控综合试验台的各主要部件2、介绍数控系统的接口数控系统各部件的连接及如何工作试验课讲授、操作示范实训设备宋福林1、说明实试验要求、试验内容2、介绍数控综合试验台的各主要部件3、学生自己动手观察找出各部件及了解各部件的功能试验一：数控试验台部件认识试验一、数控系统的组成数字控制机床是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床，它是数控技术的典型应用。
数控系统是实现数字控制的装置，计算机数控系统是以计算机为核心的数控系统。
计算机数控系统的组成如图1所示。
图1 计算机数控系统组成框图二、计算机数控装置（CNC装置）CNC装置是计算机数控系统的核心，它包括微处理器CPU、存储器、局部总线、外围逻辑电路以及与CNC系统其它组成部分联系的接口及相应的控制软件。
CNC装置根据输入的加工程序进行运动轨迹处理和机床输入/输出处理，然后输出控制命令到相应的执行部件，如伺服单元，驱动装置和PLC等使机床进行相应的动作。
CNC装置输出的信号有各轴的进给速度，进给方向和位移指令，还有主轴的变速，换向和启停信号，换刀指令，冷却液泵、润滑油泵的启停信号，工件和机床部件松开、夹紧，分度工作台转位辅助指令信号等。
这个过程是有CNC装置内的硬件和软件协调完成的。
1、数控系统的接口华中世纪星数控系统（HED-21S数控综合试验台）XS1：电源接口XS2：外接PC键盘接口XS3：以太网接口XS4：软驱接口，XS5：RS232接口XS6：远程I/O板接口XS8：手持单元接口XS9：主轴控制接口XS10、XS11：输入开关量接口XS20，XS21：输出开关量接口XS30～XS33：模拟式、脉冲式（含步进式）进给轴控制接口XS40～XS43：串行式HSV-11型伺服轴控制接口1.4伺服单元试验台采用的伺服驱动单元:1)步进驱动单元步进驱动器采用深圳雷塞M535是细分型高性能步进驱动器，适合驱动中小型的任何两相或四相混合式步进电机。
数控原理与数控系统任务2 计算机数控系统
（五）CNC系统的一般工作过程 CNC系统的工作过程就是在硬件的支持下，软件完成控制功能的过程。数控加工程序输入 CNC装置后，在内部进行一系列处理，输出相应的位置控制信号给伺服系统，经过电动机和 丝杠副驱动工作台或刀具进行移动，最后加工出合格的零件。
任务2
计算机数控系统
通过对HED-21S数控系统综合实验台的操作，掌
岗位工作 情景描述
握数控装置的组成、功能及其特点。从硬件和软件 两方面进一步了解数控系统的结构特点，掌握数控 系统工作过程
任务2
计算机数控系统
知识目标
学习 目标
理解CNC系统的软、硬件结构组成及其特点 掌握CNC装置的工作原理，了解多任务性与并行处理技术、实时
（2）多CPU结构CNC系统
多CPU结构CNC系统是指在CNC系统中有两个或两个以上的CPU能控制系统总线或主存储器进行工 作的系统结构。该结构有紧耦合和松耦合两种形式。紧耦合是指两个或两个以上的CPU构成的处 理部件之间相关性强，有集中的操作系统，共享资源。松耦合是指两个或两个以上的CPU构成的 功能模块之间相关性弱或具有相对的独立性，可以由多重操作系统实现并行处理 ①共享总线结构 ②共享存储器结构
功能验证
任务2
计算机数控系统
（一）CNC系统的硬件构成
知识 准备
从CNC系统的外部硬件构成上看，一般可以分为中央处理单元CPU、 存储器（ROM/RAM）、输入输出设备（I/O）、操作面板、显示器 和键盘、可编程控制器等，如图2-1所示。CPU负责运算及对整个系 统进行控制和管理。ROM和RAM用于储存系统软件和零件加工程序 以及运算的中间结果等。输入输出接口供系统与外部进行信息交换。 MDI/CRT接口完成手动数据输入并将信息显示在CRT/LCD 上。位置 控制部分是CNC装置的重要组成部分，它通过速度控制单元，驱使进 给电机输出功率和扭矩，实现进给运动 （二）CNC系统的硬件结构特点 1.整体式结构和分体式结构 2.大板式结构和模块化
