机械科学与工程学院教案用纸
数控机床电气控制 第一章机床控制线路的基本环节 内容机床常用电器的选择 机床电气原理图的画法及阅读方法 三相异步电动机的启动控制线路 三相异步电动机的运行控制线路 三相异步电动机的制动控制线路 电动机的保护环节 学习目标。通过本章的学习，熟练掌握低压电器的结构，工作原理，掌握控制线路 的基本环节及一些典型线路的工作原理，分析方法，从而具备正确选用机床常用电 器的能力，分析机床控制电路基本环节的能力和看懂电气控制原理图的能力。 第二章典型普通型机床电器线路的分析 内容电气控制线路分析基础 C650卧式车床的电气控制线路 X62卧式万能铣床的电气控制线路 学习目标。通过本章的学习，了解集中普通典型机床的基本结构，掌握其电气控制 原理熟练掌握阅读分析电气控制原理图的方法与步骤，培养读图能力，为机床及其 他生产机械电气控制系统的设计，安装，调试和维护打下一定的基础。 第三章机床电气控制系统的设计 机床电器控制系统的设计基本原则和设计步骤 电力拖动方案的确定和电动机的选择 机床电气控制线路设计的一般要求 机床电气控制线路的设计方法及实例 机床电气控制系统的工艺设计 学习目标。通过本章的学习，了解机床电器控制系统设计的基本原则，基本内容，正确理解和选用电力拖动方案，掌握机床电气原理图的设计以及电器工艺设计的方法和步骤，具有基本的电气控制系统设计的能力。 第四章可编程控制器plc的工作原理 内容概述 Plc的组成与工作原理 数控机床的plc 学习目标，通过本章的学习，了解可编程控制器的基本组成和编程语言，正确理解 可编程控制器的扫描工作方方式，等效电路，掌握可编程控制的工作原理，以及数 控机床中可编程控制器的形式，特点和功能。 第五章Plc的指令系统 内容Siemens s7-200plc性能简介 S7200plc的基本指令 S7200plc的顺序控制指令 S7200plc的功能指令 学习目标。通过本章的学习，了解西蒙子s7-200plc和fanuc pmc-pa1型的软器件的 特点，掌握其指令系统的功能以及编程的方法，正确理解功能基本指令。了解功能 图的主要内型，掌握顺序控制指令的应用。
第七章 数控机床的机械结构 第一节 概述 数控机床机械部分如图7－1，数控机床是高精度和高生产率的自动化机床，其加工过程中的动作顺序、运动部件的坐标位置及辅助功能，都是通过数字信息自动控制的，操作者在加工过程中无法干预，不能像在普通机床上加工零件那样，对机床本身的结构和装配的薄弱环节进行人为补偿，所以数控机床几乎在任何方面均要求比普通机床设计得更为完善，制造得更为精密。为满足高精度、高效率、高自动化程度的要求，数控机床的结构设计已形成自己的独立体系，在这一结构的完善过程中，数控机床出现了不少完全新颖的结构及元件。与普通机床相比，数控机床机械结构有许多要求： ●性能要求高 ●电机过载能力强。要求有较长时间(1－30min)和较大倍数的过载能力 ●在断续负载下，电机转速波动要小。 ●速度响应要快，升降速时间要短。 ●电机温升低，振动和噪音小。 ●可靠性高，寿命长，维护容易。 ●体积小，重量轻，与机床联接容易。 第二节 数控 机床机械结构特点 一．主轴传动系统特点 主轴传动链大大缩短，变速范围大大扩大。 1. 普通电机—机械变速系统—主轴部件结构 如图7－2 能够满足各种切削运动转矩输出的要求，但变速范围不大，由于是有级变速使切削速度的选择受到限制，而且该配置的结构较复杂，所以现在仅有少数经济型数控机床采用该配置，其它已很少采用。 2.变频器—交流电机—1－2机械变速—主轴部件如图7－3 变 频 图7－2 传 统机床主轴箱 结构 图7－3 A 变频器加机械变速主轴箱结构 图7－1 数 控机床机械结构部分
这种配置的结构简单、安装调试方便，且在传动上能满足转速与转矩的输出要 求，但其调速范围及特性相对于交、直流主轴电机系统而言要差一些。 主要用于经济型或中低档数控机床上。 3. 交、直主轴电机 — 主轴部件如图7－4 这种配置形式同上面一样，但电机是性能更好交直流主轴电机，数控系统控制加在电机上的电压，实现变速，测速发电机实现自动升降速，该电机变速范围宽，最高转速可达8000 r/min ，且控制功能丰富，可满足中高档数控机床的控制要求。 4. 电主轴如图7－5 电主轴又称内装式主轴电机，是最近几年在数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融为一体的新技术，它与直线电机技术、高速刀具技术一起，将会把高速加工推向一个新时代。电主轴是一套组件，它包括电主轴本身及其附件：电主轴、高频变频装置、油雾润滑器、冷却装置、内置编码器、换刀装置，即主轴与电机转子合为一体，其优点是主轴部件结构紧凑、重量轻、惯量小，可提高启动、停止的响应特性，利于控制振动和噪声。转速高，目前最高可达200000 r/min 。其缺点是电机运转产生的振动和热量将直接影响到主轴。 5. 主轴轴承寿命大大提高 滚动轴承，滑动轴承，陶瓷轴承，磁悬浮轴承，寿命大大提高，转速从3000 rpm 上升到10000 rpm ，30000 rpm ，到200000 rpm 。 二．对数控机床进给系统要求 测速发电机 交直流电机 图7－4 交流直流主轴电 机结构 图7－3 B 变频调速示意图 图7－5 电主轴示意图
