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数控机床电气概述数控机床的认识 NCNC是是Numerical ControlNumerical Control（数值控制装置）的缩写。是自动地控制机床的工作台，刀架（数值控制装置）的缩写。是自动地控制机床的工作台，刀架 号等位置和速号等位置和速度的装置。度的装置。NCNC以前是由晶体管、以前是由晶体管、ICIC等电子元件构成的。等电子元件构成的。随着微型计算机的出现，由它组成了随着微型计算机的出现，由它组成了NCNC并进一步商品化，把这种并进一步商品化，把这种NCNC称为称为CNCCNC（Computerized Computerized Numerical ControlNumerical Control）。）。CNCCNC的第一个的第一个C C是内装计算机的意思。是内装计算机的意思。2020/12/272数控机床的认识 数控机床特指那些只能完成车、铣、镗、磨、钻等单一工序的数控机床。数控机床特指那些只能完成车、铣、镗、磨、钻等单一工序的数控机床。在类型上可分为：在类型上可分为：数控车床（数控车床（CNCCNC车床）车床）数控铣床（数控铣床（CNCCNC加工中心）加工中心）数控镗床数控镗床数控磨床数控磨床数控钻床等等。数控钻床等等。2020/12/273CNC加工中心 NC NC加工中心其实就是内装计算机、备有自加工中心其实就是内装计算机、备有自动换刀装置的数控机床，其控制系统能控动换刀装置的数控机床，其控制系统能控制机床自动换刀，连续地按一定程序对各制机床自动换刀，连续地按一定程序对各个加工面自动地完成铣削、镗削、钻孔、个加工面自动地完成铣削、镗削、钻孔、攻丝等多工序加工的数控机床。攻丝等多工序加工的数控机床。2020/12/274CNC车床 CNC CNC车床也是内装计算机、备有自动换刀车床也是内装计算机、备有自动换刀装置的数控机床，其控制系统能控制机床装置的数控机床，其控制系统能控制机床自动换刀，连续地按一定程序对各个加工自动换刀，连续地按一定程序对各个加工面自动地完成车削加工的数控机床。面自动地完成车削加工的数控机床。2020/12/275数控机床的主要性能指标定位精度：定位精度是机床工作台等移动部件在确定的终点所能达到的实际位置的精度。其误差是机床定位精度：定位精度是机床工作台等移动部件在确定的终点所能达到的实际位置的精度。其误差是机床的定位误差。的定位误差。重复定位精度：指在同一台数控机床上，应用相同的程序相同的代码加工一批零件所能达到的连续结果重复定位精度：指在同一台数控机床上，应用相同的程序相同的代码加工一批零件所能达到的连续结果的一致程度。其误差为重复定位误差。的一致程度。其误差为重复定位误差。分度精度：分度精度是指分度工作台在分度时，理论要求回转的角度值和实际的角度的差值。其误差为分度精度：分度精度是指分度工作台在分度时，理论要求回转的角度值和实际的角度的差值。其误差为分度误差。分度误差。分辨率与脉冲当量：是指数控机床所能反映到的机床移动部件上的最小移动量。即最小脉冲当量。分辨率与脉冲当量：是指数控机床所能反映到的机床移动部件上的最小移动量。即最小脉冲当量。2020/12/276数控装置逻辑图光电阅读机译码器 输出装置伺服系统MT存储器主控制器显示器检测装置NC程序运算器2020/12/277数控机床的构成 2020/12/2782020/12/279数控机床的组成数控机床的组成输入输入/输出设备输出设备CNC装置可编程控制器(PLC)伺服单元驱动装置(执行机构)电气控制装置辅助装置机床本体测量装置键盘、磁盘机等。键盘、磁盘机等。可用串行通信的方式输入。可用串行通信的方式输入。配有配有CRTCRT显示器或点阵式液晶显示器，可显示器或点阵式液晶显示器，可显示较丰富的信息，并能显示图形。显示较丰富的信息，并能显示图形。2020/12/2710数控机床的组成数控机床的组成输入输入/输出设备输出设备CNCCNC装置装置可编程控制器可编程控制器(PLC)(PLC)伺服单元伺服单元驱动装置驱动装置(执行机构执行机构)电气控制装置电气控制装置辅助装置辅助装置机床本体机床本体测量装置测量装置CNCCNC系统的核心。系统的核心。主要包括微处理器主要包括微处理器CPUCPU、储存器、局部总、储存器、局部总线、外围逻辑电路以及与线、外围逻辑电路以及与CNCCNC系统的其它系统的其它组成部分联系的接口等。