数控机床故障诊断及维修和数控机床编程及加工

书名：数控机床故障诊断及维修ISBN：978-7-111-29871-7沈军达出版社：机械工业出版社本书配有电子课件数控机床故障诊断及维修ppt课件模块1数控车床实验台电气原理测绘与分析

项目二数控机床电气调试与维修数控机床故障诊断及维修ppt课件

一、电气识图——电气图的常用符号

电气控制系统是由电动机和若干电气元件按照一定要求连接组成，以便完成生产过程控制特定功能的系统。为了表达生产机械电气控制系统的组成及工作原理，同时也便于设备的安装、调试和维修，而将系统中各电气元件及连接关系用一定的图样反映出来，在图样上用规定的图形符号表示各电气元件，并用文字符号说明各电气元件，这样的图样叫做电气图。

模块1数控车床实验台电气原理测绘与分析

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电气图，也称电气控制系统图。图中必须根据国家标准，用统一的文字符号、图形符号及画法，以便于设计人员的绘图与现场技术人员、维修人员的识读。在电气图中，代表电动机、各种电器元件的图形符号和文字符号应按照我国已颁布实施的有关国家标准绘制。

1．图形符号图形符号通常用于图样或其他文件，用以表示一个设备或概念的图形、标记或字符。图形符号含有符号要素、一般符号和限定符号。常用图形符号见下表。

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表数控机床故障诊断及维修ppt课件模块1数控车床实验台电气原理测绘与分析

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（1）符号要素它是一种具有确定意义的简单图形，必须同其他图形结合才构成一个设备或概念的完整符号。如接触器常开主触电的符号就由接触器触点功能符号和常开触点符号组合而成。（2）一般符号用以表示一类产品和此类产品特征的一种简单的符号。如电动机可用一个圆圈表示。（3）限定符号是一种加在其他符号上提供附加信息的符号。数控机床故障诊断及维修ppt课件模块1数控车床实验台电气原理测绘与分析

运用图形符号绘制电气图时应注意：1）符号尺寸大小、线条粗细依国家标准可放大与缩小，但在同一张图样中，统一符号的尺寸应保持一致，各符号之间及符号本身比例应保持不变。2）标准中示出的符号方位，在不改变符号含义的前提下，可根据图面布置的需要旋转，或成镜像位置，但是文字和指示方向不得到置。3）大多数符号都可以附加上补充说明标记。4）对标准中没有规定的符号，可选取GB4728《电气图常用图形符号》中给定的符号要素、一般符号和限定符号，按其中规定的原则进行组合。

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2．文字符号文字符号用于电气技术领域中技术文件的编制，也可以标注在电气设备、装置和元器件上或近旁，以表示电气设备、装置和元器件的名称、功能、状态和特性。文字符号分为基本文字符号和辅助文字符号，常用文字符号见表。（1）基本文字符号基本文字符号有单字母符号与双字母符号两种。单字母符号按拉丁字母顺序将各种电气设备、装置和元器件划分为23大类，每一类用一个专用单字母符号表示，如“C”表示电容器类，“R”表示电阻器类等。

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双字母符号由一个表示种类的单字母符号与另一个字母组成，且以单字母符号在前，另一个字母在后的次序排列，如“F”表示保护器件类，则“FU”表示为熔断器，“FR”表示为热继电器。（2）辅助文字符号辅助文字符号用来表示电气设备、装置和元器件以及电路的功能、状态和特征。如“L”表示限制，“RD”表示红色等。辅助文字符号也可以放在表示种类的单字母符号之后组成双字母符号，如“YB”表示，“SP”表示压力传感器等。辅助字母还可以单独使用，如“ON”表示接通，“M”表示中间线，“PE”表示保护接地等。数控机床故障诊断及维修ppt课件模块1数控车床实验台电气原理测绘与分析

3．接线端子标记（1）三相交流电路引入线采用L1、L2、L3、N、PE标记，直流系统的电源正、负线分别用L+、L―标记。（2）分级三相交流电源主电路采用三相文字代号U、V、W的前面加上阿拉伯数字1、2、3等来标记。如1U、1V、1W、2U、2V、2W等。（3）各电动机分支电路各接点标记采用三相文字代号后面加数字来表示，数字中的个位数表示电动机代号，十位数字表示该支路各结点的代号，从上到下按数值大小顺序标记。如U11表示M1电动机的第一相的第一个节点代号，U21表示M1电动机的第一相的第二个节点代号，以此类推。模块1数控车床实验台电气原理测绘与分析

