数控机床电气控制电路设计实例

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 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
一．机床的功能 1．XK714A数控床身铣床的组成 XK714A数控床身铣床传动图如图6-7所示。机床主要由底
座、立柱、工作台、主轴箱、电气、CNC系统及冷却、润滑 等部分组成。 XK714A传动简图如图6-8所示。机床的立柱部分，工作台 部分安装在底座上，主轴箱通过联接座在立柱上移动。其它 各部件自成一体与底座组成整机。 2．XK714A数控床身铣床的技术参数
2X1mm
100
24V2
2
12
M6
吊挂风扇
返回
图6-5 TK40A交流控制回路
伺服强电
主轴电机
110A
KM1
13
14
110E
KA1
330
12 8
332
RC5 1 KM1
A1
2
A2
RC6 1 KM3
A1
2
A2
刀架电机
正转
反转
冷却电机
333 12 8
337 12 8
335 12 8
KA6
KA7
KA8
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6.3 XK714A数控铣床电气控制电路
二．XK714A数控床身铣床的电气控制 电路
XK714A数控床身铣床的电气控制电路的分析方法、步骤与 前述数控车床相同，XK714A数控床身铣床的电气控制电路 分析。
1．主回路分析 图6-9为380V强电回路，图中QF1为电源总开关。QF3、
QF2、QF4、分别为主轴强电、伺服强电、冷却电机的空气 开关，它的作用是接通电源及电源在短路、过流时起保护作 用；
10A
QF9 4 220C 1 3A 2
220A
2
12
M4
12
M5
电柜风扇
电柜风扇
低通滤波器
ZL
AC220V
5
220B
250V 6A
VC1
2
1
24V 6A
S-145-24
4,5 6,7
110A 110B
220A1 220B1
1
Q F 1 02 10 A 24D
BU Cu
图8-4 TK40A电源回路图
KA5
13 14
KA6
13 14
KA7
13 14
KA8
13 14
图8-6 TK40A直流控制图
返回
图6-7 XK714A数控铣床
图 8.7 XK714A 数控铣床
返回
图6-8 XK714A传动简图
返回
图6-9 XK714A强电回路图
3- AC 38 0V 50 Hz
PE
设备界线
电源开关
L1
QF1
频主轴电机实现，与机械变速配合得到低速、中速和高速三 种无级变速。 （2）主回路分析 如图6-3所示是380V强电回路。 （3）电源电路分析 如图6-4所示为电源回路图。
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6.2 TK1640数控车床电气控制电路
（4）控制电路分析 ①主轴电机的控制 如图6-5、图6-6分别为交流控制回路图和直流控制回路图。 ②刀架电机的控制 当有手动换刀或自动换刀指令时，经过系统处理转变为刀位
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6.1数控机床电气控制电路设计原则
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。
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
420 Y10 Y11 Y06
11 3
Y07
11 3
Y05
（OTBS2）
100
Y00
CBD-SB2
12 8
SQX-1 KA2
SQX-3
SQZ-1 SQZ-3 KA3
超程解除
KA7
KA6
（OTBS1）
12 8
急停 （面板）
急停 （手持盒）
KA1
13 14
KA2
13 14
KA3
13 14
KA4
13 14
KM5
KM4
336
21 22
334
21 22
RC7 1 KM4
A1
2
A2
RC8 1 KM5
A1
2
A2
RC9 1 KM6
A1
2
A2
110B
图8-5 TK40A交流控制回路
返回
图6-6 TK40A 直流控制图
伺服强电允许 外部运行允许
伺服OK
主轴电机 正转
主轴电机 反转
刀架电机 刀架电机
正转
反转
冷却电机 开/停
身、主轴箱、大拖板(纵向拖板)、中拖板(横向拖板)、电动 刀架、尾座、防护罩、电气部分、CNC系统、冷却、润滑等 部分组成。 2．TK1640数控车床的技术参数
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6.2 TK1640数控车床电气控制电路
二．TK1640数控车床的电气控制电路
1．电气原理图分析的方法与步骤 电气控制电路一般由主回路、控制电路和辅助电路等部分组
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图6-1 TK1640数控车床
图 8.1 TK1640 数控车床
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图6-2 TK1640传动简图
GK6062-6AC31 7.5NM
I II
O
O O
变频电动
5.5KW
O
GK6063-6AC31 11NM
图8.2 TK40A传动简图
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图6-3 TK40A强电回路
R1 R
S1 S
T1 T
V
1 QF6 2 V100
10A
AC380V AC24V
70W
7
QF11 24C 1 3A 2
机床工作灯
24VAC 70W
24A +M-EL1
1
8
9 2 24B
QF7
4 220E 1 3A 2
220A
低通滤波器
ZL
1
2
1红 2黑
热交换器
3 黄绿
LINE LOAD
AC220V 700W
5
3
VC2 2
1
M3
0.06KW
5
3
1
6
4
2
图8-3 TK40A强电回路
返回
图6-4 TK40A电源回路图
控制变压器 TC2
600W
6
110D
1 QF7
2
3A
AC110V
7
工作灯
QF8 24C 1 6A 2
24VAC 40W
24A EL
U
1
AC380V AC24V
8
门强电指示灯
HLD
QF6
V
1
2 V100
9
2 24B
24V 4.5A
S-100-24
4,5
6,7
220B
3 250V 6A 4
润滑电机
主轴风扇
VC1 2
1
24V 6.5A
S-145-24
4,5 6,7
241V
241V1
1
1
QF9 6A
QF8
6A
110A 110B