组成部分联系的接口等。CNCCNC系统完全由软件处理数字信息，因而系统完全由软件处理数字信息，因而具有真正的柔性化，可处理逻辑电路难以具有真正的柔性化，可处理逻辑电路难以处理的复杂信息，使数字控制系统的性能处理的复杂信息，使数字控制系统的性能大大提高。大大提高。2020/12/2711数控机床的组成数控机床的组成输入输入/输出设备输出设备CNCCNC装置装置可编程控制器可编程控制器(PLC)(PLC)伺服单元伺服单元驱动装置驱动装置(执行机构执行机构)电气控制装置电气控制装置辅助装置辅助装置机床本体机床本体测量装置测量装置一种以微处理器为基础的通用型自动控制一种以微处理器为基础的通用型自动控制装置，专为在工业环境下应用而设计。装置，专为在工业环境下应用而设计。分内装型分内装型(集成型集成型)和外装型和外装型(独立型独立型)。2020/12/2712数控机床的组成数控机床的组成输入/输出设备CNC装置可编程控制器(PLC)伺服单元驱动装置(执行机构)电气控制装置辅助装置机床本体测量装置是是CNCCNC和机床本体的联系环节，它把来自和机床本体的联系环节，它把来自CNCCNC装置的微弱指令信号放大成控制驱动装置的微弱指令信号放大成控制驱动装置的大功率信号。装置的大功率信号。根据接收指令不同，可分脉冲式和模拟式。根据接收指令不同，可分脉冲式和模拟式。模拟式按电源种类可分直流伺服单元和交模拟式按电源种类可分直流伺服单元和交流伺服单元。流伺服单元。2020/12/2713数控机床的组成数控机床的组成输入输入/输出设备输出设备CNCCNC装置装置可编程控制器可编程控制器(PLC)(PLC)伺服单元伺服单元驱动装置驱动装置(执行机构执行机构)电气控制装置电气控制装置辅助装置辅助装置机床本体机床本体测量装置测量装置把经放大的指令信号变为机械运动，通过把经放大的指令信号变为机械运动，通过简单的机械连接部件驱动机床，使工作台简单的机械连接部件驱动机床，使工作台精确定位或按规定的轨迹作严格的相对运精确定位或按规定的轨迹作严格的相对运动，最后加工出图纸所要求的零件。动，最后加工出图纸所要求的零件。和伺服单元相对应，驱动装置有步进电机、和伺服单元相对应，驱动装置有步进电机、直流伺服电机、交流伺服电机等。直流伺服电机、交流伺服电机等。2020/12/2714数控机床的组成数控机床的组成输入/输出设备CNC装置可编程控制器(PLC)伺服单元驱动装置(执行机构)电气控制装置辅助装置机床本体测量装置合称伺服驱动系统合称伺服驱动系统机床工作的动力装置，机床工作的动力装置，CNCCNC装置的指令要装置的指令要靠伺服驱动系统付诸实施。靠伺服驱动系统付诸实施。从某种意义上说，数控机床功能的强弱主从某种意义上说，数控机床功能的强弱主要取决于要取决于CNCCNC装置，而数控机床性能的好装置，而数控机床性能的好坏主要取决于伺服驱动系统。坏主要取决于伺服驱动系统。2020/12/2715数控机床的组成数控机床的组成输入输入/输出设备输出设备CNCCNC装置装置可编程控制器可编程控制器(PLC)(PLC)伺服单元伺服单元驱动装置驱动装置(执行机构执行机构)电气控制装置电气控制装置辅助装置辅助装置机床本体机床本体测量装置测量装置CNCCNC机床由于切削用量大、连续加工发热机床由于切削用量大、连续加工发热量大等因素对加工精度有一定影响，加之量大等因素对加工精度有一定影响，加之在加工中是自动控制，不能像在普通机床在加工中是自动控制，不能像在普通机床上那样由人工进行调整、补偿，所以其设上那样由人工进行调整、补偿，所以其设计要求比普通机床更严格，制造要求更精计要求比普通机床更严格，制造要求更精密，采用了许多新的加强刚性、减小热变密，采用了许多新的加强刚性、减小热变形、提高精度等方面的措施。形、提高精度等方面的措施。2020/12/2716数控机床的组成数控机床的组成输入/输出设备CNC装置可编程控制器(PLC)伺服单元驱动装置(执行机构)电气控制装置辅助装置机床本体机床本体测量装置测量装置又称反馈元件。又称反馈元件。安装在机床的工作台或丝杠上，相当于普通机床的刻度安装在机床的工作台或丝杠上，相当于普通机床的刻度盘和人的眼睛，把机床工作台的实际位移转变成电信号盘和人的眼睛，把机床工作台的实际位移转变成电信号反馈给反馈给CNCCNC装置，供装置，供CNCCNC装置与指令值比较产生误差信号，装置与指令值比较产生误差信号，以控制机床向消除该误差的方向移动。