数控机床电气系统

摘要数控技术发展飞速的今天，数控技术在现代制造业发挥越来越重要的作用，数控机床是数控制造业的核心，本文主要介绍了对数控车床的电气系统设计的过程。

本设计以CK6140车床为载体，对其数控电气系统经行详细设计。

其内容包括强电设计、弱电设计、PLC输入输出及接口设计，本设计选用西门子808D数控系统。

最后绘制出整个机床的电气系统原理图等。

本设计给出了整个机床的原理图绘制过程，重点部分模块化，较详细地介绍了各个部分的功能及用途。

分为 380V强电回路，控制回路，PLC输入输出控制，主轴驱动模块和进给伺服驱动模块，并介绍了相关的电气知识。

通过本设计说明书可以基本上掌握数控车床的电气原理，以及基本的电气常识，使读者无论是从整体上还是各个模块中都能够了解到数控车床相关的一系列电气知识。

关键词：数控系统；数控车床；PLC控制1ABSTRACTThe numerical controls that the technique development fast today, the numerical controls technique at the modern manufacturing industry exertive more and more importance function, numerical control tool machine is number control a manufacturing industry of core, this text mainly introduced logarithms to control the processed that the electricity system of lather design.The design CK6140 lathe as the carrier, the detailed design of the its NC electrical system through the line. its contents includes a strong electrically design, weakness design, PLC importation output and Interface design. The design uses a Siemens 808D CNC system. Finally, to map out the whole machine electrical system schematic. This principle diagram which designs to the whole tool machine draws process and the point parts of mold piece turn and compared to in detail introduce each function and use of part. Is divided into the 380 Vs strong electricity back track, control back track, the PLC importation outputs a control, the principal axis drives a mold piece and enters to servo drive a mold piece, and introduced related electronic knowledge.Through this design system can basically control numerical control the electricity principle of lather, and basic electronic common sense, make the reader regardless can understand numerical control the lather related series of electricity knowledge from wholly the top still each mold piece.Key Words：NC system; NC lathe; PLC control2目录摘要------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1 ABSTRACT ------------------------------------------------------------------------------------------- 2目录------------------------------------------------------------------------------------------------------ 3第一章绪论----------------------------------------------------------------------------------------- 61.1前言 ------------------------------------------------------------------------------------------ 61.2国外数控系统的发展趋势 ------------------------------------------------------------- 61.2.1新一代数控系统采用开放式体系结构 ------------------------------------ 61.2.2新一代数控系统控制性能大大提高---------------------------------------- 71.2.3数控系统向软数控方向发展 ------------------------------------------------- 71.3我国数控技术的发展-------------------------------------------------------------------- 81.4CK6140数控车床主简介 ---------------------------------------------------------------- 9第二章西门子808D数控车床系统 --------------------------------------------------------- 112.1 西门子808D系统简介 --------------------------------------------------------------- 112.2人机界面 ---------------------------------------------------------------------------------- 132.3进给系统 ---------------------------------------------------------------------------------- 132.4 主轴驱动系统--------------------------------------------------------------------------- 132.5刀架控制系统 --------------------------------------------------------------------------- 142.6电柜设计及电源选用------------------------------------------------------------------ 142.6.1在设计电柜时应注意以下事项：----------------------------------------- 142.6.2 24VDC电源选用---------------------------------------------------------------- 152.7数控系统各部分的连接及接口 ----------------------------------------------------- 152.7.1系统的接线---------------------------------------------------------------------- 152.7.2 接口布置 ------------------------------------------------------------------------ 15第三章CK6140数控车床的基本组成和工作原理 --------------------------------------- 173.1数控车床组成 --------------------------------------------------------------------------- 173.2数控车床工作原理 --------------------------------------------------------------------- 193.3 CK6140数控车床运动分析 ---------------------------------------------------------- 2033.4 CK6140数控车床电气系统简述 ---------------------------------------------------- 21第四章CK6140数控车床硬件系统设计及元件选型------------------------------------ 254.1主轴驱动系统 --------------------------------------------------------------------------- 254.1.1主轴电动机---------------------------------------------------------------------- 254.1.2主轴电动机选型 --------------------------------------------------------------- 254.2机床进给伺服系统 --------------------------------------------------------------------- 264.2.1 CK6140数控车床对伺服驱动进给系统的要求------------------------ 274.2.2 伺服电机的选型--------------------------------------------------------------- 284.3控制电路原理图设计------------------------------------------------------------------ 314.3.1 380V系统强电控制回路----------------------------------------------------- 314.3.2电源回路 ------------------------------------------------------------------------- 334.4常用电器元件的选型------------------------------------------------------------------ 344.4.1低压电器选型的一般原则 -------------------------------------------------- 344.4.2断路器的选型------------------------------------------------------------------- 344.4.3电动机保护用自动开关的选型 -------------------------------------------- 354.4.4 熔断器选型 --------------------------------------------------------------------- 354.4.5接触器的选型------------------------------------------------------------------- 354.4.6热继电器的选型 --------------------------------------------------------------- 364.4.7中间继电器---------------------------------------------------------------------- 364.5 CK6140数控车床控制面板 ---------------------------------------------------------- 37第五章PLC设计及参数设置------------------------------------------------------------------- 395.1 PLC的基本结构及工作原理 --------------------------------------------------------- 395.2 PLC与CNC机床的联接方式 -------------------------------------------------------- 405.3 CNC加工代码在PLC上的实现方法----------------------------------------------- 415.3.1 T功能代码的实现方法------------------------------------------------------- 425.3.2 M功能代码实现方法--------------------------------------------------------- 425.4 PLC程序的模块化设计---------------------------------------------------------------- 425.5 PLC输入输出地址分配---------------------------------------------------------------- 425.6参数设置 ---------------------------------------------------------------------------------- 4445.6.1 PLC参数设置-------------------------------------------------------------------- 445.6.2机床参数设置------------------------------------------------------------------- 45第六章结论--------------------------------------------------------------------------------------- 47致谢 -------------------------------------------------------------------------------------------------- 48参考文献 --------------------------------------------------------------------------------------------- 495第一章绪论1.1前言装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，机床制造业是一个国家的基本装备工业，是工业生产的技术基础，数控技术在给机床制造业带来显著经济效益及广阔发展前景的同时，也是发展新兴高新技术产业和尖端工业（如信息技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）的使能技术和最基本的装备，因此它已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一。