HED-21S数控综合实验台画笔自动控制机构设计
王淑英．电气控 制与 Ｐ Ｃ应 用［ ． 京 ： 械 Ｌ Ｍ３北 机 Ｅ３ 许缪 ， ６
工业 出版社 ，０ １ ２ １．
数 Ｍ］北 人 ［］ 陈 富安． 控 原 理 与系 统 ［ ． 京 ： 民 邮 电出 版 ３
［ 责任编辑 、 校对 ： 包安源］
制机 构” 。该机 构 可 以在手 动 或 自动 情 况 下 随意 抬
笔与落笔 ， 需要画 图时落笔， 快速移动时抬笔 ， 利用
反力 弹簧 和磁 条压 纸等 方 法 ， 现 了纸 张 平整 不 跑 实
偏与画笔接触可靠 ， 绘图质量明显提高。
１ ＨＥ Ｄ一２ Ｓ数 控综 合 实验 台 画笔 自动控 １
制 机 构 设 计 概 述
ＨＥ Ｄ一 ２Ｓ数 控 系 统 综 合 试 验 台 用 于 培 养 学 １ 生掌握 数控 系统 的编 程方 法 、 控 系统 电气设 计 、 数 安
图 １ ＨＥ Ｄ一２ Ｓ数控 综 合 实验 台 画笔 自动 控 制 机 构 简 图 １
１ 手控磁力 吸盘 ２固定 卡 ３立柱 ４横杆 ５拧紧手柄 ６中性 笔芯 ７ 反力 弹簧 ８电磁铁 ９防护片 １ 丝杆 １ 导轨 Ｏ １
现 场实 习 效 果 。ＨＥ Ｄ一 ２Ｓ数 控 综 合 实 验 台 画笔 １
自动控制 机构 机 械设 计 结构如 图 １所示 。
容易损坏 ， 不能仿真快速移动和插补加工功能 ， 以 难
编写 比较 复杂 的程 序 等 。通 过 多 年 的教 学 实 践 ， 为
此研制了“ Ｅ 一２ Ｓ Ｈ Ｄ １ 数控综合实验台画笔 自动控
作者简介 ： 李玲 （９ ８ ， ， １ ６ 一）女 山西 吕梁人 ， 讲师 ， 硕士研究生 ， 从事 机电一体化专业教学和报
数控系统的组成
数控系统的组成数控系统是一种很强大的机械加工技术，它可以大大提高加工精度和效率，在传统机械加工技术中，它显示出自己无可替代的地位。
因此，越来越多的人开始关注数控系统的组成和工作原理，本文首先介绍数控系统的构成，然后介绍其工作原理。
数控系统的基本构成数控系统是一种集成的自动控制系统，它由计算机控制器，运动控制系统，工作台和联勤机床等主要部件组成。
它们之间的关系如图1所示。
计算机控制器是数控系统的核心，它负责接收用户的输入，控制和监控系统的运行，并传递指令给运动控制系统。
一般计算机控制器由中央处理器和存储器组成，它们在计算机指令的基础上，运行内部程序，实现控制和监控系统的功能。
运动控制系统是数控系统的基础，它负责机床的运动控制，多种动力发动机的驱动和控制，以及传感器的输入和信息的处理。
它由步进电机驱动器，以及与之相连的各种传感器，放大器，位置检测器组成，能够检测和控制机床的运动。
工作台是用来安装机床和工件的构件，主要由横梁，立柱，滑榫，研磨头，刀库等部分组成。
它具有一些基本功能，如固定，零件定位，运动控制，传动等，保证了机床和工件的稳定定位。
联勤机床是一种多功能、复合结构的机床，由主轴，夹头，多种动力装置组成，可以实现铣、钻、拉弯、削、磨、烫等加工功能。
数控系统工作原理数控系统的工作原理主要是计算机控制器接收用户的加工计划，把加工计划转换成控制程序，然后把控制程序传递给运动控制系统，由运动控制系统按照控制程序控制联勤机床进行加工，最后实现加工要求。
综上所述，数控系统是由计算机控制器，运动控制系统，工作台和联勤机床等主要部件组成的集成自动控制系统，它以计算机控制为核心，通过运动控制系统控制联勤机床，实现对工件的加工。
数控系统的组成及工作原理ppt课件
刀具半径补偿的建立：刀具由起刀点以进给速度接近工 件，刀具中心在法线方向与待加工工件偏离一刀具半径。 偏置方向由G41及G42确定。
