数控机床电气控制
实 验 指 导 书
张 冉
唐山工业职业技术学院
实验一 数控综合实验台的部件认识实验
一、实验目的：
1、了解数控机床的加工过程控制原理；
2、认识数控综合实验台部件组成，掌握各部分的主要作用；3、理解数控机床电气控制系统的组成以及控制原理。二、实验内容
认识HED-21S数控综合实验台的数控装置、伺服系统、电动刀架、低压电器以及其他组成部件。三、仪器设备
? HED-21S数控综合实验台一台四、实验步骤
1、认识实验台的数控装置：
型号：“世纪星”HNC-21TF车床数控装置——武汉华中数控股份有限公司操作面板：显示区、NC键盘区、机床控制面板区。
? 作用：数控机床的大脑——发出控制信号
华中世纪星HNC-21数控装置的接口定义：
XSl —电源接口 ;
XS2 —外接 PC 键盘接 ; XS3 —以太网接口； XS4 —软驱接口； XS5 — RS232 接口； XS6 —扩展 I ／ 0 板接口；
XS8 —手持单元接口； XS9 —主轴控制接口；
XSl0 ， XS11 —输入开关量接口； XS20 ， XS21 —输出开关量接口；
XS30 ～ XS33 —模拟式、脉冲式 ( 含步进式 ) 进给轴控制接口； XS40 ～ XS43 ——串行式 HSV 一 11 型伺服轴控制接口； ( 若使用软驱单元，则 XS2 、 XS3 、 XS4 、 XS5 为软驱单元的转接口 )
2、认识数控机床的输入/输出装置
作为HNC-21数控装置XS10、XS11、XS20、XS21接口的转接单元。实验台输入/输出装置采用：
HC5301-8输入接线端子板：含有20位开关量输入端子
HC5301-R继电器板（输出板）：16位开关量输出端子和急停（两位）与超程（两位）端子；
继电器板上集成了八个单刀单开继电器和两个双刀双开继电器，其中8路开关量信号输出用于控制八个单刀单开继电器，剩下8路开关量输出通过接线端子引出，可用来控制器其它电器。? 3、伺服系统
主轴伺服系统：0.55KW三相交流异步电机 + 日立SJ100-007HFE变频器 半闭环控制
X轴伺服系统：深圳雷塞M535步进驱动器+雷塞57HS13四相混合式步进电机 开环控制
Z轴伺服系统：三洋SANY0 Q交流伺服驱动器+MSMA022A1C伺服电动机 半闭环控制、闭环控制4、数控机床上的低压电器? 自动开关QF（4个）? 接触器（2个）? 继电器（10个）? 行程开关（6个）? 按钮
? 磁粉制动器（1个）? 灭弧器（3个）
? 控制变压器（1个）：AC380/AC220V/AC24V ? 三相伺服变压器（1个）：AC380/AC200V ? 开关电源：AC220V/DC24V5、其它部件的认识
? 电动刀架
? 精密十字工作台? 光栅尺?
五 实验结果记录
HED-21S数控综合实验台部件清单
部件序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
部件名称 部件型号 数量 作用 实验二 数控综合实验台电气控制分析实验
一、实验目的
1、使学生掌握电气控制原理图的识别方法和步骤； 2、熟悉数控综合台各个组成部件的电气连接； 3、掌握电动刀架的刀位选择控制线路控制过程。二、实验内容
1、按照数控综合实验台电气原理图，检查数控系统的接线； 2、上电进行系统测试与调试； 3、以刀架刀位选择线路为重点，分析其电气控制过程以及信号的传递过程，同时观察实验。三、仪器设备
? HED-21S数控综合实验台一台 工具包 综合实验台电气原理图册一本四、实验步骤
1、首先按照《数控综合实验台电气原理图》，一一检查数控实验台的连线是否正确；
? （1）主电源电源回路的连接? （2）数控系统刀架电机的连接
? （3）数控系统继电器和输入输出开关量控制接线的连接? （4）数控装置和手摇单元的连接
? （5）数控装置和步进电机驱动器、变频器、交流伺服驱动器的连接? （6）工作台上的电机电源线、反馈电缆及其其它控制信号线的连接
①电源部分
图 1 电源部分接线图
②继电器与输入/输出开关量
图 2 继电器部分接线图图 3 继电板部分接口图 4 输入开关量接线图图 5 输出开关量接线图
③数控装置与手摇单元和光栅尺
图6 手摇单元接线图图 7 数控装置与光栅尺连接
④数控装置与主轴的连接
图 8 数控装置与主轴连接
⑤数控装置与步进驱动单元连接
图 9 数控装置与步进驱动单元的连接
⑥数控装置与交流伺服单元的连接
图 10 数控系统与交流伺服单元的连接
⑦数控系统刀架的连接
图 11 刀架电动部分
?