数控机床电气控制作业 2 一、单项选择题 1. 用来表明各种电气元件在机械设备上和电气控制柜中的实际安装位置的电气控制系统图是（ B ） A.电气原理图 B. 电器元件布置图 C. 电气安装接线图 A ）完成的。 2. 数控机床的进给运动是由（ A.进给伺服系统 B. 位置检测系统 C. 可编程序控制器 3. （ B ）是数控系统的核心 A. 进给伺服系统 B. 数控装置 C. 可编程序控制器 4. 装置在硬件基础上必须有相应的系统软件来指挥和协调硬件的工作，两者缺一不可。数控装置的软件由（ B ）组成。 A. 控制软件 B. 管理软件和控制软件两部分 C. 管理软件 5. （ A ）用来检测工作台的实际位移或丝杠的实际转角。 A. 位置检测装置 B. 进给伺服系 C. 数控装置 6. （ B ）是一种用来频繁地接通或分断带有负载（如电动机）的主电路自动控制电 KB 器。 A. 自动空气开关 B. 接触器 C. 电流继电器 7. （ B ）不仅控制起点和终点位置，而且要控制加工过程中每一点的位置和速度，加工出任意形状的曲线或曲面组成的复杂零件。 A. 直线控制的数控机床 B. 轮廓控制的数控机床 C. 点位控制的数控机床 8. 数控系统的干扰一般是指那些与信号无关的，在信号输入、传输和输出过程中出现的一些（ C ）的有害的电气瞬变现象。 A. 可预见 B. 确定 C. 不确定
9. （ A ）是数控机床安装中一项关键的抗干扰技术措施。电网的许多干扰都是通过这条途径对机床起作用的。 A. 接地 B. 电动机 C. 检测元件 二、判断题（正确的题标注“" ”错误标注“ X”） 1. 直接起动是一种简单、可靠、经济的起动方式，也适合于较大容量（大于10KV）的 电动机。（V ） 2. 开环伺服系统即为无位置反馈的系统，其驱动元件主要是步进电动机。 （V） 3. 继电器的输入信号是能是电流、电压等电学量。（X ） 4. 热继电器的作用是对电路进行短路保护。（X ） 5. 以交流伺服电机为驱动单元的数控系统称为闭环数控系统。（X ） 三、简答题 1、电动机起动电流很大，当电动机起动时，热继电器会不会动作？为什么？ 答：热继电器是利用电流的热效应原理来切断电路的保护电器，主要用于电动机或其他负载的过载保护。 电动机起动电流很大，但是，当电动机起动时，热继电器不会动作。因为，热继电器由于热惯性，其双金属片在短时间内不会弯曲，当电路短路时不能立即动作使电路立即断开，因此不能作短路保护。 2. 接触器的作用是什么？接触器按其主触头通过电流的种类不同，分为哪两类？答：接触器是一种用来频繁地接通或分断带有负载（如电动机）的主电路自动控制电器。接触器按其主触头通过电流的种类不同，分为交流、直流两种，机床上应用最多的是交流接触器。 四、分析题永磁式同步型交流电动机的工作原理如图所示，试分析其工作原理。并回答转子 磁 极轴线与定子磁场轴线B夹角的大小与什么因素有关?
数控机床电气控制作业2 一、单项选择题 1. 用来表明各种电气元件在机械设备上和电气控制柜中的实际安装位置的电气控制系统图是（B ） A.电气原理图 B.电器元件布置图 C.电气安装接线图 A ）完成的。 2. 数控机床的进给运动是由（ A. 进给伺服系统 可编程序控制 B.位置检测系统 C. 器 3. （B ）是数控系统的核心 A. 进给伺服系统 B.数控装置 C.可编程序控制器 4. 装置在硬件基础上必须有相应的系统软件来指挥和协调硬件的工作，两者缺一不可。数控装置的软件由（B ）组成。 A. 控制软件 B. 管理软件和控制软件两部分 C. 管理软件 5. （A ）用来检测工作台的实际位移或丝杠的实际转角。 A. 位置检测装置 B. 进给伺服系 C. 数控装置 6. （B ）是一种用来频繁地接通或分断带有负载（如电动机）的主电路自动控制电器。 A. 自动空气开关 B. 接触器 C. 电流继电器 7. （B ）不仅控制起点和终点位置，而且要控制加工过程中每一点的位置和速度，加工出任意形状的曲线或曲面组成的复杂零件。 A. 直线控制的数控机床 B. 轮廓控制的数控机床 C. 点位控制的数控机床
8. 数控系统的干扰一般是指那些与信号无关的，在信号输入、传输和输出过程中出现的一些( C )的有害的电气瞬变现象。 A. 可预见 B. 确定 C. 不确定 9. ( A )是数控机床安装中一项关键的抗干扰技术措施。电网的许多干扰都是通过这条途径对机床起作用的。 A. 接地 B. 电动机 C. 检测元件 二、判断题(正确的题标注“" ”错误标注“ X”) 1. 直接起动是一种简单、可靠、经济的起动方式，也适合于较大容量(大 于10KW ) 的电动机 (V ) 2. 开环伺服系统即为无位置反馈的系统，其驱动元件主要是步进电动机。 ( V ) 3. 继电器的输入信号是能是电流、电压等电学量 ( X ) 4. 热继电器的作用是对电路进行短路保护 ( X ) 5. 以交流伺服电机为驱动单元的数控系统称为闭环数控系统 （x ）
生产实习课教案首页 课时分配