刀具半径补偿的进行：一旦建立刀补，刀具始终偏离工 件轮廓一定距离，直到取消刀补为止。
刀具半径补偿的取消：刀具撤离工件，回到退刀点，取 消刀具半径补偿。退刀点应位于零件轮廓之外，可以与 起刀点相同，也可以不相同。
进给轴手动控制按钮，用于手动调整时移动各坐标轴。 主轴启停与主轴倍率选择按钮：用于主轴的启停与正、反
转以及主轴调速。自动加工启停按钮：用于自动加工过程 的启动于停止。 条件程序段选择开关：用于条件程序段是否执行。 倍率选择开关：用于选择进给速度的倍率及点动量。 另外还有一些状态指示等、报警装置等。
一．CNC数控系统基本构成
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
数控系统构成可以用下面的框图表示：
硬件系统
微机部分 外围设备部分 机床控制部分
CNC数控系统
系统软件 软件系统
应用软件
输入数据处理程序 插补运算程序 速度控制程序 管理程序 诊断程序
C刀具补偿原理图（1）
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
C刀具补偿原理图（2）
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
４．C刀具补偿原理（3）
数控系统的工作方式 C刀具补偿是在插补和控制的间隙进行刀补计算 的，通过设置多个缓存，采用流水作业的方式才 能提高计算速度，满足高速加工的需要。如图所 示。
数控系统的连接及调试
实训二数控系统的连接及调试一、实验目的1、熟悉HED—21S数控系统综合试验台各个组成部件的接口。
2、读懂电气原理图，通过电气原理图独立进行数控系统各部件之间的连接。
3、了解数控系统的调试运行方法。
二、实训设备HED—21S数控系统综合实验台万用表工具三、相关知识包括数控装置，由变频器和三相异步电机构成主轴驱动系统，由交流伺服单元和交流伺服电机构成的进给伺服驱动系统，由步进电机构成的进给伺服驱动系统等的数控系统，可实现主轴驱动系统的速度控制，进给伺服驱动系统的开环、半闭环、闭环控制。
1．电源部分图 4—1 电源部分接线图2．继电器与输入/输出开关量图4-2电器部分接线图图 4—3 继电板部分接口图 4—4 输入开关量接线图图 4—5 输出开关量接线图3．数控装置与手摇单元和光栅尺图 4—6 手摇单元接线图图 4—7 数控装置与光栅尺连接4．数控装置与主轴的连接图 4—8 数控装置与主轴连接5．数控装置与步进驱动单元连接图 4—9 数控装置与步进驱动单元的连接6．数控装置与交流伺服单元的连接图 4—10 数控系统与交流伺服单元的连接7．数控系统刀架的连接图 4—11 刀架电动部分四、实训内容及骤1.数控系统的连接（1）电源回路的连接按前图接线，并用万用表检查电源电压和变压器输出端电压。
（2）数控系统继电器的输入/输出开关量连接按前图连接继电器和接触器，以及输入/输出开关量。
（3）数控装置和手摇单元的连接按前图连接手摇单元和光栅尺。
（4）数控装置和变频主轴的连接连接变频器和主轴电机强电电缆，以及数控装置和变频器信号线。
确保地线可靠。
（5）数控装置和交流伺服器的连接按前图连接交流伺服电机的强电电缆和码盘信号线，接入伺服单元电源。
地线可靠正确接地。
（6）数控装置和步进电机驱动器的连接按前图连接步进电机驱动器和步进电机，以及驱动器电源。
（7）数控系统刀架电动机的连接连接刀架电机。
2、数控系统调试(1)线路检查。
数控系统的组成及工作原理
数控系统的工作原理
数控系统的工作原理包括输入编程代码，数控装 置处理编程代码，输出控制信号，执行装置按照 控制信号进行加工。
数控系统工作原理的步骤
输入编程代 码
提供机床加工的 指令
输出控制信 号
指导执行装置进 行加工