以控制机床向消除该误差的方向移动。高性能数控机床的重要组成部分。高性能数控机床的重要组成部分。由测量装置和显示环节构成的数显装置，可以在线显示由测量装置和显示环节构成的数显装置，可以在线显示机床移动部件的坐标值，大大提高工作效率和工件的加机床移动部件的坐标值，大大提高工作效率和工件的加工精度。工精度。2020/12/2717数控机床的分类数控机床的分类分类方法机床类型按坐标轴一般数控机床加工中心多坐标系统控制特点点位控制 直线控制 轮廓控制有无测量装置开环半闭环闭环功能水平经济型普及型高级型2020/12/2718数控系统控制特点可分为数控系统控制特点可分为:点位控制点位控制直线控制直线控制轮廓控制（连轮廓控制（连续轨迹控制）续轨迹控制）只控制刀具或工作台从一点移至另一点的准只控制刀具或工作台从一点移至另一点的准确定位，然后进行定点加工，而点与点之间确定位，然后进行定点加工，而点与点之间的路径不需控制。的路径不需控制。如：数控钻床、数控镗床、数控坐标镗床如：数控钻床、数控镗床、数控坐标镗床2020/12/2719数控系统控制特点点位控制点位控制直线控制直线控制轮廓控制（连轮廓控制（连续轨迹控制）续轨迹控制）除控制直线轨迹的起点和终点的准确定位外，除控制直线轨迹的起点和终点的准确定位外，还要控制在这两点之间以指定的进给速度进还要控制在这两点之间以指定的进给速度进行直线切削行直线切削如：平面铣削用的数控铣床、阶梯轴车削和如：平面铣削用的数控铣床、阶梯轴车削和磨削用的数控车床、数控磨床等磨削用的数控车床、数控磨床等2020/12/2720 数控系统控制特点点位控制点位控制直线控制直线控制轮廓控制（连轮廓控制（连续轨迹控制）续轨迹控制）能够连续控制两个或两个以上坐标方向的联合运能够连续控制两个或两个以上坐标方向的联合运动。动。为使刀具按规定的轨迹加工工件的曲线轮廓，数为使刀具按规定的轨迹加工工件的曲线轮廓，数控装置具有插补运算的功能，使刀具的运动轨迹控装置具有插补运算的功能，使刀具的运动轨迹以最小的误差逼近规定的轮廓曲线，并协调各坐以最小的误差逼近规定的轮廓曲线，并协调各坐标方向的运动速度，以便在切削过程中始终保持标方向的运动速度，以便在切削过程中始终保持规定的进给速度。规定的进给速度。如：能加工曲面用的数控铣床、数控车床、数控如：能加工曲面用的数控铣床、数控车床、数控磨床、加工中心等磨床、加工中心等2020/12/2721按照伺服系统的类型可分为按照伺服系统的类型可分为开环伺服机构开环伺服机构半闭环伺服机构半闭环伺服机构全闭环伺服机构全闭环伺服机构由步进电机驱动线路和步进电机组成。每由步进电机驱动线路和步进电机组成。每一脉冲信号使步进电机转动一定的角度，一脉冲信号使步进电机转动一定的角度，通过滚珠丝杠推动工作台移动一定的距离。通过滚珠丝杠推动工作台移动一定的距离。没有检测反馈装置。没有检测反馈装置。控制精度取决于步进电机和丝杠的精度。控制精度取决于步进电机和丝杠的精度。比较简单，工作稳定，易掌握使用，但精比较简单，工作稳定，易掌握使用，但精度和速度的提高受到限制。度和速度的提高受到限制。2020/12/2722伺服系统的类型伺服系统的类型开环伺服机构开环伺服机构半闭环伺服机构半闭环伺服机构全闭环伺服机构全闭环伺服机构由比较线路、伺服放大线路、伺服马达、速度检测由比较线路、伺服放大线路、伺服马达、速度检测器和位置检测器组成。器和位置检测器组成。位置检测器装在丝杠或伺服马达的端部，利用丝杠位置检测器装在丝杠或伺服马达的端部，利用丝杠的回转角度间接测出工作台的位置。的回转角度间接测出工作台的位置。所能达到的精度、速度、和动态特性优于开环伺服所能达到的精度、速度、和动态特性优于开环伺服机构，为大多数中小型数控机床所采用。机构，为大多数中小型数控机床所采用。因信号易检测、闭环中要素少、系统单纯，使其控因信号易检测、闭环中要素少、系统单纯，使其控制稳定，而易设计成反应快的伺服系统。制稳定，而易设计成反应快的伺服系统。2020/12/2723伺服系统的类型伺服系统的类型开环伺服机构开环伺服机构半闭环伺服机构半闭环伺服机构全闭环伺服机构全闭环伺服机构工作原理和组成同半闭环。工作原理和组成同半闭环。位置检测器安装在工作台上，可直接测出位置检测器安装在工作台上，可直接测出工作台的实际位置。工作台的实际位置。反馈精度高于半闭环控制。反馈精度高于半闭环控制。掌握调试的难度较大。掌握调试的难度较大。常用于高精度和大型数控机床。