《數(shù)控機(jī)床電器及PLC控制技術(shù)（第3版）》課件 第六章 典型數(shù)控機(jī)床電氣

典型數(shù)控機(jī)床電氣與PLC控制第六章1

機(jī)床電氣控制電路的設(shè)計(jì)2數(shù)控機(jī)床電氣控制電路設(shè)計(jì)原則3數(shù)控機(jī)床電氣設(shè)計(jì)的一般內(nèi)容5XK714A數(shù)控銑床電氣控制電路6100-T型數(shù)控系統(tǒng)及其在CJK0630數(shù)控車床上的應(yīng)用4TK1640數(shù)控車床電氣控制電路6.1機(jī)床電氣控制電路的設(shè)計(jì)6.1.1機(jī)床電氣控制電路的設(shè)計(jì)方法按工藝要求提出的起動(dòng)、制動(dòng)、反向和調(diào)速等要求設(shè)計(jì)主電路。根據(jù)所設(shè)計(jì)出的主電路，設(shè)計(jì)控制電路的基本環(huán)節(jié)，即滿足設(shè)計(jì)要求的起動(dòng)、制動(dòng)、反向和調(diào)速等基本控制環(huán)節(jié)。綜合審查，仔細(xì)檢查電氣控制電路動(dòng)作是否正確關(guān)鍵環(huán)節(jié)可做必要實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步完善和簡化電路。分析電路工作中可能出現(xiàn)的故障，加入必要的保護(hù)環(huán)節(jié)。6.1.2機(jī)床電氣控制電路的設(shè)計(jì)實(shí)例下面列舉某數(shù)控車床的部分電氣原理圖，并簡單分析電路圖原理。圖6-9~圖6-11所示是某數(shù)控車床的部分電氣原理圖。機(jī)床動(dòng)力電路圖

機(jī)床交流控制電路圖機(jī)床電源電路圖6.2數(shù)控機(jī)床電氣控制電路設(shè)計(jì)原則6.2.1電氣控制電路設(shè)計(jì)原則最大限度地實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)和工藝的要求保證數(shù)控機(jī)床穩(wěn)定、可靠運(yùn)行便于組織生產(chǎn)、降低生產(chǎn)成本、保證產(chǎn)品質(zhì)量保證安全6.2.2數(shù)控系統(tǒng)功能的選擇加工軌跡顯示功能的選擇該功能用于模擬零件的加工過程，顯示真實(shí)刀具在毛坯上的切削路徑，可以分別選擇直角坐標(biāo)系中的兩個(gè)不同平面，也可以選擇不同視角的三維立體。數(shù)據(jù)存儲與傳輸功能通過這一功能可以將系統(tǒng)中已經(jīng)調(diào)試完畢的加工程序存入存儲器中存檔，也可以將在其他計(jì)算機(jī)中生成的加工程序存入該系統(tǒng)，也可以通過它來做各種機(jī)床數(shù)據(jù)的備份和存儲，這些會給編程和操作人員帶來很大方便。6.2.1電氣控制電路設(shè)計(jì)原則剛性加工螺紋功能的選擇加工螺紋是數(shù)控機(jī)床的一項(xiàng)常用功能，采用不同方式成本不同。剛性加工螺紋必須采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)主軸，不僅要求在主軸上增加一個(gè)位置傳感器，還對主軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的間隙和慣量都有嚴(yán)格要求，其電氣設(shè)計(jì)和調(diào)整也有一定的工作量.網(wǎng)絡(luò)數(shù)控功能的選擇網(wǎng)絡(luò)數(shù)控技術(shù)是各種先進(jìn)制造技術(shù)的基本單元，為各種先進(jìn)制造環(huán)境提供基本的技術(shù)基礎(chǔ)，如遠(yuǎn)程制造、遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程維護(hù)等。