执行装置加 工
按照控制信号进 行材料加工
处理ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ程代 码
数控装置解析并 生成控制信号
我国数控技术经过几十年的发展，已取得显著成 果，但与国外先进水平相比，仍有差距。未来， 我国应加大对数控技术研发的投入，提高数控系 统的性能和可靠性，推动数控技术在全球市场的 竞争力。
感谢观看
THANKS
高速数控技术的要素
高速电机
提供高转速的动 力支持
高速控制
实时调整机床速 度，保持加工精
度
高速传动
减小速度损失， 确保高效加工
精密数控技术
精密数控技术致力于提高机床加工精度和稳定性， 以满足高精度加工的需求。这涉及到精密丝杠、 精密导轨和温度补偿等技术。
精密数控技术的关键要素
精密丝杠
保证精确的轴向 移动
数控技术在航空航天领域具有广泛应用，如飞机 机身、发动机等部件的加工。数控技术实现航空 航天零件的高精度、高效加工，减轻飞机重量， 提高飞行性能。
汽车领域
发动机
数控技术提高发 动机零部件的加
工精度
车身
数控技术在车身 加工中提高精度，
美观度
变速箱
数控技术缩短变 速箱生产周期，
降低成本
模具领域
01 模具型腔
数控系统的发展历程
1952年：世 界第一台数 控系统诞生
标志着数控技术 进入新的发展阶
HED-21S数控系统综合实验台数控系统原理及组成
实训四 HED-21S数控系统综合实验台数控系统原理及组成一、实训目的1、了解数控系统的特点、基本组成和应用。
1、进一步熟悉数控工作台系统的基本组成，各部件的原理及作用。
3、了解数控系统综合实验台各部分的连接。
4、进一步熟悉实验台的操作，进入系统，演示程序。
二、实训设备HNC-21TF数控系统综合实验台专用连接线一套三、相关知识1、数控机床各部分功能和原理（略）2、HED—21S数控系统综合实验台各部分接线集成数控装置、变频调速主轴、交流伺服单元、步进电机及驱动器、测量装置、十字工作台等组成。
图2—1 HED—21S数控系统综合实验台组成框图图 2—2 部件总体连线框图图 2—3 整体连线示意图图 2—4 HNC—21TF数控装置接口图XSl —电源接口 ; XS2 —外接 PC 键盘接 ; XS3 —以太网接口； XS4 —软驱接口； XS5 —RS232 接口； XS6 —扩展 I ／ 0 板接口； XS8 —手持单元接口； XS9 —主轴控制接口；XSl0 ， XS11 —输入开关量接口； XS20 ， XS21 —输出开关量接口； XS30 ～ XS33 —模拟式、脉冲式 ( 含步进式 ) 进给轴控制接口； XS40 ～ XS43 ——串行式 HSV 一 11 型伺服轴控制接口；( 若使用软驱单元，则 XS2 、 XS3 、 XS4 、 XS5 为软驱单元的转接口 )（2）变频调速主轴单元图 2—5 变频器与数控装置的连接（3）交流伺服单元图 2—6 采用脉冲接口与伺服驱动器连接图（4）输入/输出装置图 2—7 输入端子板接口图图 2—8 继电器板（5）工作台示意图图 2—9 工作台俯视图四、实训和步骤1、进一步认识数控系统综合实验台的各组成部分。
2、根据实验台情况，熟悉实验台各个组成部件、原理及作用。
3、初步了解实验台各组成部分之间的连接，分清信号来源和去向。
4、进入系统，演示程序操作。
数控综合实验台综合介绍
HED-21S数控系统综合实验台用于培养学生掌握数 控系统的编程方法、数控系统电气设计、安装、调 试、维修等实际动手能力的一套实验装置。数控系 统综合实验台采用模块化设计，便于组合和扩展， 也便于检查和调试，利用该实验装置可以使学员掌 握数控系统控制原理、电气原理、电气设计方法、 元器件的选用，能够掌握数控系统电气布局、安装、 电气调试等方法，能够模拟工业生产过程，达到工 业现场实习效果。不仅可按照推荐的方式进行设计、 安装、调试，也可根据各自对课程设置的要求，自 行设计、组合安装、调试 ，更好地培养学生的动手 能力和分析能力。