（4）三相电动机定子绕组首端分别用U1、V1、W1标记，绕组尾端分别用U2、V2、W2标记，电动机绕组中间抽头分别用U3、V3、W3标记。（5）控制电路采用阿拉伯数字编号。标注方法按“等电位”原则进行，在垂直绘制的电路中，标号顺序一般按自上而下、从左至右的规律编号。凡是被线圈、触点等元件所间隔的接线端点，都应标以不同的线号。

二、电气原理图的识读

电气原理图是表示电气控制线路工作原理的图形，所以熟练识读电气原理图，是掌握设备正常工作状态、迅速处理电气故障的必不可少的环节。生产机械的实际电路往往比较复杂，有些还和机械、液压（气压）等动作相配合来实施控制。因此在识读电气原理图之前，首先要了解生产工艺过程对电气控制的基本要求，例如需要了解控制对象的电动机数量、各台电动机是否有起动、反转、调速、制动等控制要求，需要哪些连锁保护、各台电动机的起动、停止顺序的要求等等具体内容，并且要注意机、电、液（气）的联合控制。模块1数控车床实验台电气原理测绘与分析

1．读图要点在阅读电气原理图时，大致可以归纳为以下几点：（1）必须熟悉图中各器件符号和作用。（2）阅读主电路。应该了解主电路有哪些用电设备（如电动机、电炉等），以及这些设备的用途和工作特点。并根据工艺过程，了解各用电设备之间的相互联系，采用的保护方式等。在完全了解主电路的这些工作特点后，就可以根据这些特点再去阅读控制控制电路。模块1数控车床实验台电气原理测绘与分析

（3）阅读控制电路。控制电路有各种电器组成，主要用来控制主电路工作的。在阅读控制电路时，一般先根据主电路接触器主触点的文字符号，到控制电路中去找与之相应的吸引线圈，进一步弄清楚电机的控制方式。这样可将整个电气原理图划分为若干部分，每一部分控制一台电动机。另外控制电路以办事依照生产工艺要求，按动作的先后顺序，自上而下、从左到右、并联排列。因此读图时也应当自上而下、从左到右，一个环节、一个环节地进行分析。模块1数控车床实验台电气原理测绘与分析

（4）对于机、电、液配合得比较紧密的生产机械，必须进一步了解有关机械传动和液压传动的情况，有时还要借助于工作循环图和动作顺序表，配合电器动作来分析电路中的各种联锁关系，以便掌握其全部控制过程。（5）阅读照明、信号指示、监测、保护等各辅助电路环节。模块1数控车床实验台电气原理测绘与分析

对于比较复杂的控制电路，可按照先简后繁，先易后难的原则，逐步解决。因为无论怎样复杂的控制线路，总是由许多简单的基本环节所组成。阅读时可将他们分解开来，先逐个分析各个基本环节，然后再综合起来全面加以解决。概括地说，阅读的方法可以归纳为：从机到电、先“主”后“控”、化整为零、连成系统。模块1数控车床实验台电气原理测绘与分析

2．读图练习例2-1-1如图所示为C620-1型普通车床的电气原理图，试分析该线路的组成和各部分的功能。图2.1.1C620-1型普通车床电气原理图模块1数控车床实验台电气原理测绘与分析

（1）电气原理图分析：

C620-1型车床是常用的普通车床之一，M1为主轴电动机，拖动主轴旋转，并通过进给机构实现车床的进给运动。M2为冷却泵电动机，拖动冷却泵为车削工件时输送冷却液。将电路分作主电路、控制电路、照明电路三大部分来分析。模块1数控车床实验台电气原理测绘与分析

1）主电路电源由转换开关SA1引入。M1为小于10KW的小容量电动机，所以采用直接起动。由于M1的正反转由摩擦离合器改变传动链来实现，操作人员只需扳动正反转手柄，即可完成主轴电动机的正反转，因此，在电路中仅仅是通过接触器KM的主触点来实现单方向旋转的起动、停止控制。

M2冷却泵电动机容量更小，大约只有因此可由转换开关SA2直接操纵，实现单方向旋转的控制，这样既经济，操纵又方便。但是M2的电源由接触器KM的主触点控制，所以必须在主轴电动机起动后方可开动，具有顺序联锁关系。模块1数控车床实验台电气原理测绘与分析

2）控制电路由起动按钮SB1、停止按钮SB2、热继电器FR1、FR2的常闭触点和接触器KM的吸引线圈组成，完成电动机的单向起停控制。工作过程如下：闭合电源开关SA1，按下起动按钮SB1，接触器KM的吸引线圈通电，KM主触点和自锁触点闭合，M1主轴电动机起动并运行。如需车床停止工作，只要按下停止按钮SB2即可。模块1数控车床实验台电气原理测绘与分析

