机床电气与可编程控制技术-全套PPT课件.pptx

第一章 绪论一、电力拖动在现代机床中的地位传统的生产机械由工作机构、传动机构、原动机三个主要部分组成。现代机床由工作机构、传动机构、原动机和自动控制系统四个主要部分组成。 所谓“自动控制”是指在没有人直接参与或只有少数人参与的情况下，利用自动控制系统，使得被控对象（或生产过程），自动地按预定的规律去进行工作的过程。如设备按预定的程序自动地起动或停车；利用微机控制数控机床，按照计算机程序发出的指令，自动按预定的轨迹加工；利用可编程控制器（PLC），按照预先编制的程序，使机床实现各种自动加工循环，这些都是电气自动控制的应用。 实现自动控制的手段是多种多样的，可以用电气控制的方法来实现自动控制，也可以用机械控制、液压控制、气动控制等方法来实现自动控制。由于现代化的金属切削机床均用交、直流电机作为动力源，因而电气控制是现代化机床的主要控制手段。即使采用其它控制方法，也离不开电气自动控制系统的配合。 电气自动控制主要包括以下三个主要环节：动力部分：是整个系统的电源供给环节。是整个系统的主干，是电能转换为其他能量的通道部件，包括动力电源开关、电器控制部件、电动机等。 生产过程自动控制部分：是生产过程自动化的核心，也是间接控制、指挥动力电器及系统工作的部件，包括继电器和各种控制仪表、智能仪表等。 传动装置：是生产机械的连接及传动环节，位于电动机和工作机械之间，如减速箱、皮带、联轴器等。 图1-1 电气自动控制系统组成通过电气控制装置实施对电机的控制方式内容的组合，即“机床电气控制”。以电气为主的自动控制系统使机床的性能不断提高，使其工作机构、传动机构的结构大为简化。经过一个多世纪的发展，电力拖动及电气控制系统不断更新，机床设备结构不断改进，性能不断提高。在电气自动控制方面，现代化机床更是综合应用了许多先进科学技术成果。如计算机技术、电子技术、传感技术、伺服驱动技术等等。近年来出现的各种机电一体化产品如数控机床、机器人、柔性制造系统等均是电气自动控制现代化的硕果，可见电气自动控制对于现代机床的发展起着极其重要的作用，所以要求大家必须熟练掌握机床电气自动控制的理论和方法。二、机床电气自动控制系统的发展简史1．电气拖动的发展用电动机带动生产机械运动的拖动方式称为电力拖动。电气控制与电气拖动有着密切关系。蒸汽机的出现，使得机床工业得到了很大发展。19世纪末２０世纪初，由于电动机的出现，使得机床的拖动发生了变革，用电动机代替蒸汽机，机床的电气拖动随电动机的发展而发展。 （１）成组拖动：一台电动机── 一根天轴── 一组生产机械设备，机构复杂，损耗大，效率低，工作可靠性差，不适合于现代化生产的需要。 （２）单电机拖动：一台电动机── 一台设备。一台电动机拖动一台机床，较之成组拖动简化了传动机构，缩短了传动线路，提高了传动效率，至今中小型通用机床仍有部分采用单电机拖动，但拖动大型机床时由于机床尺寸比较大，运动部件比较多，必然导致机械装置的复杂与庞大。 （３）多电机拖动：一台专门的电动机── 拖动一台设备的一个运动部件 由于生产的发展，机床的运动增多，要求提高，出现了采用多台电机驱动一台机床的拖动方式。采用了多电机拖动以后，不但简化了机械结构，提高了传动效率，而且易于实现各运动部件的自动化，易实现自动化生产。多电机拖动是现代机床最基本的拖动方式。 （４）交直流无级调速系统：其主要特点是此系统可大大简化或取消电动机与机械运动部件之间的齿轮变速箱，满足机床各运动的调速要求。２．机床电气控制系统的发展概况 （１）继电器─接触器控制系统 系统由一些按钮开关、行程开关、继电器、接触器等元器件组成。可实现对控制对象的起动、停车、调速、自动循环以及保护等控制。控件结构简单、控制方式直观、易掌握、工作可靠、易于维护，在机床控制中得到长期、广泛的应用。但是体积大、功耗大、控制速度慢、改变控制程序困难控制复杂时可靠性差，多用于自动化程度不高的通用机床。（２）计算机数字控制系统 1952年美国出现第一台数控铣床，1958年出现加工中心，20世纪70年代CNC应用于数控机床和加工中心，80年代出现了柔性制造系统(FNS)。 提高了生产机械的通用性和效率，实现机械加工全盘自动化 。但对于以手工为主的通用机床和自动化循环比较简单、比较固定的自动化机床，采用计算机控制失之于成本太高，功能不能充分发挥。 （３）可编程序控制器(PLC) 继电器常规控制技术与微机技术的结合，一种专用的工业控制器，它可以代替继电器－接触器控制系统，其逻辑电路和编程指令简单，程序编制方法易于掌握，工作程序的改变也很方便，价格又远低于电子计算机，因而已在机床上得到了广泛应用。３．国内外发展状况 德国特别重视数控机床主机及配套件的先进实用，其机、电、液、气、光、刀具、测量、数控系统、各种功能