中职 电气控制与PLC技术（三菱机型）项目5任务3电子课件 （高教版）

中职 电气控制与PLC技术（三菱机型）项目5任务3电子课件 （高教版） ※任务三 数控车床的电气控制 　 【任务描述】 随着计算机技术的发展及社会生产的多样化、小批量、高精度的要求，使机床控制发生了根本性的变化。数控机床的应用正在各行各业中扩展开来。 数控车床分别由数控装置（CNC），机床控制电器，X、Z轴进给驱动电动主轴变频器，刀架电动机控制，冷却控制及其他信号控制 【任务分析】 本项目研究数控车床的数控系统认识及各个重要部分与数控系统的连接，并且通过数控机床综合实验台进行项目整体安装连接。即数控系统与变频器的接线；数控系统与步进驱动器的接线；数控系统对电动刀架的连接；数控机床与其他信号连接；最后按照图5.3.19所示，对西门子数控车床802S Baseline系统进行具体安装接线。 【夯实基础】 一、 数控车床的结构 1．数控机床的结构 在图5-5中，数控装置是整个数控机床的核心，机床的操作要求均由数控装置发出。驱动装置位于数控装置和机床之间，包括进给驱动和主轴驱动装置。驱动装置根据控制的电动机不同，其控制电路形式也不同。步进电动机有步进驱动装置，直流电动机有直流驱动装置，交流伺服电动机有交流伺服驱动装置等。 数控机床的组成结构框图如图5.3.1所示。普通机床与数控机床的区别主要是数控机床的主轴调速、刀架的进给全部自动完成，即根据编程指令按要求执行。 图5-5 数控机床的组成结构框图 数控装置 驱动控制 装 置 机床电气 控制装置 机床 （CNC） 输入/输 出装置 2．数控机床的主要工作情况 二、 数控车床电气控制线路 数控机床的机械部分比同规格的普通机床更为紧凑和简洁。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，传动效率好，精度高、摩擦力小。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数控装置实现信号控制。 现以CK0630型数控车床为例说明普通数控车床的电气控制原理。 图5-6 数控车床电气控制框图 数控装置（CNC） 数控车床电气控制 M1 M2 M3 M4 M5 X 轴进给驱动 执行/传感器 主轴变频器 Z 轴进给驱动 刀架电机控制 冷却控制 其他信号控制 3．电气控制电路分析 （1）主电路分析 主轴电动机M1：由自动开关QF2提供电源，利用接触器KM1实现频繁接通和断开M1，变频器与步进驱动电源。采用变频器实现无级调速。 刀架电动机M4：由自动开关QF3提供电源，KM2为正转接触器、KM3为反转接触器，实现刀架的进给和退出。 冷却泵电动机M5：自动开关QF4提供电源，用KM4实现接通和断开。 （2）控制电路分析 控制电路通过控制变压器提供220V控制电源，采用开关电源提供24V安全电压。用转换开关控制继电器KA0来实现主轴电动机M1进给控制，SB3实现停止进给控制。 继电器KA3、KA4、KA5分别实现刀架的正转、反转和冷却控制，同时采用RC进行阻容吸收，实现主轴电动机、刀架电动机、冷却电动机的启动保护。 下面简要介绍数控系统、变频器、步进驱动、刀架控制等电路。 3．数控系统 （1）主轴编码器反馈信号接口P1 数控系统9芯连接器引脚的定义如图5-9所示。Z为主轴编码器的头脉冲，A、B为主轴编码器的码道脉冲。A、B两信号有90°的相位差。 从主轴编码器反馈回来的信号必须是TTL电平方波。这几个信号应采用屏蔽电缆连接，屏蔽层应通过一点接地，可与系统GND端相连（可选6、7、8脚中任意一个）。P1口的5V、GND引脚可作为编码器的电源使用。 数控系统（又称数控装置）根外界输入、输出信号的交换都要经过处理，其中输入、输出信号采取光电隔离措施，如图5-8所示为数控系统输入、输出接口原理图。 R1 R2 24V 5V CPU UDC （a）开关量输入 UOUT 5V 24V/5V 0V R1 R2 R3 R0 （b）开关量输出 “1” 图5-8 数控系统输入、输出接口原理图 （2）轴控制信号接口P2 轴控制信号接口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5-10所示。 （3）开关量输入/输出信号接口P3 P3口的各类信号如图5-12所示。其中P3口的O1~O9输出端输出信号均为低电平有效。 GND GND GND 5V extemal 5V extemal 5V extemal 5V extemal 0V 0V D1 D2 D3 D4 D5 D6 V+ 图5-9 数控系统编码器接口P1 AGND FRAME FRAME Z A B 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 6 7 8 6 7 8 9 9 10 11 12 13 14 15 5V internal 5V inter