项目：FANUC系统维修实训台的电气连接与故障诊断 一、组织教学 1. 检查学生出勤情况； 2. 检查学生劳动防护用品的穿戴情况及实习工具的准备情况； 3. 宣布上课。 二、项目指导 1.复习旧课 一个完整的数控加工程序有程序头、程序段和程序尾组成。 2.项目引入 数控机床与普通机床的电气连接有什么不一样？（提问） 3.相关知识 变压器---利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器是电能传递或作为信号传输的重要元件 变压器可将一种电压的交流电能变换为同频率的另一种电压的交流电能 电压器的主要部件是一个铁心和套在铁心上的两个绕组。 与电源相连的线圈，接收交流电能，称为一次绕组 与负载相连的线圈，送出交流电能，称为二次绕组 压器两组线圈圈数分别为N1和N2，N1为初级，N2为次级.在初级线圈上加一交流电压，在次级线圈两端就会产生感应电动势.当N2>N1时，其感应电动势要比初级所加的电压还要高，这种变压器称为升压变压器：当N2 变压器检测：测量输出端。 低压断路器(曾称自动开关)是一种不仅可以接通和分断正常负荷电流和过负荷电流，还可以接通和分断短路电流的开关电器。低压断路器在电路中除起控制作用外，还具有一定的保护功能，如过负荷、短路、欠压和漏电保护等。低压断路器的分类方式很多，按使用类别分，有选择型(保护装置参数可调)和非选择型(保护装置参数不可调),按灭弧介质分，有空气式和真空式(目前国产多为空气式)。低压断路器容量范围很大，最小为4A，而最大可达5000A。低压断路器广泛应用于低压配电系统各级馈出线，各种机械设备的电源控制和用电终端的控制和保护。 低压断路器检测：测量输出端。 交流接触器是广泛用作电力的开断和控制电路。它利用主接点来开闭电路，用辅助接点来执行控制指令。主接点一般只有常开接点，而辅助接点常有两对具有常开和常闭功能的接点，小型的接触器也经常作为中间继电器配合主电路使用。交流接触器的接点，由银钨合金制成，具有良好的导电性和耐高温烧蚀性。 交流接触器检测：测量输出端。 继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。 异步电动机又称感应电动机,是由气隙旋转磁场与转子绕组感应电流相互作用产生电磁转矩,从而实现机电能量转换为机械能量的一种交流电机。异步电动机按照转子结构分为两种形式:有鼠笼式、绕线式异步电动机。作电动机运行的异步电机。因其转子绕组电流是感应产生的，又称感应电动机。异步电动机是各类电动机中应用最广、需要量最大的一种。在中国，异步电动机的用电量约占总负荷的60％多。 中央广播电视大学2009-2010学年度第一学期“开放专科”期末考试 数控机床电气控制试题 （宝丰县教师进修学校-马全力提供） 2010年1月 一、单选题（每小题3分，共54分） 1·某数控机床的数控装置只要求能够精确地控制从一个坐标点到另一个坐标点的定位精度，而不管是按什么轨迹运动，在移动过程中不进行任何加工。那么这是属于( )。 A．直线控制的数控机床 B．轮廓控制的数控机床C．点位控制的数控机床 2．数控装置在硬件基础上必须有相应的系统软件来指挥和协调硬件的工作，两者缺一不可。数控装置的软件由( )组成。 A.控制软件 B．管理软件和控制软件两部分C．管理软件 3．( )不但能用于正常工作时不频繁接通和断开的电路，而且当电路发生过载、短路或失压等故障时，能自动切断电路，有效地保护串接在它后面的电气设备。 A.刀开关 B．低压断路器C．组合开关 4．电流继电器与电压继电器在结构上的区别主要是( )不同。电流继电器的线圈匝数少、导线粗，与负载串联以反映电路电流的变化。电压继电器的线圈匝数多、导线细，与负载并联以反映其两端的电压。 A.线圈 B．衔铁C．触点 5．数控装置是整个数控系统的核心，按CNC装置中微处理器的个数可以分为单微处理器结构和( )。 A．专用型结构 B．功能模块式结构C．多微处理器结构 6．位置检测元件不直接安装在进给坐标的最终运动部件上，而是中间经过机械传动部件的位置转换（称为间接测量），亦即，坐标运动的传动链有一部分在位置闭环以外，这种伺服系统称为( )。 A．开环伺服系统 B．半闭环系统C．闭环伺服系统 7．( )是一种将电脉冲信号转换为机械角位移的机电执行元件。 A．交流电动机 B．直流电动机 C．步进电动机 8．( )又称无触点行程开关，当运动着的物体在一定范围内与之接近时，它就会发生物体接近而“动作”的信号，以不直接接触方式检测运动物体的位置。 A．接近开关 B．按钮开关C．组合开关 9．热继电器是利用电流的热效应原理来切断电路的保护电器，主要用于电动机或其他负载的( )保护。 A．过压 B．过载C．过流 10．( )即用电气自控驱动工作台运动替代了人工机械驱动工作台运动。 数控镗铣床结构与应用 项目任务：1.数控镗铣床的应用。 2.数控铣床的传动系统及功能部件的结构。 3.加工中心的布局和分类。 4.立式加工中心的传动系统及功能部件的结构。 5.卧式加工中心的传动系统及功能部件的结构。 6.加工中心知识拓展。 第一单元：模块一数控镗铣床的应用 模块二数控铣床 学习目标：1.了解数控铣床加工的典型案例。 2.熟悉数控铣床的应用范围。 3.了解加工中心加工的典型实例。 4.熟知加工中心的特点。 5.熟悉立式加工中心和卧式加工中心的应用范围。 6.熟知数控铣床的布局及分类。 7.了解XK5750数控铣床的主要技术参数。 教学重点：1.数控铣床加工的典型案例和应用范围。 2.加工中心加工的特点和典型加工实例。 3.立式加工中心和卧式加工中心的应用范围。 4.数控铣床的布局及分类。 教学难点：1.加工中心加工的典型实例。 2.立式加工中心和卧式加工中心的应用范围。 3.立、卧两用数控铣床的布局。 辅助教学：1.多媒体课件 2.微课 单元学时：2学时 教学过程： 模块一数控镗铣床的应用 一、数控铣床加工的典型案例 1.加工板类零件 图4-1所示为典型的板类零件，主要加工平面、外轮廓、型腔及连接孔系等，适合采用 数控铣床进行加工，先粗加工、后精加工。 2.加工凸轮类零件 如图4-2所示零件为典型的圆盘凸轮零件，其毛坯为铸件，零件定位基准已加工完成，本工序主要加工凸轮槽的内、外轮廓。该凸轮零件很适合在数控铣床上加工，先粗铣、后精铣。 3.