13
25
18:I39 19:I37 20:I35 21:I33 22:O31 23:O29 24:HA 25:+5V
手持单元接口图
XP8（DB25）
（头针座孔）
主轴控制接口：XS9
8:GND 7:GND 6:AOUT1 5:GND 4:+5V 3:SZ+ 2:SB+ 1:SA+
15:GND 14:AOUT2 13:GND 12:+5V 11:SZ10:SB9 :SA-
信号名
SA+、SASB+、SB-
说
明
主轴码盘A相位反馈信号 主轴码盘B相位反馈信号
SZ+、SZ+5V、GND AOUT1、AOUT2
主轴码盘Z脉冲反馈
DC5V电源 主轴模拟量指令输出 模拟量输出地
GND
主 轴 D/A 选 用 接 口 AOUT1 和 AOUT2 应 注 意 ， AOUT1的输出电压为-10V ～ +10V，AOUT2的 输出电压为0V ～ +10V，如果主轴系统是采 用给定的正负模拟电压实现主轴电机的正反 转，请使用AOUT2接口控制主轴单元，其它 情况都采用AOUT1接口，否则可能损坏主轴 单元。
实验二 数控系统的原理与组成
实验二数控系统的原理与组成一、实验目的与要求（1）了解数控系统的特点、基本组成和应用。
（2）了解数控系统常用部件的原理与作用。
（3）熟悉数控系统综合实验台的连接与基本操作。
二、实验仪器与设备（1）HED-21S 数控系统综合实验台一套（2）专用连接线一套。
三、相关知识概述1.数控系统的组成数字控制机床是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床，它是数控技术的典型应用。
数控系统是实现数字控制的装置，计算机数控系统是以计算机为核心的数控系统。
计算机数控系统的组成如图2-1所示。
图2-1计算机数控系统3.1.1操作面板操作面板是操作人员与机床数控系统进行信息交流的工具，它由按钮站，状态灯，按键阵列（功能与计算机键盘类似）和显示器组成。
数控系统一般采用集成式操作面板，分为三大区域：显示区，NC键盘区，机床控制面板区。
如图2-2所示.显示器一般位于操作面板的左上部，用于菜单、系统状态、故障报警的显示和加工轨迹的图形仿真。
NC键盘包括标准化的字母数字式MDI键盘和F1-F10十个功能键，用于零件程序的编制，参数输入，手动数据输入和系统管理操作等。
机床控制面板(MCP)用于直接控制机床的动作或加工过程。
一般主要包括:（1）急停方式选择（2）轴手动按键（3）速率修调（进给修调，快进修调，主轴修调）（4）回参考点（5）手动进给（6）增量进给（7）手摇进给（8）自动运行（9）单段运行（10）超程解除（11）机床动作手动控制，例如，冷却启停，刀具松紧，主轴制动，主轴定向，主轴正反转，主轴停止等。
图2-2 数控系统操作面板3.1.2 输入/输出装置输入装置的作用是将程序载体上的数控代码变成相应的数字信号,传送并存入数控装置内。
输出装置的作用是显示加工过程中必要的信息，如坐标值，报警信号等。
数控机床加工的过程是机床数控系统和操作人员进行信息交流的过程，输入、输出装置就是这种人机交互设备，典型的有键盘和显示器。
HED-21S数控实训台步进电路的分析、安装、调试6-4
数控机床电气控制
4）连续运行频率 步进电动机启动后，当控制的脉冲频率连续上升
时，能不失步运行的最高脉冲重复频率称为连续运行 频率。
5）矩频特性 矩频特性是描述步进电动机在负载转动惯量一定
且稳态运行时的最大输出转矩与脉冲重复频率的关系 曲线。步进电动机的最大输出转矩随脉冲重复频率的 升高而下降。