常用于高精度和大型数控机床。2020/12/2724不同伺服系统的比较CNC输出位置控制单元速度控制执行电动机工作台测量反馈单元半闭环编码器闭环光栅尺数控程序编码器和光栅尺是一种位置检测元件是数控机床的一种重要的组成部分它的主要作用是检测位移量并发出反馈信号与数控装置与数控装置发出的指令信号相比较若有偏差，经放大后控制执行部件使其向着消除偏差的方向运动直到偏差为零位止。2020/12/2725数控机床的特点数控机床的特点适应性强适应性强加工质量稳定加工质量稳定生产效率高生产效率高加工精度高加工精度高减轻劳动强度减轻劳动强度成本高成本高要求管理和操作人员素质高要求管理和操作人员素质高2020/12/2726数控机床的优点数控机床的优点适应性强适应性强加工质量稳定加工质量稳定生产效率高生产效率高加工精度高加工精度高减轻劳动强度减轻劳动强度由于能实现多个坐标的联动，所以能完成复杂型由于能实现多个坐标的联动，所以能完成复杂型面的加工。面的加工。对于可用数学方程式和坐标点表示的形状复杂的对于可用数学方程式和坐标点表示的形状复杂的零件，加工非常方便。零件，加工非常方便。当改变加工零件时，只需要更换零件加工的当改变加工零件时，只需要更换零件加工的NCNC程程序，不必用凸轮、靠模、样板或其它模具等专用序，不必用凸轮、靠模、样板或其它模具等专用工艺装备，且可采用成组技术的成套夹具。因此，工艺装备，且可采用成组技术的成套夹具。因此，生产准备周期短，有利于机械产品的迅速更新换生产准备周期短，有利于机械产品的迅速更新换代。代。2020/12/2727数控机床的优点数控机床的优点适应性强加工质量稳定加工质量稳定生产效率高加工精度高减轻劳动强度对于同一批零件，由于使用同一机床和刀具及对于同一批零件，由于使用同一机床和刀具及同一加工程序，刀具的运动轨迹完全相同，且同一加工程序，刀具的运动轨迹完全相同，且数控机床是根据数控程序自动进行加工，可以数控机床是根据数控程序自动进行加工，可以避免人为的误差，这就保证了零件加工的一致避免人为的误差，这就保证了零件加工的一致性好且质量稳定。性好且质量稳定。2020/12/2728数控机床的优点数控机床的优点适应性强加工质量稳定生产效率高生产效率高加工精度高减轻劳动强度可采用较大的切削量，有效地节省了机动工时。可采用较大的切削量，有效地节省了机动工时。有自动换速、自动换刀和其他辅助操作自动化有自动换速、自动换刀和其他辅助操作自动化等功能，使辅助时间大为缩短，而且无需工序等功能，使辅助时间大为缩短，而且无需工序间的检验与测量间的检验与测量比普通机床的生产率高比普通机床的生产率高3 34 4倍甚至更高倍甚至更高时间利用率时间利用率9090普通机床普通机床303050502020/12/2729数控机床的优点数控机床的优点适应性强适应性强加工质量稳定加工质量稳定生产效率高生产效率高加工精度高加工精度高减轻劳动强度一般在一般在0.0050.0050.1MM0.1MM之间。之间。加工精度不受零件复杂程度的影响，机床传动加工精度不受零件复杂程度的影响，机床传动链的反向齿轮间隙和丝杠的螺距误差等都可以链的反向齿轮间隙和丝杠的螺距误差等都可以通过数控装置自动进行补偿，其定位精度比较通过数控装置自动进行补偿，其定位精度比较高，同时还可以利用数控软件进行精度校正和高，同时还可以利用数控软件进行精度校正和补偿。补偿。友佳机床友佳机床0.005MM0.005MM以内。以内。2020/12/2730数控机床的优点适应性强适应性强加工质量稳定加工质量稳定生产效率高生产效率高加工精度高加工精度高减轻劳动强度减轻劳动强度在输入程序并启动后，就自动地连续加工，直在输入程序并启动后，就自动地连续加工，直至零件加工完毕。简化了工人地操作，使劳动至零件加工完毕。简化了工人地操作，使劳动强度大大降低。强度大大降低。2020/12/2731数控机床的缺点数控机床的缺点初期投资比较大，成本高。初期投资比较大，成本高。要求管理和操作人员素质高。要求管理和操作人员素质高。