2、数控系统的调试
? 在所有的连接正确后，进行实验台的调试实验（1）通电
? ①按下急停按钮，断开系统中所有空气开关? ②合上空气开关QF1? ③合上空气开关QF4? ④合上空气开关QF3? ⑤合上空气开关QF2
? （2）系统功能检查
①左旋并拔起操作台右上角的“急停”按钮，使系统复位；系统默认进入“手动”方式，软件操作界面的工作方式变为“手动”。
②按住“+X”或“-X”键(指示灯亮)，X轴应产生正向或负向的连续移动。松开“+X”或 “-X”键(指示灯灭)，X轴即减速运动后停止。以同样的操作方法使用“+Z”、“一Z”键可使Z 轴产生正向或负向的连续移动。
③在手动工作方式下，分别点动X轴、Z轴，使之压限位开关。仔细观察它们是否能压到 限位开关，若到位后压不到限位开关，应立即停止点动；若压到限位开关，仔细观察轴是否立即停止运动，软件操作界面是否出现急停报警，这时一直按压“超程解除”按键，使该轴向相反方向退出超程状态；然后松开“超程解除”按键，若显示屏上运行状态栏“运行正常”取代了“出错”，表示恢复正常，可以继续操作。
检查完X轴、z轴正、负限位开关后，以手动方式将工作台移回中间位置。 ④按一下“回零”键，软件操作界面的工作方式变为“回零”。按一下“+X”和“+Z”键，检 查X轴、Z轴是否回参考点。回参考点后，“+X”和“+Z”指示灯应点亮。
⑤在手动工作方式下，按一下“主轴正转”键(指示灯亮)，主轴电动机以参数设定的转速 正转，检查主轴电动机是否运转正常；按住“主轴停止”键，使主轴停止正转。按一下“主轴反转”键 (指示灯亮)，主轴电动机以参数设定的转速反转，检查主轴电动机是否运转正常；按住 “主轴停止”键，使主轴停止反转。
⑥在手动工作方式下，按一下“刀号选择”键，选择所需的刀号，再按一下“刀位转换”键，转塔刀架应转动到所选的刀位。
⑦调入一个演示程序，自动运行程序，观察十字工作台的运行情况。 3、电动刀架刀位选择控制回路的分析
①在电气原理图中找出刀架电机的控制回路，并进行简单分析得出KM1、KM2控制电机的正反转，并检查接触器的线圈、主触点以及辅助触点的接线。? ②在电气原理图上，找出控制接触器线圈得失电得是KA4、KA5，并在综合实验台上找出这两个继电器；
? ③查找电路图上控制KA4、KA5的回路，并在实验台上查找实物；? ④分析输出信号的来源；
? ⑤绘制刀架控制回路的信号传递总图。4、刀架刀位选择线路的控制过程
? 按下刀位选择按键，选择不同的刀号，再按一下刀位转换按键，观察KA4、KA5的指示灯，KM1、KM2、刀架的动作情况并记录。5、关机 ? ①按下急停按钮
? ②断开空气开关QF2? ③合上空气开关QF3? ④合上空气开关QF4? ⑤合上空气开关QF1 五、实验结果记录
1、记录上电后按下操作面板上控制按键时，机床的动作情况。2、绘制电动刀架电气原理图
3、绘制电动刀架的信号传递总图。
实验三 数控综合实验台电气故障设置与分析实验
一、实验目的
1、使学生掌握电气控制原理图的识别方法和识图步骤； 2、熟悉数控综合台各个组成部件的电气连线； 3、掌握数控机床电气故障的设置与分析的方法。二、实验内容
1、按照数控综合实验台电气原理图，检查数控系统的接线； 2、上电进行系统测试与调试；
3、在数控综合实验台上设置典型故障，观察实验现象，并分析故障原因得出重要的结论。
4、将实验台的连线恢复原样，开机检查工作台是否能正常工作，若能关机，整理实验结果。三、仪器设备
? HED-21S数控综合实验台一台 工具包 综合实验台电气原理图册一本四、实验步骤
1、首先按照《数控综合实验台电气原理图》，一一检查数控实验台的连线是否正确；
? （1）主电源电源回路的连接? （2）数控系统刀架电机的连接