加工模具类零件 图4-3所示的餐盘凸模具为曲面轮廓，适合采用三轴联动的数控铣床加工，先进行粗加工、后进行经精加工。 加工曲面轮廓，其精加工要选用球头铣刀。 二、数控铣床的应用范围 在机械制造业，数控铣床用途广泛，可以加工各种平面、成型表面、螺旋槽、沟槽和孔，也可以加工各种平面曲线轮廓和三维曲面轮廓，例如凸轮、模具、样板等零件。 通常数控铣床所加工的零件，在普通铣床上是难以加工或无法完成的。数控铣床适合应用于一般机械加工、汽车制造、模具制造及航空航天领域。 三、加工中心加工的典型案例 1.加工箱体类零件 图4-4所示的零件属于箱体类零件，主要加工内容包括用铣刀加工平面、用镗刀加工孔系和加工连接孔。通常箱体类零件工艺过程复杂且加工精度要求高，适于采用卧式加工中心进行加工。 2.加工模具类零件 图4-5所示的连杆模具零件，加工内容包括铣削平面、分层铣削连杆外轮廓及孔加工等。先进行粗加工、后进行经精加工，该零件适于采用立式加工中心加工。 3.加工曲面零件 图4-6所示的零件为钛合金材料人工膝关节，是较复杂的曲面类零件，其加工表面为三维曲面，需要采用五轴联动的加工中心进行加工。 数控机床电气控制作业（一） 1．按钮开关和行程开关的作用分别是什么？如何确定按钮开关的选用原则？ 答：按钮开关通常用作短时接通或断开小电流控制电路的开关，用于控制电路中发出起动或停止等指令，通过接触器、继电器等控制电器接通或断开主电路。 行程开关又称限位开关，是根据运动部件位置而切换电路的自动控制电器。动作时，由挡块与行程开关的滚轮相碰撞，使触头接通或断开用来控制运动部件的运动方向、行程大小或位置保护。 按钮开关的选用原则 ①根据用途选择开关的形式，如紧急式、钥匙式、指示灯式等。 ②根据使用环境选择按钮开关的种类，如开启式、防水式、防腐式等。 ③按工作状态和工作情况的要求，选择按钮开关的颜色。 2．低压断路器在电路中的作用是什么？P12 3．接触器的用途是什么？它由哪几部分组成？P15 4．接近开关与行程开关相比有哪些优点？若接近开关为三线制输出，一般为哪三根输出线？ 答：接近开关又称无触点行程开关。与行程开关相比，接近开关具有工作稳定可靠、使用寿命长、重复定位精度高、操作频率高等优点。 接近开关多为三线制。三线制接近开关有二根电源线（通常为24V）和一根输出线，输出有常开、常闭两种状态。 5．.中间继电器的作用是什么？P21它和交流接触器有何区别？ 答接触器是一种用来频繁地接通或分断带有负载（如电动机）的主电路自动控制电器。而继电器是一种根据某种输入信号的变化，而接通或断开控制电路，实现控制目的的电器，中间继电器实质上是电压继电器的一种。 6．电动机起动电流很大，当电动机起动时，热继电器会不会动作？为什么？ 答：热继电器是利用电流的热效应原理来切断电路的保护电器，主要用于电动机或其他负载的过载保护。 电动机起动电流很大，但是，当电动机起动时，热继电器不会动作。因为，热继电器由于热惯性，其双金属片在短时间内不会弯曲，当电路短路时不能立即动作使电路立即断开，因此不能作短路保护。 8 ．三相异步电动机的起动控制采用哪两种方式？ 数控机床电气控制形成性考核册作业 文档编制序号：[KK8UY-LL9IO69-TTO6M3-MTOL89-FTT688] 数控机床电气控制作业2 一、单项选择题 1.用来表明各种电气元件在机械设备上和电气控制柜中的实际安装位置的电气控制系统图是（ B ） A．电气原理图 B.电器元件布置图 C.电气安装接线图 2. 数控机床的进给运动是由（ A ）完成的。 A.进给伺服系统 B.位置检测系统 C.可编程序控制器 3.（ B ）是数控系统的核心 A.进给伺服系统 B.数控装置 C.可编程序控制器 4. 装置在硬件基础上必须有相应的系统软件来指挥和协调硬件的工作，两者缺一不可。数控装置的软件由（ B ）组成。 A.控制软件 B.管理软件和控制软件两部分 C.管理软件 5.（ A ）用来检测工作台的实际位移或丝杠的实际转角。 A. 位置检测装置 B.进给伺服系 C.数控装置 6.（ B ）是一种用来频繁地接通或分断带有负载（如电动机）的主电路自动控制电器。 A.自动空气开关 B.接触器 C.电流继电器 7. （ B ）不仅控制起点和终点位置，而且要控制加工过程中每一点的位置和速度，加工出任意形状的曲线或曲面组成的复杂零件。 A.直线控制的数控机床 B.轮廓控制的数控机床 C.点位控制的数控机床 8. 数控系统的干扰一般是指那些与信号无关的，在信号输入、传输和输出过程中出现的一些（ C ）的有害的电气瞬变现象。 A.可预见 B.确定 C. 不确定 9.（ A ）是数控机床安装中一项关键的抗干扰技术措施。电网的许多干扰都是通过这条途径对机床起作用的。 A.接地 B.电动机 C.检测元件 二、判断题（正确的题标注“√”，错误标注“×”） 1. 直接起动是一种简单、可靠、经济的起动方式，也适合于较大容量（大于10KW）的电动机。（√） 2.开环伺服系统即为无位置反馈的系统，其驱动元件主要是步进电动机。 （√） 3. 继电器的输入信号是能是电流、电压等电学量。（×） 4.热继电器的作用是对电路进行短路保护。（×） 5.以交流伺服电机为驱动单元的数控系统称为闭环数控系统。（×） 三、简答题 1、电动机起动电流很大，当电动机起动时，热继电器会不会动作为什么 答：热继电器是利用电流的热效应原理来切断电路的保护电器，主要用于电动机或其他负载的过载保护。 电动机起动电流很大，但是，当电动机起动时，热继电器不会动作。