2020/12/2732数控机床主要部份介绍 底底 座座：整台机床的主体，支撑着机台的所有重量整台机床的主体，支撑着机台的所有重量 2020/12/2733数控机床主要部份介绍 鞍鞍 座座：下面连接着底座，上面连接工作台，用于实现下面连接着底座，上面连接工作台，用于实现Y Y轴移动等功能轴移动等功能 2020/12/2734数控机床主要部份介绍 工作台工作台：下面连接着鞍座，表面摆放工件、夹具及第四轴等，用于实现下面连接着鞍座，表面摆放工件、夹具及第四轴等，用于实现X X轴的移动等功能轴的移动等功能 2020/12/2735数控机床主要部份介绍 立立 柱柱：下面连接底座，硬轨或线轨连接主轴头，下面连接底座，硬轨或线轨连接主轴头，上面固定配重担架、导链条及配重块，侧面还连接上面固定配重担架、导链条及配重块，侧面还连接刀库刀库 2020/12/2736数控机床主要部份介绍 主轴头主轴头：下面与立柱的硬轨或线轨，内部装有主轴，上面还固定主轴马达、主轴松刀装置，用于下面与立柱的硬轨或线轨，内部装有主轴，上面还固定主轴马达、主轴松刀装置，用于实现实现Z Z轴移动、主轴旋转等功能轴移动、主轴旋转等功能 2020/12/2737数控机床主要部分介绍 电气箱电气箱：机台电路的控制中心机台电路的控制中心,由由NCNC控制器、电源供应器、主轴放大器、控制器、电源供应器、主轴放大器、伺服放大器、强电板、转接板、小变伺服放大器、强电板、转接板、小变压器压器等等元气件组成等等元气件组成 2020/12/2738数控机床主要部份介绍 操作箱操作箱：用于控制、执行、监视机床用于控制、执行、监视机床的状态动作的装置，由显示的状态动作的装置，由显示器、操作面板、电源开关器、操作面板、电源开关等等组成等等组成 2020/12/2739数控机床主要部份介绍 风压电磁阀组风压电磁阀组 ：利用风压来控制、实现机床部分功能的装置，利用风压来控制、实现机床部分功能的装置，如刀套上下、主轴夹松刀、主轴旋转吹气如刀套上下、主轴夹松刀、主轴旋转吹气等等功能等等功能 2020/12/2740数控机床主要部份介绍 主轴马达主轴马达 ：受主轴放大器控制受主轴放大器控制,来实现主轴正反转的功能来实现主轴正反转的功能 2020/12/2741数控机床主要部份介绍 伺服马达伺服马达 ：受伺服放大器控受伺服放大器控制，来实现伺服轴制，来实现伺服轴X X、Y Y、Z Z、B B轴移动的功能轴移动的功能 2020/12/2742数控机床主要部份介绍 润滑油马润滑油马 达达 ：用于给丝杆、线轨、硬轨提供润滑油的装置用于给丝杆、线轨、硬轨提供润滑油的装置 2020/12/2743数控机床主要部份介绍 切削液马切削液马 达达 ：用于实现喷切削液的功能的装置，以便提高刀具寿命、工件表面光洁度用于实现喷切削液的功能的装置，以便提高刀具寿命、工件表面光洁度 2020/12/2744数控机床主要部份介绍 液压站马液压站马 达达 ：实现油压控制机械动作的装置，如第四轴夹松、刀塔正反转，尾座进出等等实现油压控制机械动作的装置，如第四轴夹松、刀塔正反转，尾座进出等等 2020/12/2745数控机床主要部份介绍 刀刀 库库 ：实现自动换刀的装置，根据不同的需要，刀具数量分为实现自动换刀的装置，根据不同的需要，刀具数量分为1818、2020、2424等等等等 2020/12/2746数控机床主要部份介绍 排屑机排屑机 ：自动清理铁屑的装置自动清理铁屑的装置 2020/12/2747常用元器件的介绍 NCNC控制器控制器：类似于电脑的主机，可进行处理、计算、转换、输入输出各种信号，以及存储系统资类似于电脑的主机，可进行处理、计算、转换、输入输出各种信号，以及存储系统资料、用户资料料、用户资料等等等等 左:FANUC右:三菱2020/12/2748常用元器件的介绍 电源模块电源模块 ：先将先将3 3相相220V220V的交流电源，整流为的交流电源，整流为2 2相相300V300V直流电直流电源，然后再将源，然后再将300V300V直流电源通过短接铜片传输给下一个伺服直流电源通过短接铜片传输给下一个伺服单元单元 。（提供伺服驱动电源及工作电源）。（提供伺服驱动电源及工作电源）FANUC系统2020/12/2749常用元器件的介绍 伺服放大伺服放大 器器 ：通过伺服马达编码的脉冲信号经伺服放大器放大转变为数值信号，再经由通过伺服马达编码的脉冲信号经伺服放大器放大转变为数值信号，再经由NCNC控制器控制器处理，然后再由放大器又转为脉冲信号，以达到控制伺服轴运动的装置处理，然后再由放大器又转为脉冲信号，以达到控制伺服轴运动的装置 左:FANUC右:三菱2020/12/2750常用元器件的介绍 I/OI/O卡卡 ：控制信号输入输出的装控制信号输入输出的装置，也是指置，也是指INPUTINPUT、OUPUTOUPUT的含义的含义 三菱2020/12/2751常用元器件的介绍 