数控机床故障诊断与维修 教学课件 作者 周兰 陈少艾 第2章 数控机床电气控制基础.ppt

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1、数控机床故障诊断与维修武汉船舶职业技术学院周兰第2章数控机床电气控制基础学习导论本章主要介绍数控机床的发展过程和趋势，数控机床的基本概念，数控机床的组成、工作原理及分类，数控加工的特点。重点掌握数控机床的组成及工作原理；点位控制、点位直线控制、轮廓控制数控机床的特点。目录项目1数控机床电气控制及基本回路项目2数控机床用可编程控制器项目3步进电机驱动装置项目4直流伺服驱动装置项目5交流伺服驱动装置项目6数控机床主轴驱动装置项目九数控机床典型驱动装置及接口技术项目1数控机床电气控制及基本回路一、数控机床常用控制电器简介1．主电路中常用低压电器（1）熔断器（2）低压断路器（3）接触器（4）

2、热继电器2．控制电路中常用电器（1）按钮（2）继电器1）电磁式继电器2）时间继电器（3）行程开关3．变压器及直流稳压电源（1）机床变压器（2）直流稳压电源二、电气控制基本回路1．自锁控制回路2．互锁控制回路3．顺序控制回路4.自动循环控制回路5．点动与长动控制回路6．联合控制与分别控制回路自锁控制回路互锁控制回路三、典型控制回路1．异步电动机典型控制回路（1）异步电动机降压启动控制回路（2）异步电动机的正反转控制回路（3）异步电动机的制动控制回路2．直流电动机典型控制控制回路（1）直流电动机单向运转启动控制回路（2）直流电动机正反转控制回路（3）直流电动机制动控制回路四.数控机床

3、典型控制线路1．数控铣床电气控制线路（1）电源线路分析（2）主轴及X、Y、Z轴伺服驱动控制线路分析2．数控车床电气控制线路项目2数控机床用可编程控制器数控机床的控制除了对坐标轴的进给进行位置伺服控制外，还需要对机床的主轴、刀具和各种开关信号进行控制。如主轴的正、反转，起动和停止，刀具交换，工件夹紧、松开，工作台交换以及切削液的开、关和润滑系统的启动等进行顺序控制。顺序控制的信息主要是开关量信号，如控制开关、行程开关、压力开关和温度开关等输入元件输入的信号和继电器、接触器、电磁阀等输出元件所需要的输出信号。在数控机床上用可编程控制器完成这一控制任务。一、可编程控制器的基本结构及工作原理

4、1．基本结构可编程控制器种类繁多，但基本结构结构和工作原理基本相同。如图2-33所示，可编程控制器PLC的基本结构有中央处理单元(CPU)，存储器、I／O接口，电源，扩展接口，通信接口，编程工具，智能I／O接口等组成。图2-332．工作原理用户程序通过编程器输入到用户存储器，CPU对用户程序循环扫描并顺序执行，这是PLC的基本工作原理。所谓扫描与顺序执行是指，只要PLC接通电源，CPU就对用户存储器的程序进行扫描，即从第一条用户程序开始顺序执行，直到用户程序最后一条，形成一个扫描周期，周而复始。用梯形图形象地说就是从上至下，从左至右，逐行扫描执行梯形图所描述的逻辑功能。PLC对用户程

5、序的扫描执行过程可分为三个阶段，即输入采样、程序执行和输出刷新，如图2-36所示。图2-36二、数控机床用可编程控制器类型及实现功能1．类型数控机床中所用的PLC可分为两类：一类是专为实现数控机床顺序控制而设计制造的内装型PLC；另一类是那些输入输出技术规范，输入输出点数、程序存储容量以及运算和控制功能等均能满足数控机床控制要求的独立型PLC。（1）内装型PLC内装型PLC从属于CNC装置，PLC与CNC之间信号传送在CNC装置内部就可完成，而PLC与机床侧的信息传送则要通过输入输出接口来完成。（2）独立型PLC独立型PLC又称通用型PLC。独立型PLC独立于CNC装置，具有完备的硬

6、件和软件，能独立完成规定控制任务的装置。2．PLC在数控机床上的配置形式PLC在数控机床上有四种常见的配置方式第一种如图2-39a所示，PLC安装在机床侧，用于完成传统继电器的逻辑控制，PLC与数控系统之间通过I／O点连线对接交换信息，PLC通过I／O点再控制机床的逻辑动作。第二种如图2-39b所示，采用内装PLC。第三种如图2-39c所示，独立型PLC安装在靠近CNC处（或使用内置PLC），但将PLC的I／O模块安装在机床侧，PLC与I／O模块之间使用远程I／O通信线连接（通常PLC均有远程I/O模块）。第四种如图2-39d所示，使用独立型PLC，但PLC与数控系统之间通过通信线连

7、接。3．PLC与外部的信息交换及地址分配如图2-40所示为FANUC系统PLC与外部的信息交换流程图。X信号为机床到PLC的信号；Y为PLC到机床的信号；G为PLC到CNC系统的信号；F为CNC系统到PLC的信号。（1）机床至PLC（MT→PLC）（2）PLC至机床（PLC→MT）（3）CNC至PLC（CNC→PLC）（4）PLC至CNC（PLC→CNC）4．数控机床用可编程控制器功能（1）S功能处理转速的对应表，CNC输出S2位代码进入PLC，经过一系列