《机床电气控制》第十讲 数控

数控机床的的的工作原理和组成 数控:是指用数字信息控制机械运动 数控系统 数控单元 伺服驱动电器控制 主要应用于: 机床、自动线、机器人、火炮、雷达跟踪等自动 化设备

主要应用于： 机床、自动线、机器人、火炮、雷达跟踪等自动 化设备 一、数控机床的的的工作原理和组成 数控：是指用数字信息控制机械运动 数控单元 伺服驱动 电器控制 数控系统

驱动电源, 数控系统 步进电机,伺 伺服电源, 服电机,带动 功率放大 机床本体 操作系统 显示器 插位 零件 操纵键盘 驱动 补置接 电动机 图样 编制 接 主运控 床 口 控 算制 检测 变频器 本 NC 制 体 程序介质 主轴 系 可 电动机 编接 程 口 统 控 ATc刀具自动交换 制 器 辅^PC工件自动交换 计算机 PLC CAD/CAM 强 液压系统 电 控 润滑装置 制 切削液装置 柜 PLC主要完成与逻辑预算有关的 置]排屑装置 些动作及动作顺序控制,没有 过载与限位保护 轨迹上的具体要求 电源 标准型 数控机床的主要组成部分与基本工作过程的示意框图

NC 步进电机，伺 服电机，带动 机床本体 驱动电源， 伺服电源， 功率放大 变频器 标准型 PLC主要完成与逻辑预算有关的 一些动作及动作顺序控制，没有 轨迹上的具体要求

(1)输入输出装置 输入输出装置主要用于零件加工程序的编制、存储、打印和显示或 是机床的加工的信息的显示等。简单的输入输出装置只包括键盘和若 干个数码管,较高级的系统一般配有CRT显示器和液晶显示器。一般 的输入输出装置除了人机对话编程键盘和CR显示器外,还有纸带阅 读机、磁带机或磁盘,高级的输入输岀装置还包括自动编程机或 CAD/CAM系统。 (2)数控装置(数控系统的核心) 1、插补运算和位置控制:根据输入的数据段插补出理想的运动轨迹, 然后输出到执行部件(伺服单元、驱动装置和机床),加工出所需要 的零件。 2、可编程控制器控制:PLC主要完成与逻辑预算有关的一些动作及 动作顺序控制,没有轨迹上的具体要求,它接受数控装置的控制代码 M(辅助功能)、S(主轴转速)、T(选刀、换刀)等顺序动作信息 对其进行译码,转换成对应的控制信号,控制辅助装置完成机床相应 的开关动作,如工件的装夹、刀具的更换、冷却液的开关等一些辅助 动作;它还机床操作面板的指令,一方面直接控制机床动作,另一方 面将指令送往数控装置用于加工过程的控制

（1）输入输出装置 输入输出装置主要用于零件加工程序的编制、存储、打印和显示或 是机床的加工的信息的显示等。简单的输入输出装置只包括键盘和若 干个数码管，较高级的系统一般配有CRT显示器和液晶显示器。一般 的输入输出装置除了人机对话编程键盘和CRT显示器外，还有纸带阅 读机、磁带机或磁盘，高级的输入输出装置还包括自动编程机或 CAD/CAM系统。 （2）数控装置(数控系统的核心) 1、插补运算和位置控制：根据输入的数据段插补出理想的运动轨迹， 然后输出到执行部件（伺服单元、驱动装置和机床），加工出所需要 的零件。 2、可编程控制器控制：PLC主要完成与逻辑预算有关的一些动作及 动作顺序控制，没有轨迹上的具体要求，它接受数控装置的控制代码 M（辅助功能）、S（主轴转速）、T（选刀、换刀）等顺序动作信息， 对其进行译码，转换成对应的控制信号，控制辅助装置完成机床相应 的开关动作，如工件的装夹、刀具的更换、冷却液的开关等一些辅助 动作；它还机床操作面板的指令，一方面直接控制机床动作，另一方 面将指令送往数控装置用于加工过程的控制