积热电驿积热电驿 :又称热继电器又称热继电器 ，防止马达在运转过程中，出，防止马达在运转过程中，出现因电流过大而造成马达烧毁的保护装置现因电流过大而造成马达烧毁的保护装置 2020/12/2752常用元器件的介绍 中间继电器中间继电器 ：一般用于控制小于一般用于控制小于110V110V电源的通断，通过的电流较小电源的通断，通过的电流较小 2020/12/2753常用元器件的介绍 电磁接接电磁接接 器器 ：一般用于控制交流一般用于控制交流220V220V电源的通断，有时也会用电源的通断，有时也会用在主轴高低档的配线中，其通过的电流较大在主轴高低档的配线中，其通过的电流较大 2020/12/2754常用元器件的介绍 刹车刹车 器器 ：斗笠式换刀时所用，用于控制刀库正反转斗笠式换刀时所用，用于控制刀库正反转 2020/12/2755常用元器件的介绍 小变压器小变压器 ：将将220V220V的交流电源转换成交流的交流电源转换成交流110V110V、100V100V、22V22V、19V19V电源的装置电源的装置 2020/12/2756常用元器件的介绍 24V24V电源供应器电源供应器 ：将交流将交流220V220V电源转换成为直流电源转换成为直流24V24V电源的装置，为系统提供控制电源电源的装置，为系统提供控制电源 2020/12/2757常用元器件的介绍 转接板转接板 ：与与NCNC输入输出、外围线路连接时，信号线输入输出、外围线路连接时，信号线PINPIN口与接点的转换装置，以集成形式制定的电路口与接点的转换装置，以集成形式制定的电路板，以简化线路板，以简化线路 2020/12/2758常用元器件的介绍 继电器模组继电器模组 ：将将1212个小继电器集成于一块电路板上，以提高效率，简化线路个小继电器集成于一块电路板上，以提高效率，简化线路 2020/12/2759常用元器件的介绍 手手 轮轮 ：用于慢速控制轴向移动的装置用于慢速控制轴向移动的装置,最小移动单位是最小移动单位是0.001mm0.001mm。2020/12/2760一、数控机床设计包括的内容：一、数控机床设计包括的内容：1.1.拟定机床方案：调查分析、工艺分析、机床总体拟定机床方案：调查分析、工艺分析、机床总体 布局等。布局等。2.2.确定机床主要技术参数：计算选择尺寸参数、运动参确定机床主要技术参数：计算选择尺寸参数、运动参 数、动力参数等。数、动力参数等。3.3.对具有某些特殊功能的机床，还应针对具体要求做有对具有某些特殊功能的机床，还应针对具体要求做有 关的工作：关的工作：某些精密机床、高速机床，须进行机床性能计算某些精密机床、高速机床，须进行机床性能计算 或试验分析；或试验分析；自动化机床，须拟定机床的控制方案；自动化机床，须拟定机床的控制方案；对没有把握的工艺方案和结构方案，须做相应的试对没有把握的工艺方案和结构方案，须做相应的试 验，以论证方案的可行性。验，以论证方案的可行性。2020/12/2761数控机床电气控制系统数控机床电气控制系统2020/12/27624.14.1数控机床可编程控制器及其输入输出元件数控机床可编程控制器及其输入输出元件1.1.PLCPLC（Programmable Logic Controller),Programmable Logic Controller),通常用于设备的自动控制。通常用于设备的自动控制。2.PLC2.PLC用于机床的控制，主要是用于机床的外围、辅助电气的控制；用于机床的控制，主要是用于机床的外围、辅助电气的控制；3.PLC3.PLC用于数控机床通常称之为可编程序机床控制器；称之为用于数控机床通常称之为可编程序机床控制器；称之为PMCPMC（programmable machine tool programmable machine tool controllercontroller）一、数控机床用PLC介绍可编程控制器简介2020/12/2763二、PLC和NC的关系1 1、实现刀具相对于工件各坐标轴几何运动规律的数字控制（即是实现机床运动轨迹的控制、实现刀具相对于工件各坐标轴几何运动规律的数字控制（即是实现机床运动轨迹的控制、实现零件的轮廓控制）。这一部分工作有数控系统中实现零件的轮廓控制）。这一部分工作有数控系统中NCNC部分来完成。部分来完成。2 2、实现机床辅助设备的控制实现机床辅助设备的控制(包括冷却系统、照明系统、操作面板、换刀系统等等）是由包括冷却系统、照明系统、操作面板、换刀系统等等）是由PLCPLC来完成的。