因为，热继电器由于热惯性，其双金属片在短时间内不会弯曲，当电路短路时不能立即动作使电路立即断开，因此不能作短路保护。 2.接触器的作用是什么接触器按其主触头通过电流的种类不同，分为哪两类 答：接触器是一种用来频繁地接通或分断带有负载（如电动机）的主电路自动控制电器。接触器按其主触头通过电流的种类不同，分为交流、直流两种，机床上应用最多的是交流接触器。 四、分析题 (1) １．数控机床的优点 (1) ２．我国数控机床的发展现状 (1) ３．加强数控维修的意义 (1) ４．对数控维修人员的要求 (1) ５．本课程的学习任务、要求 (2) (3) (3) １．数控机床的初就位和组装 (3) ２．数控系统的连接和调整 (3) ３．通电试车 (3) ４．机床精度和功能调试 (4) ５．机床的试运行 (4) (5) １．数控机床的验收 (5) ２．机床验收的内容 (5) ３．数控功能的检验 (5) ４．机床的精度验收 (5) (8) (8) １．常见的数控机床类型 (8) ２．数控机床的构成几个部分的作用简介 (8) (9) １．主轴部件拆卸前的准备 (9) ２．CK7815 型数控车主轴部件的结构及调整 (9) ３．NT-J032 数控铣床主轴部件的结构与调整 (10) ４．THK6380 加工中心主轴部件的结构与调整 (11) (12) １．给系统的布置形式 (12) ２．进给电机的联接形式 (12) ３．进给间隙的调整 (13) (20) １．几种常见的回转工作台的结构形式 (20) ２．调整 (23) ３．工作台回转间隙的调整 (23) (23) - I - １．数控机床常见的换刀装置的结构 (23) ２．刀库的形式 (28) ３．机械手 (30) (33) １．位置检测的分类、功能 (33) ２．常见的位置检测装置简介 (37) (37) １．导轨的种类及特点 (37) ２．导轨的调整要求 (39) (40) (40) １．国外主流厂家产品数控产品介绍 (40) ２．国内数控常见产品介绍 (41) Fanuc-oi (41) １．刚性攻丝 (41) ２．复合加工循环 (42) ３．圆柱插补 (42) ４．直接编程 (42) ５．记忆型螺距补偿 (43) ６．CNC内装PMC编程 (43) ７．随机存储模块 (43) ８．显示单元 (44) ９．FANUC伺服电机 (44) fanuc_0ib (44) １．系统构成 (44) ２．综合联线介绍 (45) ３．数控系统的电源连接介绍 (46) ４．数控系统与主轴单元的连接及控制信号 (47) ５．数字伺服的原理 (48) ６．I/O连接 (50) (50) １．参数的概念 (50) 数控技术专业 《数控机床电气控制》课程标准 重庆工业职业技术学院 二○○九年五月 制定人员： 张光跃重庆工业职业技术学院机械学院教授姜秀华重庆工业职业技术学院机械学院副教授张新亮重庆工业职业技术学院机械学院讲师陈剑重庆机床集团公司高级工程师 刘学群重庆第二机床厂高级工程师 袁斌重庆长安汽车集团公司高级工程师 执笔人：张光跃 审核部门：数控技术专业建设指导委员会 实施部门：数控技术教研室 批准部门：教务处 《数控机床电气控制》课程标准 一、课程概述 （一）制定依据 本课程标准依据《数控机床装调维修工国家职业资格标准》、《数控技术专业人才培养方案》及本课程在人才培养方案中的作用和地位来制定。 （二）课程的性质与地位 《数控机床电气控制》（CNC Machine tool electric control）是指数控机床内部涉及电气控制的内容，包括数控机床电源电器控制、主轴和进给伺服运动电气控制，刀架电气控制、面板电气控制、I/O接口电气控制以及数控机床电气系统的控制和调试等。《数控机床电气控制》课程以数控设备应用技术为背景，理论与实际并重，是数控技术专业、数控设备应用与维护专业及相关的机电一体化等专业培养工程技术人才必备的一门核心专业课程，该课程为后续课程数控机床的故障诊断和维修打下基础，是一门理论与实践结合很紧密的课程。 通过本课程的学习，使学生掌握数控机床电气系统的基本知识和基本的动手操作方法，并得到必要的实践技能的训练，为后续专业课程学习和学生的顶岗实习作前期准备。本课程与其它课程的关系如下表所 （三）课程设计思路 1）课程内容设计 本专业人才培养目标提出的能力要求是：掌握数控机床的工作原理和结构知识，掌握主要数控系统的特点、CNC接口技术、PLC应用技术、电气参数设置和机电联调知识。具备数控机床的操作、手工编程和数控机床的机械和电气的调试和维护维修能力。 根据专业人才培养目标和本课程在专业目标的地位，课程的设计提出了在完整的工作过程中学习，以获得所需的知识和能力。工作过程知识是根据职业岗位职责、工作任务、工作规范、工具、手段与对象结合，并指向目标的职业行动过程所需要的知识，工作过程知识实现了理论知识与实践知识的结合，注重对知识的应用和能力的培养。按工作过程知识构建课程的学习内容，即按职业活动、岗位项目和具体的工作任务来组建学习内容，以具体的工作任务为圆心，凡是与工作过程任务有关的知识按圆周进行排列，纳入学习内容中，无关的知识尽量不讲，使课程的学习、内容构建从原来的学科体系的“平行结构”向工作任务体系的“圆周结构”转变。为使学生能很好学习和掌握本课程的知识和技能，我们结合职业教育特点和重庆地区数控设备构成和应用情况，选用典型的数控机床作为学习载体，按照数控机床电气控制的要求将数控机床的电气控制课程的学习领域分解为七个学习模块，每个学习模块选择一个到三个独立的工作任务，学生学习完这七个学习模块，就能基本掌握对数控机床电气连接与调试，达到教学的要求。