第2章 数控机床电气控制基础

它是在输入电路内电流的作用下，由机械部件的相对运 动产生预定响应的一种继电器。包括直流电磁继电器、 交流电磁继电器等、
作用：按整定时间长短通断电路
分类： 按构成原理分：电磁式
电动式
空气阻尼式 晶体管式 数字式 按延时方式分：通电延时型 断电延时型
空气阻尼时间继电器
时间继电器
符号
(a)
(b)
(c)
二、直流电动机正反转控制
电气原理图
正转 接触器
短路保护
反转 接触器 短接电阻 接触器
四.数控机床典型控制线路
1．数控铣床电气控制线路X25K型铣床电气 控制
（1）电源线路分析 （2）主轴及X、Y、Z轴伺服驱 动控制线路分析
2．数控车床电气控制线路
机床电气控制系统分析
C650型普通车床的电气控制系统电路如图所示。
2.电源模块故障分析： 原因： 1）整流桥损坏引起电源短路 2）续流二极管损坏引起的短路 3）电源模块外部电源短路 4）滤波电容损坏引起的故障 5）供电电源功率不足使电源模块不能 正常工作
3.强电部分接通后，马上跳闸
原因1：
机床设计时选择的空气开关容量过小，或空气 开关的电流选择拨码开关选择了一个较小的电流 原因2： 机床上使用了较大功率的变频器或伺服驱动， 并且在变频器或伺服驱动的电源进线前没有使用隔 离变压器或电感器，变频器或伺服驱动在上强电时 电流有较大的波动，超过了空气开关的限定电流， 引起跳闸。
电磁式继电器结构图
如果线圈在额定电流下工作时街铁释 放，当电流超过某个额定值时街铁吸合， 这样的继电器称为过电流继电器。若线圈 在额定条件下工作时街铁吸合，只有当电 流低于某个额定值时衔铁才释放的继电器 称为欠电流继电器。正常电流时欠电流继 电器的衔铁是被吸合的，而过电流继电器 的衔铁则处于释放状态。
项目1 数控机床电气控制及基本回路
一、数控机床常用控制电器简介 1．主电路中常用低压电器 （1）熔断器 （2）低压断路器 （3）接触器 （4）热继电器
第五章 数控机床I/O控制的故障
1.天弧罩 2.开关本体 3.抽屉座 4.合闸按钮 5.分闸按钮 6.智能脱扣器 7.摇匀柄插入位置 8. 连接/试验/分离指示
1-罩壳 2-定轴 3-霍尔集成电路 4-磁钢 5-刀台 6-刀架座
3．变压器及直流稳压电源
（1）机床变压器 （2）直流稳压电源
一.电子装置中对直流电源的要求
要求：是直流电源的稳定性好
影响因素： 电网电压的变化
负载的变化 二.直流稳压电源系统的组成 １.小功率直流稳压系统由电源变压器，整流电路，滤波 电路，稳压电路组成．
1、单向运转启动控制 －－串二级电阻按时间原则启动控制
电气原理图：
过电流 继电器 电枢绕组 励磁绕组 断电延时时 间继电器 欠电流 继电器 启动电阻
放电电阻 短接电阻 接触器
启动 接触器
二、直流电动机正反转控制
直流电动机的转动方向： 取决于电磁转矩M=CMφI的方向 改变直流电动机转动方向：改变电枢两端电压的方向 改变励磁电流的方向
图光电式接近开关 a)光电断续器外形及结构 b)遮断型光电开关外形 c)反射型光电开关 外形及结构 1—发光二极管 2一红外光 3一光敏元件4一被测物 5一 发射器 6一接收器
霍尔式接近开关 霍尔式接近开关是将霍尔元件、稳压电路、放大 器、施密特触发器和OC门等电路做在同—个芯片上 的集成电路，因此，有时称霍尔式接近开关为霍尔 集成电路。刀位信号是靠霍尔式接近开关和磁铁的 检测获得的，刀架定轴上端装有4个霍尔接近开关， 分别为4个刀位的位置，当刀台旋转时，带动磁铁一 起旋转，到达规定刀位时，通过霍尔接近开关输出 到位信号。如果某个刀位上的霍尔接近开关断路或 损坏，就会造成刀台定位时不到位或过冲太大的现 象。
图电感式接近开关 a)外形图 b)位置检测示意 图 c)接近开关图形符号 l-测头 2-纹 3—螺母4—指 示灯 5一信号输出及电源电缆 6一运动部件 7--感应块 8一 电感式接近开关 9—安装支架 10-轮轴感应盘
电式接近开关 图所示的光电式接近开关是一种遮断型的光电开关，又称光 电断续器。当被测物4从发射器I和接收器3中间槽通过时， 红外光束2被遮断，接收器接收不到红外线，而产生一个电 脉冲信号。
常开触头（动合触头） 常闭触头（动断触头） 电磁系统：动、静铁芯，吸引线圈和反作用弹簧 灭弧系统：灭弧罩及灭弧栅片灭弧
二、直流接触器
用途：远距离通断直流电路或控制直流电动机的频繁起停。 结构：电磁机构、触头系统和灭弧装置。 工作原理：与交流接触器基本相同。
四、接触器的主要技术指标 额定电压
一.稳压电路及稳压原理 1.硅稳压管稳压电路