来完成的。2020/12/2764三、PLC和机床外围电路的关系1.1.外围电路（强电回路）是不能够直接和外围电路（强电回路）是不能够直接和PLCPLC相互连接的，所以外围电路和相互连接的，所以外围电路和PLCPLC相互连接必须要通相互连接必须要通过中间的继电器回路的转换。过中间的继电器回路的转换。2.2.进入进入PLCPLC的必须要转换成弱电信号，用于控制外围电路的必须要把的必须要转换成弱电信号，用于控制外围电路的必须要把PLCPLC输出的弱电信号转换成强输出的弱电信号转换成强电信号。电信号。2020/12/2765四、PLC在数控机床中的应用形式1.1.内装式（集成式）：内装式（集成式）：整体设计、信息交换速度快、系统可靠。整体设计、信息交换速度快、系统可靠。2.2.独立式（外装式）：独立式（外装式）：独立于独立于NCNC装置，是能够独立完成功能的装置，是能够独立完成功能的PLCPLC。方便扩展、选择余地大。方便扩展、选择余地大。2020/12/2766五、PLC和外部的信息交换1 1、机床侧至、机床侧至PLCPLC：机床侧的信号通过机床侧的信号通过I/OI/O单元接口输入到单元接口输入到PLCPLC，输入的地址由，输入的地址由PLCPLC程序编制人员自行定义。当然程序编制人员自行定义。当然要根据相关规范确定。要根据相关规范确定。2 2、PLCPLC至机床侧：至机床侧：根据机床根据机床 的配置，以及所需要完成的控制功能。的配置，以及所需要完成的控制功能。PLCPLC将控制信号输送至机床侧。输出信号将控制信号输送至机床侧。输出信号的地址也是由程序编制人员自行定义。的地址也是由程序编制人员自行定义。2020/12/27673 3、PLCPLC至至CNCCNC：PLCPLC至至CNCCNC的信号地址和含义由系统厂商定义完成，程序编制人员之能够根据厂商的定义而不的信号地址和含义由系统厂商定义完成，程序编制人员之能够根据厂商的定义而不能够增减、删除改变。能够增减、删除改变。4 4、CNCCNC至至PLCPLC：CNCCNC送至送至PLCPLC的信号可由的信号可由CNCCNC直接送至直接送至PLCPLC的寄存器中，所有的寄存器中，所有CNCCNC送至送至PLCPLC的信号含义和地址均由的信号含义和地址均由系统厂商定义。系统厂商定义。五、PLC和外部的信息交换2020/12/27681 1、操作面板的控制、操作面板的控制操作面板的控制分为两个部分，一个是系统操作面板的控制一个是机床操作面板的控制。操作面板的控制分为两个部分，一个是系统操作面板的控制一个是机床操作面板的控制。系统面板信号NCPLC机床面板信号机床机床面板信号PLC机床系统面板的信号六、PLC在数控机床中的功能。2020/12/27692 2、机床外部开关输入信号、机床外部开关输入信号 将机床侧的开关信号输入将机床侧的开关信号输入PLCPLC，进行逻辑运算。运算的结果用于对，进行逻辑运算。运算的结果用于对机床的控制。机床的控制。3 3、输出信号控制、输出信号控制 PLCPLC将用于控制的信号经过接口以及外围电路中的继电器、接触器、电磁阀将用于控制的信号经过接口以及外围电路中的继电器、接触器、电磁阀等输出给控制对象。等输出给控制对象。4 4、T T功能实现功能实现 所谓所谓T T功能实际上就是数控机床对刀具的控制功能。就是通过功能实际上就是数控机床对刀具的控制功能。就是通过PLCPLC实现刀具调用、实现刀具调用、换刀等一系列功能。换刀等一系列功能。六、PLC在数控机床中的功能。2020/12/27705 5、M M功能的实现功能的实现 所谓所谓M M功能就是数控机床的辅助功能，包括主轴功能就是数控机床的辅助功能，包括主轴 旋转的控制、冷却系统的旋转的控制、冷却系统的控制、程序执行方式的控制等等。控制、程序执行方式的控制等等。六、PLC在数控机床中的功能。2020/12/2771可编程控制器的输入输出元件可编程控制器的输入输出元件 一、输入元件一、输入元件 1 1 按钮与各类开关按钮与各类开关 按钮和开关是自动控制系统中常用的元器件，由于按钮、开关常用于发送控制指令，故将按钮、按钮和开关是自动控制系统中常用的元器件，由于按钮、开关常用于发送控制指令，故将按钮、开关称为主令电器。用于数字量（开关量）控制的可编程控制器控制系统的信号输入部分，就是由按钮、开关称为主令电器。