220A1 220B1
2
2
返回
图6-11 XK714A电源回路
110A
伺服强电
主轴强电
1
伺服强电
2
U
L2 3
4
V
L3 5
6
W
50A
主轴强电
TC1
R2
S2
T2
13 5
QF2
20A
246
1
QF3
20A
35
24 6
W12
V12
U12
主变压器
KM2 1 3 5
R1
S1
T1
(22A) 1 3 5
KM1
246
RC1
1 2 3
U11
V11
W11
(22A) 246
RC2
1 2 3
冷却电机
100
QF4
第六章 数控机床电气控制 电路设计实例
6.1 数控机床电气控制电路设计原则 6.2 TK1640数控车床电气控制电路 6.3 XK714A数控铣床电气控制电路
6.1数控机床电气控制电路设计原则
一．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 数控机床是机电一体化产品，数控机床的主轴、进给轴伺服
满足用户要求的产品，数控机床的生产也不例外。 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。
二．数控系统功能的选择
1．动画/轨迹显示功能的选择 2．软盘驱动器的选择
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6.1数控机床电气控制电路设计原则
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。
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。 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。
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6.1数控机床电气控制电路设计原则
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
供基本的技术基础，如远程制造、远程诊断与远程维护。
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6.2 TK1640数控车床电气控制电路
一．TK1640数控车床的功能
TK1640数控车床如图6-1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HNC21T车床数控系统实现机床的两轴联动。
1．TK1640数控车床的组成 TK1640数控车床传动简图如图6-2所示。机床由底座、床
44 0 Y0 6
Y0 0 10 0
11 7
11 7
XS20/4
CBD-SB1
KA2
急停XS20/17
（OTBS2）
12 8
SQX-1 X轴正限位 SQX-3 X轴负限位
XS20/3
超 程解 除
CB D- SB 2
KA3
KA1
13 14
12 8
XS20/16
（OTBS1）
SQY-1 Y轴正限位 SQY-3 Y轴负限位
成。了解了电气控制系统的总体结构、电动机和电器元件的 分布状况及控制要求等内容,便可以阅读分析电气原理图。 （1）分析主回路 （2）分析控制电路 （3）分析辅助电路 （4）分析连锁与保护环节 （5）总体检查
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6.2 TK1640数控车床电气控制电路
2．TK1640数控车床电气控制电路分析 （1）机床的运动及控制要求 正如前述，TK1640数控车床主轴的旋转运动由5.5kw变
3-AC380V 50Hz
PE
电源开关 QF1
L1 1
2
L2 3
4
L3 5
6
40A
2
伺服强电 U
V W
QF2
10A
135
246
T2
S2
R2
TC1
3.5KVA 380VAC/200VAC
伺服变压器
主轴强电
QF3
25A
135
246
W12
V12
U12
3
1
KM3
(22A)
5
设备界线
6
4
2
KM1
(22A)
RC1
SQZ-1 Z轴正限位 SQZ-3 Z轴负限位 SQZ-1 W轴正限位 SQZ-3 W轴负限位
KA2
13 14
KA3
13 14
24V
KA2
KA4
13 14
KA5
13 14
11 7
KA6
13 14
KA9
KA8
KA7
13 14
KA8
13 14
KA9
13 14
返回
信号，这时是PLC输出Y06有效，KA6继电器线圈通电，继 电器触点闭合，KM4交流接触器线圈通电，交流接触器主触 点吸合，刀架电机正转，当PLC输入点检测到指令刀具所对 应的刀位信号时，PLC输出Y06有效撤消、刀架电机正转停 止； ③冷却电机控制
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6.3 XK714A数控铣床电气控制电路
上一页 下一页
6.3 XK714A数控铣床电气控制电路
2．电源电路分析 图6-10为电源回路，图中TC2为控制变压器，原方为
AC380V，副方为AC110V、AC220V、AC24V，其中 AC110V给交流接触器线圈、电柜热交换器风扇电机； 3．控制电路分析 （1）主轴电机的控制 如图6-11、图6-12分别为交流控制回路图和直流控制回路 图。 （2）冷却电机控制 （3）换刀控制
冷却电机
8
KA 1
12
333
12 8
110B
KA 6
331
RC4 1 KM1
A1
2
A2
RC5 1 KM2
A1
2
A2
RC6 1 KM3
A1
2
A2
返回
图6-12 XK714A直流控制回路
伺服强电允许 外部运行允许
伺服OK
刀具松/紧
Z轴抱闸
冷却电机
主轴吹气
主轴正转 主轴反转
Y1 0 Y1 1
Y1 2
Y0 4 Y0 5
1 3 5 13 14
246
X27
W21
V21
U21
W2
V2
U2
KM3 1 3 5
(9A)
246
RC3
1 2 3
M2
M
~
500W
T
S
R
图8-8
XK714A强电回路图
返回
图6-10 XK714A电源回路
控制变压器
TC2
1070W
6
110D
1 QF10 2
3A
AC110V 300W
U 01/01/A9
W11
V11
U11
冷却电机
刀架电机
U V W
100
100
1 3 5 13
1 3 5 13
百度文库
QF4
QF5
14
0.4A
14
246
246
X27
W31
V31
U31
X14
W21
V21
U21
KM6 1 3 5
(9A)
246
KM4
(9A)
W2
V2
U2
RC3
2
1
4
3
6
5
KM5
(9A)
RC4
W3
V3
U3
M2 M
3~
120W