V1 2 20 V 5 0Hz U2 V4 V3 V2 ＋ RL － (c) 桥式整流
R ＋ L C ＋ C ＋ C1 ＋ C2
(a)
(b)
(c)
常用滤波电路
(a)电容滤波；(b)电感电容Γ型滤波；(c)电阻电容Π型滤波
二、电气控制基本回路
1．自锁控制回路 2．互锁控制回路 3．顺序控制回路 4.自动循环控制回路 5．点动与长动控制回路 6．联合控制与分别控制回路
行程开关
行程开关 行程开关又称限位开关，它将机械位移转变为电信号，以控制机械运 动。按结构可分为直动式、滚动式和微动式。
滚动式行程开关
滚动式行程开关 a)结构示意图 b)外形图 1一滚轮2一上转臂 3一盘形弹篱4一推扦5—滚轮6—擒纵件7一弹簧(1) 8一动断触点 9--动合触点 l0一动触点11一压缩 弹簧 12一弹簧(2)
交流接触器： 127、220、380、500V 直流接触器： 110、220、440V
额定电流
交流接触器：5、10、20、40、60、100、150、250、400、600A 直流接触器：40、80、100、150、250、400、600A
吸引线圈额定电压
交流接触器：36、110（127）、220、380V 直流接触器：24、48、220、440V
X1
X2 X0
Y1 Y2
Y2
反转
END
顺序控制
工作台自动往返控制
三、典型控制回路
1．异步电动机典型控制回路 （1）异步电动机降压启动控制回路 （2）异步电动机的正反转控制回路 （3）异步电动机的制动控制回路 2．直流电动机典型控制控制回路 （1）直流电动机单向运转启动控制回路 （2）直流电动机正反转控制回路 （3）直流电动机制动控制回路
接近开关
这是一种在一定的距离(几毫米至十几毫米) 内检测物体有无的传感器。它给出的是高电 平或低电平的开关信号，有的还具有较大的 负载能力，可直接驱动继电器工作。具有灵 敏度高、频率响应快、重复定位精度高、工 作稳定可靠及使用寿命长等优点
1 电感式接近开关
电感式接近开关内部大多由一个高频振荡器和一个整形放大器组成。振 荡器振荡后，在开关的感应面上产生交变磁场，当金属物体接近感应面 时，金属体产生涡流，吸收了振荡器的能量，使振荡减弱以致停振。振 荡和停振两种不同的状态，由整形放大器转换成开关信号，从而达到检 测位置的目的。
三相异步电动机星型接法
三相异步电动机三角型接法
负载星形（Y 形）连接的 三相对称电路
iA iN iB iC
三相交流 电动机
N
N
各负载的相电压等于电源的相电压
负载三角形（ △形）连接的 三相对称电路
iA – A uC
A
+ uA
B
iAB
iCA
iB iC iBC
负载线、相电压之间的关系 线、相电压对应相等
(d)
(e)
(f)
(g)
(h)
(a) 线圈一般符号 (b) 通电延时线圈 (c) 断电延时线圈 (d) 通电延时闭 合动合（常开）触点 (e) 通电延时断开动断（常闭）触点 （f）断电延时断 开动合（常开）触点 （g）断电延时闭合动断（常闭）触点（h）瞬动触点
主令电器


作用：发送控制命令或信号的电器
分类：控制按钮 万能转换开关 主令控制器 行程开关 接近开关
控制按钮
第六节
主令电器
万能转换开关
一、输入元件 1.控制开关（按钮、） ①用于主轴、冷却、润滑及换刀等控制的按钮，这些按钮往往内装有 信号灯，一般绿色用于起动，红色用于停止。②用于程序保护，钥匙插 入方可旋转换作的旋钮式可锁开关。③用于紧急停止，装有突出蘑菇形 钮帽的红色紧停开关。④用于坐标轴选择、工作方式选择和倍率选择等， 手动旋转操作的转换开关。⑤在数控车床中，用于控制卡盘夹紧、放松， 尾架顶尖前进、后退的脚踏开关等。
– B + uB
+ C–
C
异步电动机降压启动控制回路
合上电源开关 按下按钮SB2 KM1、KT线圈通电 M串电阻降压启动 KT延时 KM2线圈通电，KM1、 KT线圈断电 M全压运行
Y—△降压启动控制
接触器联锁正反转控制电路
反接制动控制
1.单向反接制动的控制
关键是电动机电源相序的改变，且当转速下降接近 于零时，能自动将电源切除。 电气原理图：
特点：线圈串接于电路中，导线粗、匝数少、阻抗小。 分类：过电流继电器、欠电流继电器
过流电流继电器
欠流电流继电器
继电器
一、电流继电器
I> KA
KA
KA
过电流继电器
I< KA
KA
KA
1.底座 2.反力弹簧 3、4.调节螺钉 5.非磁性垫片 6.衔铁 7.铁芯 8.极靴 9.电磁线圈 10.触点系统
欠电流继电器
自锁控制回路
一、电动机的连续运转
梯形图
停止
启动
输出线圈
指令表程序
步序
0 1 2 3 4
指令