用于数字量（开关量）控制的可编程控制器控制系统的信号输入部分，就是由按钮、行程开关、光电开关等主令电器所构成。行程开关、光电开关等主令电器所构成。2020/12/2772（1）控制按钮 控制按钮一般用作短时间的接通或断开小电流电路的开关。它由按钮帽、复位弹簧、桥式触点和外壳等组成。按钮种类大致有如下:指示灯式按钮（指示），紧急故障处理的蘑菇状按钮（引人注意），钥匙状旋式按钮（安全），旋钮式按钮（自锁）等 2020/12/2773（2）限位开关（行程开关）限位开关可以根据运动部件的位置来切换电路。工作时由挡块和限位开关的轮子或触杆相撞使限位开关限位开关可以根据运动部件的位置来切换电路。工作时由挡块和限位开关的轮子或触杆相撞使限位开关的触点接通或断开，常用于控制运动部件的方向、行程长短、位置。的触点接通或断开，常用于控制运动部件的方向、行程长短、位置。按照限位开关工作原理一般分为机械式和电子式两种按照限位开关工作原理一般分为机械式和电子式两种 2020/12/27742020/12/2775（3 3）接近开关）接近开关 接近开关是无触点开关。按照接近开关的工作原理，可以分为电感型、电容型、霍尔效应接近开关是无触点开关。按照接近开关的工作原理，可以分为电感型、电容型、霍尔效应型、磁感应型、光电型等多种类型）。型、磁感应型、光电型等多种类型）。2020/12/2776 电感型接近开关较为常用的一种接近开关，其工作原理是当装在运动部件上金属体接近高频振荡电感型接近开关较为常用的一种接近开关，其工作原理是当装在运动部件上金属体接近高频振荡器的感应头（及振荡线圈）时，由于金属体内部产生涡流损耗，使振荡回路的等效电阻变大，能量损耗器的感应头（及振荡线圈）时，由于金属体内部产生涡流损耗，使振荡回路的等效电阻变大，能量损耗增加，从而使振荡变弱，直至停止。于是开关输出控制信号。接近开关工作稳定可靠、寿命长、重复定增加，从而使振荡变弱，直至停止。于是开关输出控制信号。接近开关工作稳定可靠、寿命长、重复定位精度高、动作迅速、操作频率高，故在可编程控制器控制系统中使用较多。位精度高、动作迅速、操作频率高，故在可编程控制器控制系统中使用较多。2020/12/2777 光电开关光电开关 随着生产自动化程度的提高，光电开关的功能在不断完善，现以成为与可编程控制器相配套的系随着生产自动化程度的提高，光电开关的功能在不断完善，现以成为与可编程控制器相配套的系列产品，广泛用于自动包装、打胶、灌装、封装机，以及自动装配流水线等。列产品，广泛用于自动包装、打胶、灌装、封装机，以及自动装配流水线等。2020/12/27782020/12/2779光电开关分为两类：透射型和反射型。光电开关分为两类：透射型和反射型。透射型：透射型：是发射器（光源）与接收器相对放置，发射器发射的红外线直接照射到接收器上，当生产线是发射器（光源）与接收器相对放置，发射器发射的红外线直接照射到接收器上，当生产线上有物体通过时，将红外线光源切断遮挡住了，接收器收不到红外光于是就发出一个信号。上有物体通过时，将红外线光源切断遮挡住了，接收器收不到红外光于是就发出一个信号。反射型：反射型：根据光反射方式的不同，又分为镜反射和被测物体反射两种。镜反射的接受部分和发射部分根据光反射方式的不同，又分为镜反射和被测物体反射两种。镜反射的接受部分和发射部分合做在一起，发射部分发射的红外光，由反射镜反射回来，被接收部分接收，当生产线上的物体通过时，合做在一起，发射部分发射的红外光，由反射镜反射回来，被接收部分接收，当生产线上的物体通过时，接收部分接收不到红外光，于是就发出一个信号。被测物体反射是一考被测物体对光的反射，接收器接接收部分接收不到红外光，于是就发出一个信号。被测物体反射是一考被测物体对光的反射，接收器接收到物体反射的红外线，从而给出信号。收到物体反射的红外线，从而给出信号。2020/12/2780（4 4）压力开关）压力开关 利用被控介质在波纹管或橡皮膜上产生的压力与弹簧的反力相平衡的原理所制成的一种开关。利用被控介质在波纹管或橡皮膜上产生的压力与弹簧的反力相平衡的原理所制成的一种开关。（5 5）温控开关）温控开关利用温度敏感元件，如热敏电阻值随温度变化而改变的原理所制成的开关利用温度敏感元件，如热敏电阻值随温度变化而改变的原理所制成的开关2020/12/2781传感器的性能传感器的性能 静态性能：测量范围，线性度，滞后，不重复性，灵敏度，分辨率等静态性能：测量范围，线性度，滞后