二、数控机床的特点
（1）加工精度高，质量稳定。 （2）能完成普通机床难以完成或根本不能加工的复杂零件加工。 （3）生产效率高。 （4）对产品改型设计的适应性强。 （5）有利于制造技术向综合自动化方向发展。 （6）监控功能强，具有故障诊断的能力。 （7）减轻了工人的劳动强度，并改善了劳动条件。
第四节数控机床的产生及发展 一、数控机床的产生
5按低压电器型号分类 （1）刀开关H。 （2）熔断器R。 （3）断路器D。 （4）控制器K。 （5）接触器C。 （6）起动器Q。 （7）控制继电器J。 （8）主令电器L。 （9）电阻器Z。 （10）变阻器B。 （11）调整器T。 （12）电磁铁M。 （13）其他A。
二、低压电器的结构 （一）电磁机构
而且要求刀具由一点到另一点之间的运动轨迹为一条直线，并能控 制位移的速度。 （3）轮廓控制系统
也称连续控制系统。其特点是能够同时对两个或两个以上的坐 标轴进行连续控制。
2. 按伺服系统控制方式分类 （1）开环伺服系统
数控装置根据信息载体上的指令信号，经控制运算发出指令脉
冲，使伺服驱动元件转过一定的角度，并通过传动齿轮、滚珠丝杠 螺母副，使执行机构(如工作台)移动或转动。 （2）闭环伺服系统
（2）改变非磁性垫片的厚度。 （3）调节螺丝，可以改变初始气隙的大小。 2电磁式继电器的特性
继电器的主要特性是输入/输出特性，又称为继电特性，
二、中间继电器 中间继电器实质上是一种电压继电器，它是根据输入电压有
无而动作的，一般触点对数多，触点容量额定电流为5～10 A左右。 中间继电器体积小，动作灵敏度高，一般不用于直接控制电
其位置检测元件直接对工作台的实际位置进行检测，理论上
讲，可以消除整个驱动扣传动环节的误差、间隙和失动量，具有很 高的位置控制精度。 （3）半闭环伺服系统

数控机床电气控制系统故障诊断与维护分析1. 引言1.1 研究背景数和段落格式等。

以下是关于【研究背景】的内容：数控机床电气控制系统是数控机床的核心部件之一，起着控制和驱动的重要作用。

随着现代制造业的飞速发展，数控机床在工业生产中的应用越来越广泛，为提高生产效率和产品质量发挥了重要作用。

由于数控机床电气控制系统复杂性高、运行环境恶劣等因素的影响，系统故障时有发生。

对数控机床电气控制系统故障诊断与维护进行深入研究具有重要的理论和实践意义。

在实际生产中，数控机床电气控制系统故障会导致机床停机、生产中断，严重影响生产进度和产品质量。

及时准确地诊断和维护系统故障，对于提高设备运行效率、降低维修成本具有重要的意义。

目前对数控机床电气控制系统故障诊断与维护的研究还存在许多问题和挑战，需要进一步加强研究和探讨，以满足制造业发展的需求。

【2000字】1.2 研究目的研究目的是通过分析数控机床电气控制系统的故障诊断与维护，在实践中总结出有效的解决方法，提高机床的稳定性和可靠性，减少生产中的故障和停机时间，提高生产效率和产品质量。