并联连接的电动机，电感较小，一般将驱动器 的电流设定为电动机相电流的1.4倍，所以启动、 停止速度较快，高频力矩有所增大，但电动机发热 量大。
数控机床电气控制
2．步进驱动系统
脉冲信号源是一个脉冲发生器，脉冲的频率可以 连续调整，送出的脉冲个数和脉冲频率由数控装置根 据程序进行控制。脉冲分配器是将脉冲信号按一定顺 序分配，然后送到驱动电路中并进行功率放大，驱动 步进电机工作。
数控机床电气控制
按 A—B—C—A 的 顺 序 通 电 ， 电 动 机 便 按 一 定 的方向转动。电动机的转速取决于绕组与电源接通 或断开的变化频率。若按A—C—B—A的顺序通电， 则电动机反向转动。电动机绕组与电源的接通或断 开，通常是由电子逻辑电路来控制的。
电动机定子绕组每改变一次通电方式，称为一拍。 此时电动机转子转过的空间角度称为步距角α。上述 通电方式称为三相单三拍。“单”是指每次通电时， 只有一相绕组通电；“三拍”是指经过三次切换绕 组的通电状态为一个循环，第四拍通电时就重复第 一拍通电的情况。
步进电动机分为反应式(VR)、永磁式(PM)和混 合式(HB)三种基本类型。根据控制绕组数量可分为 二相、三相、四相、五相、六相。根据电流的极性 可分为单极性和双极性步进电机。根据运动的形式 可分为旋转、直线、平移步进电动机。
5数控机床机电接口
湖南机电职业技术学院
1、 HED-21S型数控系统的组成
HED―21S系统交流伺服驱动单元
交流伺服驱动单元采用松下MSDA023A1A伺服单元和 MSMA022A1C伺服电动机，构成闭环控制系统，提供位置控制，速 度控制，转矩控制三种控制方式。 MSMA022A1C为小惯量电动机：配备11线2500p/r增量式码盘。 主要技术参数为： 额定功率 200w 额定转速 3000r/min 额定转矩 0.64N•M
湖南机电职业技术学院
1、 HED-21S型数控系统的组成
HED―21S系统步进驱动单元
步进驱动单元采用雷塞M535步进驱动器和57HS13步进电动机。 M535是细分型高性能步进驱动器，适合驱动中小型的任何两相或四 相混合式步进电动机，电流控制采用先进的双极性等角度恒力矩技术， 具有每秒钟两万次的斩波频率，在驱动器的两侧边装有一排按码开关 组，可以用来选择细分精度，以及设置的动态和静态的工作电流。 57HSB是四相混合式步进电动机： 步进角为1.80 ° 静转矩为1.3 N•M 额定相电流为2.8A.
湖南机电职业技术学院
第二节 HED－21S型数控系统电气原理
湖南机电职业技术学院
继电器与输入/输出开关量原理
湖南机电职业技术学院
第三节 HED－21S数控（CNC）装置接口
数控（CNC）装置的接口是与数控系统的功能部件（主轴模块、 进给伺服模块、PLC模块等）和机床进行信息传递、交换和控制的端 口。接口的数控系统中占有重要的位置。不同功能的模块与数控系统 的连接，采用与其相应的输入/输出（I/O）接口。
X04 X轴 参 考 点 开 关 X05 Z轴 参 考 点 开 关 X06 手 摇 X轴 X07 手 摇 Z轴 X10 24V X11 1号 刀 X12 2号 刀 X13 3号 刀 X14 4号 刀 X15 X16 X17 电 源 ON允 许 X20 伺服 准备好 X21 X22 变 频 器 故 障 输 入 X23 外 部 运 行 允 许 100
综合任务：数控系统的综合连接与调试
数控系统的综合连接与调试综合任务：数控系统的综合连接与调试一、数控系统的连接1. 任务目标(1)熟悉HED-21S数控系统综合实验台各个组成部件的接口。
(2)读懂电气原理图，通过电气原理图独立进行数控系统各部件之间的连接。
(3)掌握数控系统的调试及运行方法。
2.相关设备(1)HED-21S数控系统综合实验台一套。
(2)专用连接线一套。
(3)万用表一只。
3.相关资料(4)扳手、起子等工具一套。