在工作任务学习模块中，基 教案 教学安 排与过 程设计 (含课时 分配) 约10分 钟 约10分 钟 约45分 钟 教学过程： 一、课程介绍 介绍本专业特点及从业方向和岗位群。 二、引入新课题 为了提高加工效率，降低加工当中人为因素所造成的制约生产质量的原因。最早由美国在50 年代提出的生产新型设备（数字设备）到现在形成规模化、成熟化的数控设备——数控机床。 三、教学内容 1 数控机床。就是将加工过程所需的各种操作（如主轴变速、松夹工件、进刀与退刀、开车与 停车、自动关停冷却液等）和步骤以及工件的形状尺寸用数字化的代码表示，通过控制介质（如穿孔纸带或磁盘等）将数字信息送入数控装置，数控装置对输入的信息进行处理与运算，发出各种控制信号，控制机床的伺服系统或其他驱动元件，使机床自动加工出所需要的工件。 2 数字控制（Numerical Control），简称NC，它是采用数字化信息实现加工自动化的控制技术， 用数字化信号对机床的运动及其加工过程进行控制的机床，称作数控机床。 3 计算机数控（Computer Numerical Control），简称CNC。现代数控系统是采用微处理器或专 用微机的数控系统，由事先存放在存储器里的系统程序（软件）来实现控制逻辑，实现部分或全部数控功能，并通过接口与外围设备进行联接，称为CNC系统，这样的机床一般称为CNC机床。 总之，数控机床是数字控制技术与机床相结合的产物，从狭义的方面看，数控一词就是“数控机床”的代名词，从广义的范围来看，数控技术本身在其他行业中有更广泛的应用，称为广义数字控制。数控机床就是将加工过程的各种机床动作，由数字化的代吗表示，通过某种载体将信息输入数控系统，控制计算机对输入的数据进行处理，来控制机床的伺服系统或其他执行元件，使机床加工出所需要的工件，其过程见下图。 数控机床的组成 1．1输入、输出装置 1．2数控装置 1．3伺服系统 1．4检测反馈系统 1．5机床本体 数控技术课程教案 第一章绪论 本章重点：1.数控机床概念 2.数控机床采用的新颖机械结构 3.数控机床按检测系统的分类 一般了解：数控机床的组成、数控机床的优缺点、数控机床的发展趋势 一、数字控制：用数字化信号对机床的运动及其加工过程 进行控制的一种控制方法。 数控机床：国际信息处理联盟（IFIP）第五技术委员会，对数控机床作了如下定义：一种装了程序控制系统的机床。该系统能逻辑的处理具有使用号码或其他符号编码指令规定的程序。 二、数控机床的产生与发展： （一）产生： 1、传统的生产方法已满足不了生产需求 1)单件小批量生产——占70%，一般用试切 法，技术水平要求高，劳动强度大，精度 不高，无法实现自动化。如：普通车、铣、 刨、磨床等 2)工艺流水作业——调整法加工，生产率提 高，精度提高，成本低，品种多，采用组 合机床，多机床配合，环节出现问题，生 产停滞。 3)自动机床：用凸轮控制，适于生产简单工 件，且改型困难 2、社会的需求 1)品种多样化 2)零件精度和形状复杂程度不断提高 3)生产品种的频繁换型 3、技术上的可行性 1)电子计算机的发明 2)电子技术的发展 a、现代控制理论的发展 b、各种功能优越件的产生 c、大规模集成电路的出现 3)新颖机械结构的出现 a、滚珠丝杠—代替普通丝杠，动作更灵 活，间隙更小，精度提高 b、滚动导轨—代替滑动导轨，移动灵 活，克服爬行和前冲现象 4)机床动态特性的研究成果 使机床的刚度更好，主轴转速更高，抗振 性提高 由于生产的发展要求出现新的生产工具，而在技术上又已具备了条件，于是在1948年，美国帕森斯公司提出应用计算机控制机床加工的设想，并与麻省理工学院合作进行研制工作。1952年试制成功第一台三坐标立式数控铣床。1958年我国开始研制数控机床。 (二) 发展： 1952——1959年，电子管制成数控机床控制系统 三、教学容 1数控机床。就是将加工过程所需的各种操作（如主轴变速、松夹工件、进刀与退刀、开车与 布置学停车、自动关停冷却液等）和步骤以及工件的形状尺寸用数字化的代码表示，通过控制介质（如穿 生作业孔纸带或磁盘等）将数字信息送入数控装置，数控装置对输入的信息进行处理与运算，发出各种控 练习约制信号，控制机床的伺服系统或其他驱动元件，使机床自动加工出所需要的工件。 15分钟 2数字控制（Numerical Control ）,简称NC ,它是采用数字化信息实现加工自动化的控制技术， 用数字化信号对机 床的运动及其加工过程进行控制的机床，称作数控机床。 3计算机数控（Computer Numerical Control ），简称CNC 。现代数控系统是采用微处理器或专 用微机的数控系统，由事先存放在存储器里的系统程序（软件）来实现控制逻辑，实现部分或全部 数控功能，并通过接口与外围设备进行联接，称为 CNC 系统，这样的机床一般称为 CNC 机床。 总之，数控机床是数字控制技术与机床相结合的产物，从狭义的方面看，数控一词就是“数控机 床”的代名 词，从广义的围来看，数控技术本身在其他行业中有更广泛的应用，称为广义数字控制。 数控机床就是将加工过程的各种机床动作， 由数字化的代吗表示， 通过某种载体将信息输入数控系 统，控制计算机对输入的数据进行处理，来控制机床的伺服系统或其他执行元件，使机床加工出所 需要的工件，其过程见下图。 数控机床的组成 1. 1输入、输出装置 1. 2数控装置 1. 3伺服系统 1. 4检测反馈系统 1. 5机床本体 教学安 排与过 程设计 （含课时 分配） 约10分 钟 约10分 钟 教学过程： 一、 课程介绍 介绍本专业特点及从业方向和岗位群。 