机床电气控制技术电子教案5第五章数控机床电气控制线路ppt课件.ppt

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1、数控机床在各行各业中的应用日趋广泛，其数量越来越多。数控机床是机床自动化的集中体现，数控机床的电气控制线路与普通的机床电气控制线路有所不同，除了常用的电器控制线路外，它还有数控系统，其组成结构框图如图5.1所示。本章以实例简要介绍数控机床的电气控制线路以便读者了解数控机床电气控制线路中数控系统、驱动、主轴变频、电动机之间的相互连线和工作关系。图5.1数控机床电气组成结构框图第五章数控机床电气控制线路1数控车床的机械部分比同规格的普通车床更为紧凑简洁。主轴传动为一级传动,去掉了普通机床主轴变速齿轮箱，采用了变频器实现主轴无级调速。进给移动装置采用滚珠丝杠，传动

2、效率高、精度高、摩擦力小。第一节数控车床电气控制线路2一般经济型数控车床的进给均采用步进电动机，进给电动机的运动由NC装置实现信号控制。数控车床的刀架能自动转位。换刀电动机有步进、直流和异步电动机之分，这些电动刀架的旋转、定位均由NC数控装置发出信号，控制其动作。而其他的冷却、液压等电气控制跟普通机床差不多。现以经济型CK0630型数控车床为例，说明普通数控车床的电气控制线路的原理。1.1数控车床的主要工作情况3机械主要性能指标：1、主轴转速80～2000r/min；2、主轴电动机功率1.5kW；3、最小设置量X轴0.005mm,Z轴0.001mm;4、自动

3、回转刀架八工位。1.2CK0630型数控车床的性能指标4电气主要性能指标：1、输入电源3～380V；2、标准ISO指令编程；3、机床回零功能；4、具有螺纹加工功能；5、机床硬限位，报警解除功能；6、主轴无级调速，主轴正反转控制；7、手动/自动换,3位编码刀号或４～８位非编码刀号刀架；8、冷却开关控制。5如图5.2及图5.3所示为数控车床电气组成总框图和机床电气控制线路的原理图。图5.2数控车床电气组成总框图图5.2数控车床电气组成总框图1.3数控车床电气控制线路分析6图5.3数控车床电气控制线路原理图（a）主电路　（b）电气控制回路7图5.2为数控车床组成结

4、构总框图包括数控装置(CNC),机床控制电气X、Z轴进给驱动，电动机主轴变频器，刀架电动机控制，冷却控制及其他信号控制电路组成。图5.3为数控车床电气控制线路原理图图5.3（a）为主电路图，分别控制主轴电动机、刀架电动机及冷却泵。图5.3（b）为电气控制回路。包括数控系统的接口、变频器、步进驱动、刀架控制等电路。8数控系统（又称数控装置）跟外界输入、输出信号的交换都是经过处理的，其中输入、输出信号经过了光电隔离措施，如图5.4所示为输入、输出的接口原理图。图5.4数控系统内部I/O接口原理图图5.4(a)开关量输入接口原理(b)开关量输出接口原理1.3.1数

5、控系统9图5.4（a）中，当输入电压IN为14～24V时,CNC认定输入是“１”状态，当输入电压IN为０～８V时,CNC认定输入是“０”状态。图5.4(b)为CNC输出接口电路,当输出“１”时,光耦导通,OUT输出导通；当输出为“０”时，OUT输出截止。CNC系统分别有主轴编码器接口、轴控制接口、开关量输入接口、操作面板按钮输出接口等，经济型数控车床选用了数控装置（HN-100T），其接口的说明如下：101、主轴编码器反馈信号接口P1：CNC９芯连接器引脚定义如图5.5所示。Z为主轴编码器的输入脉冲，A、B为主轴编码器的码道脉冲。A、B两信号有90°的相位差

6、。图5.5数控系统编码器接口P1112、轴控制接口P2:轴控制接口P2可用来控制X轴、Z轴步进电动机的运动和主轴的转速。其引脚定义如图5.6所示。图5.6进给轴和主轴控制信号接口P2P2口可根据不同的连接方式而得到电平或电流输出信号。（1）当系统参数P1（1）=0时，D1=ZCW；D3=ZCCW；D2=XCW；D4=XCCW。12CW—电动机正转脉冲（负脉冲），CCW为高电平。CCW—电动机反转脉冲（负脉冲），CW为高电平。它们与步进驱动的相应端子连接，可驱使X、Z轴步进电动机顺时针或逆时针旋转。（2）当系统参数P1（1）=1时，D1=ZCP；D3=ZDIR

7、；D2=XCP；D4=XDIR。DIR—电动机方向信号，高电平正转，低电平反转。CP—电动机运转脉冲（负脉冲），每一脉冲对应步进电动机进给一步。脉冲信号波形如图5.7所示。13图5.7脉冲信号波形图（a）双脉冲信号波形图　（b）单脉冲信号波形图143、开关量输入输出接口P3：P3口的各类信号如图5.8所示。其中P3口的O1～O9输出端输出信号均为低电平有效。图5.8开关量输入轴出信号接口P315随着电力电子的发展,现在对主轴三相异步电动机的无级调速控制技术已相当成熟,变频器的应用越来越广泛,前面已经对变频器原理作了介绍,这里主要介绍数控系统对变频器的控制。变

8、频器以三菱变频器为例。1、变频器功能说明：图5.9为