6.3數(shù)控機(jī)床電氣設(shè)計(jì)的一般內(nèi)容1、擬定電氣設(shè)計(jì)任務(wù)書（技術(shù)條件）2、確定電氣傳動(dòng)控制方案，選擇電動(dòng)機(jī)3、設(shè)計(jì)電氣控制原理圖4、選擇電氣元件，并制定電氣元件明細(xì)表機(jī)床電氣設(shè)計(jì)應(yīng)包括以下內(nèi)容：5、設(shè)計(jì)操作臺、電氣柜及非標(biāo)準(zhǔn)電氣元件6、設(shè)計(jì)機(jī)床電氣設(shè)備布置總圖、電氣安裝圖，以及電氣接線圖7、編寫電氣說明書和使用操作說明書。6.4TKl640型數(shù)控車床電氣控制電路6.4.1機(jī)床電氣控制電路的設(shè)計(jì)方法分析主回路分析控制電路分析輔助電路分析連鎖與保護(hù)環(huán)節(jié)總體檢查6.4.1機(jī)床電氣控制電路的設(shè)計(jì)方法6.4.2TK1640數(shù)控車床TK1640數(shù)控車床是我國寶雞機(jī)床廠研發(fā)的產(chǎn)品，采用主軸變頻調(diào)速、三檔無級變速和HNC-21T車床數(shù)控系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)機(jī)床的兩軸聯(lián)動(dòng)。機(jī)床配有四工位刀架，可滿足不同需要的加工；具有可開閉的半防護(hù)門，可確保操作人員的安全。6.4.3電氣控制電路TK1640電氣控制設(shè)備主要器件機(jī)床的運(yùn)動(dòng)及控制要求正如前述,TK1640數(shù)控車床主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由5.5KW變頻主軸電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn),與機(jī)械變速配合得到低速、中速和高速三段范圍的無級變速。Z軸、X軸的運(yùn)動(dòng)由交流伺服電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)滾珠絲杠實(shí)現(xiàn),兩軸的聯(lián)動(dòng)由數(shù)控系統(tǒng)控制。加工螺紋由光電編碼器與交流伺服電動(dòng)機(jī)配合實(shí)現(xiàn)。除上述運(yùn)動(dòng)外,還有電動(dòng)刀架的轉(zhuǎn)位,冷卻電動(dòng)機(jī)的啟、停等。6.4.3電氣控制電路TK1640強(qiáng)電回路TK1640電源回路圖控制電路分析TK1640交流控制回路圖（1）主軸電機(jī)的控制（2）刀架電機(jī)的控制當(dāng)有手動(dòng)換刀或自動(dòng)換刀指令時(shí)，經(jīng)過系統(tǒng)處理轉(zhuǎn)變?yōu)榈段恍盘枺@時(shí)PLC輸出Y06有效，KA6繼電器線圈通電，繼電器觸點(diǎn)閉合，KM4交流接觸器線圈通電，交流接觸器主觸點(diǎn)吸合，刀架電機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)PLC輸入點(diǎn)檢測到指令刀具所對應(yīng)的刀位信號時(shí)，PLC輸出Y06有效撤銷，刀架電機(jī)正轉(zhuǎn)停止；接著PLC輸出Y07有效，KA7繼電器線圈通電，繼電器觸點(diǎn)閉合，KM5交流接觸器線圈通電，交流接觸器主觸點(diǎn)吸合，刀架電機(jī)反轉(zhuǎn)。（3）冷卻電機(jī)控制當(dāng)有手動(dòng)或自動(dòng)冷卻指令時(shí)，PLC輸出Y05有效，KA8繼電器線圈通電，繼電器觸點(diǎn)閉合，KM6交流接觸器線圈通電，交流接觸器主觸點(diǎn)吸合，冷卻電機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)冷卻泵工作。6.5XK714A型銑床電氣控制電路6.5.1XK714A數(shù)控銑床當(dāng)XK714A數(shù)控銑床采用變頻主軸，X、Y、Z三向進(jìn)給均由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠。機(jī)床采用HNC-21M數(shù)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)；根據(jù)用戶要求，可提供數(shù)控轉(zhuǎn)臺，實(shí)現(xiàn)四坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)；系統(tǒng)具有漢字顯示、三維圖形動(dòng)態(tài)仿真、雙向式螺距補(bǔ)償、小線段高速插補(bǔ)功能和軟、硬盤、RS232、網(wǎng)絡(luò)等多種程序輸入功能；并具有獨(dú)有的大容量程序加工功能，在不需要DNC的情況下，可直接加工大型復(fù)雜型面零件。機(jī)床主要由底座、立柱、工作臺、主軸箱、電氣控制柜、CNC系統(tǒng)、冷卻、潤滑等部分組成。機(jī)床的立柱、工作臺部分安裝在底座上，主軸箱通過連接座在立柱上移動(dòng)。其它各部件自成一體與底座組成整機(jī)。XK714A數(shù)控銑床的組成6.5.2電氣控制電路主回路分析電源電路分析控制電路XK714A強(qiáng)電回路圖主回路分析XK714A電源回路圖電源電路分析控制電路分析主軸電機(jī)的控制冷卻電機(jī)控制換刀控制XK714A交流控制回路圖交流控制回路XK714A直流控制回路圖直流控制回路6.5100-T型數(shù)控系統(tǒng)及其在CJK0630A車床上的應(yīng)用6.6.1100-T型數(shù)控系統(tǒng)該數(shù)控系統(tǒng)采用一體化結(jié)構(gòu)，操作面板、電源、CNC控制電路以及步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路全部安裝在一個(gè)控制箱中。在操作面板上裝有4排LED數(shù)碼管顯示器；在顯示器右邊有25個(gè)編輯鍵，7個(gè)狀態(tài)鍵，7個(gè)控制鍵。在控制箱后面板上，裝有交流220V電源插座、螺紋插座、T功能插座、M.S功能插座、X電機(jī)插座和Z電機(jī)插座。6.6.2

傳動(dòng)結(jié)構(gòu)和控制原理CJK0630A數(shù)控車床是具有兩軸聯(lián)動(dòng)功能的教學(xué)型數(shù)控車床，其結(jié)構(gòu)比較簡單，傳動(dòng)系統(tǒng)如圖6-25所示。該數(shù)控車床的主軸由3KW交流異步電動(dòng)機(jī)M1驅(qū)動(dòng)，手動(dòng)分檔變速；在主軸的尾端裝有主軸編碼器G1，用于實(shí)現(xiàn)螺紋加工。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)采用步進(jìn)電機(jī)M4、M5驅(qū)動(dòng)，SQ1～SQ4分別為X軸和Y軸的正負(fù)向限位開關(guān)。該機(jī)床采用四工位刀架，M3為刀架電機(jī)，T1～T4為四個(gè)刀位檢測開關(guān)。M2為冷卻液水泵電機(jī)。CJK0630A數(shù)控車床機(jī)械傳動(dòng)圖6.6.3控制電路工作原理共有三臺交流異步電動(dòng)機(jī)，兩臺步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。由于該機(jī)床的輔助動(dòng)作比較簡單，其輔助動(dòng)作的控制采用繼電器邏輯實(shí)現(xiàn)。只需要用少量的接觸器、繼電器元件，配合數(shù)控系統(tǒng)接口邏輯，即可實(shí)現(xiàn)輔助動(dòng)作的控制。T1、T2、T3、T4是四個(gè)刀具位置檢測開關(guān)（或霍爾傳感器），分別接CNC裝置T功能插座的刀位信號輸入端T10、T20、T30、T40。兩個(gè)坐標(biāo)的正向限位開關(guān)SQ1、SQ3串聯(lián)后接CNC裝置的正限位輸入端；兩個(gè)坐標(biāo)的負(fù)向限位開關(guān)S