二、 引入新课题 为了提高加工效率，降低加工当中人为因素所造成的制约生产质量的原因。最早由美国在 50年代提出的生产新型设备（数字设备）到现在形成规模化、成熟化的数控设备一一数控机 约45分 钟 约10分 钟 床。 数控机床电气控制形考作业 4 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII 数控机床电气控制 形成性作业4 (第5章、第6章 一、单选题 1. （ B ）是各种PLC 通用的一种图形编程语言，在形式上类似于继电器控制电路。它直观、易懂，是目前应用最多的一种编程语言。 A 语句表 B 梯形图 C 功能表图 2. 梯形图中当输入点I0.1的状态为“0”、输入点I 0.0 的状态为“l ”时，输出Q 0.2为（ A ）。 A “l ” B “0” C 都不是 3.如图，PLC 中块的“或”操作就是将梯形 图中以LD 起始的电路块和另外以LD 起始的 电路块并联起来。当输入点I0.1与输入点I 0.2的状态都为“l ”时，输出Q 0.0为 （ A ）。 A “l ” B “0” C 都不是 4. 由于（ A ）存在着一些固有的缺点， （比如，有电刷，限制了转速的提高，而且结构复杂，价格贵 ），使其应用范围受到限制。 A 直流伺服电动机 B 交流伺服电动机 C 步进电动机 5. （ B ）又称主轴准停控制，即当主轴停止时能控制其停在固定位置。 A 开环控制 B 主轴定向控制 C 辅助控制 姓 名：＿＿＿＿＿ 学 号：＿＿＿＿＿ 得 分：＿＿＿＿＿ 教师签名：＿＿＿＿＿ 6. 位置检测装置能检测的最小位置变化量称作分辨率。位置检测装置的分辨率应适当（ A ）机床加工精度。 A高于 B低于 C等于 7. 位置检测装置输出信号的变化量相对于输入信号变化量的比值为( A )。 A灵敏度 B测量范围 C零漂 8. 采用安装在电机或丝杠轴端的回转型检测元件测量机床直线位移的检测方法叫做（ C ）。 A绝对测量 B直接测量 C间接测量 9.按照电动机学原理，当（ A ）的定子三相绕组接通三相交流电源时，就会产生旋转磁场。 A交流电动机 B直流电动机 C步进电动机 二、判断题（对认为正确的题标注“√”、错题标注“×”） 1. 步进电动机驱动装置由环形脉冲分配器、功率放大驱动电路两大部分组成。（√） 2. PLC内部可以看作是由许多“硬继电器”等逻辑部件组成的。（×） 3. 由电动机学基本原理可知，交流电动机的同步转速与定子供电频率无关。（×） 4. 语句表又叫做指令表，是各种PLC通用的一种图形编程语言，在形式上类似于继电器控制电路。（×） 形成性作业1 (第1章、第2章) 一、单选题 1. 某数控机床的数控装置只要求能够精确地控制从一个坐标点到另一个坐标点的定位精度，而不管是按什么轨迹运动，在移动过程中不进行任何加工。那么这是属于（ C ） A直线控制的数控机床 B轮廓控制的数控机床 C点位控制的数控机床 2. 数控系统除了位置控制功能外，还需要主轴起／停、换刀、冷却液开／停等辅助控制功能。这部分功能一般由（ C ）实现。 A 输入/输出装置 B数控装置 C 可编程序控制器(PLC) 3. （ B ）不但能用于正常工作时不频繁接通和断开的电路，而且当电路发生过载、短路或失压等故障时，能自动切断电路，有效地保护串接在它后面的电气设备。 A刀开关 B低压断路器 C 组合开关 4. 电流继电器与电压继电器在结构上的区别主要是( A )不同。电流继电器的线圈匝数少、导线粗，与负载串联以反映电路电流的变化。电压继电器的线圈匝数多、导线细，与负载并联以反映其两端的电压。 A 线圈 B衔铁 C 触点 5. 数控装置是整个数控系统的核心，按CNC装置中微处理器的个数可以分为单微处理器结构和（ C ）。 A专用型结构 B功能模块式结构 C多微处理器结构 6. 热继电器是利用电流的热效应原理来切断电路的保护电器，主要用于电动机或其他负载的( B )保护。 A过压B过载 C过流 7.（ B ）即用电气自控驱动工作台运动替代了人工机械驱动工作台运动。 A进给控制 B辅助控制 C主轴控制 8. 目前，数控机床主要采用变频调速等先进交流调速技术，由电动机学基本原理可知，该交流调速技术通过改变（ A ）进行调速。 A定子供电频率 B磁极对数 C定子供电电压 9. （ A ）一般要在两点间移动的同时进行加工，所以不仅要求有准确的定位功能，还要求从一点到另一点之间按直线规律运动，而且对运动的速度也要进行控制。 A直线控制的数控机床 B轮廓控制的数控机床 C点位控制的数控机床 二、判断题（对认为正确的题标注“√”、错题标注“×”） 1.绝对式位置检测是：每个被测点的位置都从一个固定的零点算起。（√） 2.接触器按其主触头通过电流的种类不同，分为交流、直流两种，机床上应用最多的是直流接触器。（×） 3.主轴定向控制又称主轴准停控制，即当主轴停止时能控制其停在固定位置，对M06和M19指令有效。（√） 4.中间继电器实际上也是一种电压继电器，只是它具有数量较多、容量较大的触点，起到中间放大的作用。（√） 5. 常用的位移执行机构有步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机。（√） 数控机床电气控制作业3 一、单项选择题 1.主轴提供切削过程中的转角和功率，主轴电动机一般使用（ B ）。 A. 直流伺服电动机 B.笼型异步电动机 C.步进电动机 2. 