图1 HED-21S数控系统综合实验台组成框图(日立SJ100主轴单元与三洋驱动单元)1）数控装置的电源数控装置的外部电源采用AC24V或DC24V 100W，PLC电路的电源用DC24V 不低于50W，其电源线采用屏蔽电缆或双绞线。
目前数控装置有两种供电方式，一种是数控装置用交流电源加PLC用直流电源供电；另一种是数控装置和PLC都用直流电源供电，如图1、图2所示。
图2 数控装置的供电（采用交流24V+直流24V供电）12456机壳接地+24V24V 地XS1HNC－21外部开关电源DC24V ≥150W（b）采用直流24V供电图3－20 数控装置的供电图2 数控装置的供电（采用直流24V 供电）2）数控装置与软驱动的连接软驱动单元包括3.5″软盘驱动器、标准PC 键盘接口（小圆口）、RS232接口、以太网接口。
各接口的功能和引脚的定义与HNC-21数控装置完全相同。
数控装置与软驱动的连接框图如图3所示。
图中连接软驱单元的四根扩展线接线方式均以相应引脚一一对应焊接，如图4所示。
XS2＇XS3＇XS4＇XS5＇XS2XS3XS4XS5HNC－21软驱单元数控装置键盘扩展线网络扩展线软驱扩展线串口扩展线图1－27 数控装置与软驱动的连接框图图3 数控装置与软驱动的连接框图3）数控装置与外部计算机的连接华中HNC-21 数控装置可以通过RS232接口及以太网口与外部计算机连接，并进行数据交换、共享，在硬件连接上可直接由HNC-21数控装置背面的XS3、XS5 接口连接，也可以通过软驱单元上的串口接口进行转接。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
实训四 HED-21S数控系统综合实验台数控系统原理及组成
一、实训目的
1、了解数控系统的特点、基本组成和应用。
1、进一步熟悉数控工作台系统的基本组成，各部件的原理及作用。
3、了解数控系统综合实验台各部分的连接。
4、进一步熟悉实验台的操作，进入系统，演示程序。
二、实训设备
HNC-21TF数控系统综合实验台
专用连接线一套
三、相关知识
1、数控机床各部分功能和原理（略）
2、HED—21S数控系统综合实验台各部分接线
集成数控装置、变频调速主轴、交流伺服单元、步进电机及驱动器、测量装置、十字工作台等组成。
图2—1 HED—21S数控系统综合实验台组成框图
图 2—2 部件总体连线框图
图 2—3 整体连线示意图
图 2—4 HNC—21TF数控装置接口图
XSl —电源接口 ; XS2 —外接 PC 键盘接 ; XS3 —以太网接口； XS4 —软驱接口； XS5 —RS232 接口； XS6 —扩展 I ／ 0 板接口； XS8 —手持单元接口； XS9 —主轴控制接口；XSl0 ， XS11 —输入开关量接口； XS20 ， XS21 —输出开关量接口； XS30 ～ XS33 —模拟式、脉冲式 ( 含步进式 ) 进给轴控制接口； XS40 ～ XS43 ——串行式 HSV 一 11 型伺服轴控制接口；
( 若使用软驱单元，则 XS2 、 XS3 、 XS4 、 XS5 为软驱单元的转接口 )
（2）变频调速主轴单元
图 2—5 变频器与数控装置的连接
（3）交流伺服单元
图 2—6 采用脉冲接口与伺服驱动器连接图（4）输入/输出装置
图 2—7 输入端子板接口图
图 2—8 继电器板（5）工作台示意图
图 2—9 工作台俯视图
四、实训和步骤
1、进一步认识数控系统综合实验台的各组成部分。
2、根据实验台情况，熟悉实验台各个组成部件、原理及作用。
3、初步了解实验台各组成部分之间的连接，分清信号来源和去向。
4、进入系统，演示程序操作。
五、思考题
1、简述数控机床电气工作原理
2．电气元件选型基本方法
3．数控机床操作规程
4．电气维护安全注意事项
实训报告。