(3)伺服单元和驱动装置 伺服单元接受来自数控装置的进给指令,经变换和放大后通过驱 动装置转变成机床工作台的位移和速度。根据接受指令的不同伺服单 元有脉冲式和模拟式之分,而模拟式伺服单元按电源种类又分为直流 伺服单元和交流伺服单元。 驱动装置有步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机。从某种意乂上 说,数控杋床功能强弱主要取决于薮控装置,性能的好坏主要取决于 伺服驱动系统 (4)主传动系统 它是机床切削加工时传递转矩的主要部件之一。一般分为齿轮有 级变速和电气无级调速两种类型。主要由主轴驱动控制系统、主轴电 动机以及主轴机械传动机构等组成 现在绝大多数数控机床均采用鼠笼式感应交流异步电动机配矢量 变换变频调速的主轴驱动系统

（3）伺服单元和驱动装置 伺服单元接受来自数控装置的进给指令，经变换和放大后通过驱 动装置转变成机床工作台的位移和速度。根据接受指令的不同伺服单 元有脉冲式和模拟式之分，而模拟式伺服单元按电源种类又分为直流 伺服单元和交流伺服单元。 驱动装置有步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机。从某种意义上 说，数控机床功能强弱主要取决于数控装置，性能的好坏主要取决于 伺服驱动系统。 （4）主传动系统 它是机床切削加工时传递转矩的主要部件之一。一般分为齿轮有 级变速和电气无级调速两种类型。主要由主轴驱动控制系统、主轴电 动机以及主轴机械传动机构等组成。 现在绝大多数数控机床均采用鼠笼式感应交流异步电动机配矢量 变换变频调速的主轴驱动系统

(5)强电控制柜 它主要用来安装机床强电控制的各种电气元器件,由各种中间 继电器、接触器、变压器、电源开关、接线端子和各类电气保护元 器件等构成。 (6)辅助装置 主要包括ATC刀具自动交换机构、APC件自动交换机构、工件夹 紧放松机构、回转工作台、液压控制系统、润滑装置、切削液装置、 排屑装置、过载与限位保护功能等部分。机床加工功能与类型不同, 所包含的部分也不同。 (7)机床本体 它指的是数控机床机械结构实体。它与传统的普通机床相比较,同 样由主传动机构、进给传动机构、工作台、床身以及立柱等部分组成, 但数控机床的整体布局、外观与普通机床有很大不同

（5）强电控制柜 它主要用来安装机床强电控制的各种电气元器件，由各种中间 继电器、接触器、变压器、电源开关、接线端子和各类电气保护元 器件等构成 。 （6）辅助装置 主要包括ATC刀具自动交换机构、APC件自动交换机构、工件夹 紧放松机构、回转工作台、液压控制系统、润滑装置、切削液装置、 排屑装置、过载与限位保护功能等部分。机床加工功能与类型不同， 所包含的部分也不同。 （7）机床本体 它指的是数控机床机械结构实体。它与传统的普通机床相比较，同 样由主传动机构、进给传动机构、工作台、床身以及立柱等部分组成， 但数控机床的整体布局、外观与普通机床有很大不同

世纪星CNC系统面板 华中数控世纪里H021 行工8:8+‖昼三平 互字MKY11:82堅的 99.89 急停 码E-摇示程所了空 v 国国回回国国国a回国洲园回

世纪星CNC系统面板

HC2000 a 口 轴2·VR3随3 数控装置 级网步主轴,手 +ITY GDGD+sV HNC HNCI OUTPUT HNC

数控装置

系统外部 系统内部

系统外部 系统内部

西门子接触器} 空气不幽儡陽圆 保护继电 三三绉 TRAEgER 步进电机驱动单元 开门匮地开关, ZJK7532A电控柜内部结构

ZJK7532A电控柜内部结构 西门子接触器 保护继电器 步进电机驱动单元 空气开关 开门断电开关