通过研究电气控制系统的概念和工作原理，深入了解系统中常见的故障原因和诊断方法，掌握维护技术和策略，积累案例分析和实践经验，为今后的工作提供更好的参考和指导。

通过研究与实践的结合，不断提高对数控机床电气控制系统故障的诊断与维护的能力，为机床的长期稳定运行和生产效率的提高做出贡献。

通过本研究的开展，可以为相关领域的研究和工作提供借鉴和参考，促进相关技术的发展和应用。

1.3 研究意义数、格式要求等。

谢谢！数控机床电气控制系统作为数控机床的重要组成部分，其性能和稳定性直接影响到整个机床的工作效率和生产质量。

随着我国制造业的不断发展，数控机床在各种加工领域中得到了广泛应用，对其电气控制系统的稳定性和可靠性提出了更高的要求。

对数控机床电气控制系统故障诊断与维护进行深入研究具有重要的现实意义。

研究数控机床电气控制系统的故障诊断与维护，可以提高数控机床的工作效率和生产质量。

Ｉ 一 科研发展…………………………一
数控机床 电气控制系统
上海 交通 大学机动 学院 高达夫
【 摘要 】数控技术是机械加工 自动化的基础 ，是 数控机床的核心技术 ，其水平高低关系到国家战略地位和体现 国家综合 国力的水平 ，近年来，Ｐ Ｌ Ｃ 在工业 自动控制领 域应
用愈来愈广 ，它在控制性能、组机周期和硬件成本等方面所表现 出的综合优势是其 它工控产品难 以比拟的整机控制系统具有程序设计 思路清 晰、硬件 电路简单实用、可靠 性高、抗干扰能力强，具有 良好 的性 能价格比等显著优 点，其软硬件 的设计思路可供工矿企 业的相关数控机床设计改造借鉴 ～５ （ ｍ ／ ｍ ｉ ｎ ） 快速移动速度８ ｍ ／ ｍ ｉ ｎ ；数控 机床的结构形式有很 多，通过对其主要的结构形 式的分析，大体上最常见的可分为如下两类 ： １ ） 工件沿ｘ 坐标方向移动的类 型，这类机床 主要采用的是龙 门式结构，其工作的原理为 ：工 作台沿ｘ 方向移动。而Ｙ 坐标则为打 印头在 由双立 柱及横梁构成 的龙门上的运动，既可用于二 、三 坐标作平面铣削，又可 以 扩展为四坐标机床用于 切割管件和型材，还能构成五坐标机床加 工空间 曲面。这类机床 的规格尺寸较大。另外工件沿ｘ 坐标方向移动式结构还有两种悬臂式的结构 ，一 者是为工作台沿ｘ 坐标方向移动，另一者为工件 及夹具同时沿ｘ 坐标方 向移动，其规格尺寸都比 龙门式的要小。 ２ ） 工件沿ｘ ，Ｙ 二坐标方向移动的类型这类机 床多为单纯用于切割的二、三坐标机床，其切割 头悬臂伸出，在水平面 内并无移动；而工件则可 以沿ｘ 、Ｙ 两个方向运动，这类机床 的结构比较简 单，规格尺寸也较小，最大２ ０ ０ ０ ｘ １ ５ ０ ０ （ ｍ×Ｉ Ｉ Ｉ ｎ ） 工件沿二坐标方 向移动的类型又可分为十字工作 台式和工件与夹具移动式两种 ；前者工件与工作 台连动，规格更小些；后者规格尺寸稍大，工作 台固定不动，而工件则由夹具夹持着移动，大多 是与 自动冲裁技术结合在一起成为可完成切割铣 削，冲裁等多种加工功能的多功能机床 ２ ． ２电气控制系统方案 要实现对机 电一体化的数控机床的有效控 制 ，这样的 电 气控制系统有多种方案可 以选择 。 其中最主要的是采用 ： １ ） 采用单片机的控制系统： ２ ） 采用 了集成Ｄ Ｓ Ｐ ； Ｇ ￣ ， 片的控制板与Ｐ ｃ 机相联 系的控制系统； ３ ） 采用Ｐ Ｌ ｃ 与 【 相联系的控制系统。 各控制系统方案的特 点与比较： （ １ ） 采用单片机 的控制系统所谓的单片机 即 是一块集成 了 Ｃ Ｐ Ｕ 、Ｒ Ａ Ｍ ＼ Ｒ Ｏ Ｍ （ 日Ｒ ０ 幢览 Ｅ Ｅ Ｐ Ｒ ０ ￣ Ｄ 、定 时／ 计数器、时钟 、多种功能的串行和并行Ｉ ／ ０ 口 的芯片 。如Ｉ ｎ ｔ ｅ ｌ 公司的８ ０ ３ １ 系列等。除了以上 基本功能外，有的单片机还集成有Ａ ／ Ｄ 、Ｄ ／ Ａ ，如 Ｉ ｎ ｔ ｅ ｉ 公司的８ ０ ９ ８ 系列 。概括起来说，单片机具 有如下特点： １ ） 可靠性好。芯片本身是按工业测控环境要 求设计的，其抗工业噪声干扰优于一般通用Ｃ Ｐ Ｕ ； 程序指令，常数，表格固化在Ｉ 中不易破坏 ； 许 多信号通道都在一个芯片内部，故可靠性高。 ２ ） 易于扩展。片 内具有计算机正常运行所 必须的部件 ，芯片外部有许多供扩展用的三总线