正弦波脉宽调制(SPWM)变频器的工作原理中运用了：冲量（窄脉冲的面积）相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果（ B ）这一采样控制理论重要结论。 A.不同 B.基本相同 C.无关 3、位置检测装置按检测量的测量基准，可分为（ A ）和增量式测量。 A.绝对式 B.直接测量 C.回转型 4. 旋转编码器是一种（ B ）的角位移检测装置，在数控机床中得到了广泛的使用。 A.直线位移 B.角位移 C.短距离直线位移 5. 传统的继电接触器控制装置体积大、动作速度较慢、耗电较多、功能少，目前大都用（ A ）取代。 A.可编程序控制器 B.数控装置 C.通用计算机 6. 按CNC装置中各印刷电路板的插接方式可以分为（ C ）和功能模块式结构。 A.专用型结构 B.个人计算机式结构 C.大板式结构 7.（ C ）是一种将电脉冲信号转换为机械角位移的机电执行元件。 A.交流电动机 B.直流电动机 C.步进电动机 8.（ A ）又称无触点行程开关。当运动着的物体在一定范围内与之接近时，它就会发生物体接近而“动作”的信号，以不直接接触方式检测运动物体的位置。 A. 接近开关 B.按钮开关 C.组合开关 9. 位置检测元件不直接安装在进给坐标的最终运动部件上，而是中间经过机械传动部件的位置转换(称为间接测量)。亦即，坐标运动的传动链有一部分在位置闭环以外， 这种伺服系统称为（ B ）。 A.开环伺服系统 B.半闭环系统 C.闭环伺服系统 二、判断题（对认为正确的题标注“√”, 错题标注“×”） 1. 在光电码盘的里圈里还有一条透光条纹C(零标志刻线)，用以每转产生一个脉冲，该脉冲信号又称零标志脉冲，作为测量基准。（√） 2. 数控机床位置检测装置的分辨率与数控机床的分辨率精度是相同的。 （×） 3. 接近开关多为三线制。三线制接近开关有二根电源线（通常为24V）和一根输出线。 （√） 4. 电器元件布置图是用规定的图形符号，根据原理图，按各电器元件相对位置绘制的实际接线图。（×） 5. 屏蔽技术利用金属材料制成容器，将需要防护的电路或线路包在其中，可以防止电场或磁场的耦合干扰。（√） 三、简答题 1.正弦波脉宽调制(SPWM)变频器采用的重要理论基础是什么？ 答：在采样控制理论中有一个重要结论，冲量(窄脉冲的面积)相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。电动机就是一个惯性的环节，该结论是SPWM控制的重要理论基础。 2. 步进电机驱动的环形脉冲分配器有何作用是什么？ 答：环形脉冲分配器是用于控制步进电动机的通电方式的，其作用是将CNC装置送来的一系列指令脉冲按照一定的循环规律依次分配给电动机的各相绕组，控制各相绕组的通电和断电。 四、分析题 三相反应式步进电动机的结构及工作原理如图所示。请回答步进电动机主要由哪 数控机床电气控制形成性考核册作业3 WEIHUA system office room 【WEIHUA 16H-WEIHUA WEIHUA8Q8- 数控机床电气控制作业3 一、单项选择题 1.主轴提供切削过程中的转角和功率，主轴电动机一般使用（ B ）。 A. 直流伺服电动机 B.笼型异步电动机 C.步进电动机 2. 正弦波脉宽调制(SPWM)变频器的工作原理中运用了：冲量（窄脉冲的面积）相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果（ B ）这一采样控制理论重要结论。 A.不同 B.基本相同 C.无关 3、位置检测装置按检测量的测量基准，可分为（ A ）和增量式测量。 A.绝对式 B.直接测量 C.回转型 4. 旋转编码器是一种（ B ）的角位移检测装置，在数控机床中得到了广泛的使用。 A.直线位移 B.角位移 C.短距离直线位移 5. 传统的继电接触器控制装置体积大、动作速度较慢、耗电较多、功能少，目前大都用（ A ）取代。 A.可编程序控制器 B.数控装置 C.通用计算机 6. 按CNC装置中各印刷电路板的插接方式可以分为（ C ）和功能模块式结构。 A.专用型结构 B.个人计算机式结构 C.大板式结构 7.（ C ）是一种将电脉冲信号转换为机械角位移的机电执行元件。 A.交流电动机 B.直流电动机 C.步进电动机 8.（ A ）又称无触点行程开关。当运动着的物体在一定范围内与之接近时，它就会发生物体接近而“动作”的信号，以不直接接触方式检测运动物体的位置。 A. 接近开关 B.按钮开关 C.组合开关 9. 位置检测元件不直接安装在进给坐标的最终运动部件上，而是中间经过机械传动部件的位置转换(称为间接测量)。亦即，坐标运动的传动链有一部分在位置闭环以外，这种伺服系统称为（ B ）。 A.开环伺服系统 B.半闭环系统 C.闭环伺服系统 二、判断题（对认为正确的题标注“√”, 错题标注“×”） 1. 在光电码盘的里圈里还有一条透光条纹C(零标志刻线)，用以每转产生一个脉冲，该脉冲信号又称零标志脉冲，作为测量基准。 （√） 2. 数控机床位置检测装置的分辨率与数控机床的分辨率精度是相同的。 （ × ）电大专科数控技术数控机床电气控制试题及答案
数控机床教案
春数控机床电气控制作业及答案
数控机床电气控制形成性考核册作业
数控机床维修教案
数控机床电气控制课程标准
任务一：认识数控机床教案
数控技术课程教案完整版
任务认识数控机床教案
数控机床电气控制形考作业4
数控机床电气控制形考作业1
数控机床电气控制形成性考核册作业3(精选.)
数控机床电气控制形成性考核册作业修订稿
相关主题
文本预览