3）照明和保护环节

A）照明环节：由变压器副绕组供给36V安全电压经照明开关SA3控制照明灯EL。照明灯的一端接地，以防止变压器原、副绕组间发生短路时可能造成的触电事故。

B）保护环节：过载保护：由热继电器FR1、FR2实现M1和M2两台电动机的长期过载保护。短路保护：由FU1、FU2、FU3实现对冷却泵电动机、控制电路及照明电路的短路保护。由于进入车床电气控制线路之前，配电开关内已装有熔断器做短路保护，所以，主轴电动机未另加熔断器作短路保护。欠压与零压保护：当外加电源过低或突然失压，由接触器KM实现欠压与零压保护。

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三、导线和电缆数控机床上主要有三种导线：动力线、控制线、信号线。导线的选择应适用于工作条件（如电压、电流、电击的防护）和可能存在的外界影响（如环境温度、湿度或存在腐蚀物质燃烧危险和机械应力包括安装期间的应力）。因而导线的横截面积、材质（铜或铝等）、绝缘材料都是设计时需要考虑的，可以参照相关书籍手册。

1、导线的分类导线一般分为四类，如表2-19所示。1类导线主要用于固定的、不移动的部件之间，但它们也可用于出现极小弯曲的场合,条件是截面积应小于2。易遭受频繁运动（如机械工作每小时运动一次）的所有导线，均应采用5或6类绞合软线。模块1数控车床实验台电气原理测绘与分析

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类别说明用法/用途1铜或铝圆截面硬线，一般至少16mm²只用于无振动的固定安装2铜或铝最少股的绞芯线，一般大于25mm²5多股细铜绞合线用于有振动机械的安装，连接移动部件6多股极细铜软线用于频繁移动表2.1.2导线的分类2．正常工作时的载流容量一般情况，导线是为铜质的。任何其他材质的导线都应具有承载相同电流的标称截面积,导线最高温度不应超过表规定的值。如果用铝导线,截面积应至少为16mm2。导线和电缆的载流容量由下面两个因素来确定：（1）正常条件下，通过最大可能的稳态电流或间歇负载的热等效均方根值电流时导线的最高允许温度；（2）短路条件下，允许的短时极限温度。

导线截面积应使得在这种情况下，导线温度不超过表的规定值，除非电缆制造厂另有规定。在稳态情况下，设备电柜与单独部件之间用PVC绝缘线布线的载流容量规定在表中。模块1数控车床实验台电气原理测绘与分析

表

正常和短路条件下导线允许的最高温度

绝缘种类正常条件下导线最高温度（单位：℃）短路条件下导线短时极限温度（单位：℃）聚氯乙烯（PVC）70160橡胶60200交联聚乙烯（XLPE）90250丙烯混合物（ERR）90250硅橡胶（SiR）100350注：

1）当导线短时极限温度高于200℃时，铜导线应该镀银或镀铬，这是因为镀锡或裸导线均不适合高于200℃。2）这些值基于短路时间不超过5s的假定绝热性能。模块1数控车床实验台电气原理测绘与分析

用导线管和电缆管道装置放置和保护导线。（单芯电缆）用导线管和电缆管道装置放置和保护导线。（多芯电缆）没有导线管和电缆管道，电缆悬挂壁侧。电缆水平或垂直装在开式电缆托架上。截面积（mm2）载流容量IZ（A）0.757.6———1.010.49.611.711.51.513.512.215.216.12.518.516.5212242523283063529363710444050521660536670257767848835978310411450——12312370——15515595——192192120——221221表

稳态条件下环境温度40℃时，采用不同敷设方法的PVC绝缘铜导线或电缆的载流容量IZ

（3）导线和电缆的电压降在正常工作状态下，从电源端到负载的电压降不应超过额定电压的5%。为了遵守这个要求，可能有必要采用截面积较大于表规定值的导线。（4）最小截面积为确保适当的机械强度，导线截面积应不小于表示出值。然而，如果用别的措施来获得适当的机械强度且不削弱正常功能，必要时可以使用比表示出值小的导线。电柜内部具有最大电流为2A的电流的电路的配线不必遵守表要求。

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位置用途电缆种类单芯绞线单芯硬线双芯屏蔽线双芯无屏蔽线三芯或三芯以上屏蔽线或无屏蔽线铜导线的最小截面积（mm2）外壳外部非软电源配线11.50.750.750.75频繁运动机械部件的连线1—111控制电路中的连线11.50.30.50.3数据通信配线————

外壳内部非软电源配线0.750.750.750.750.75控制电路中的连线0.20.20.20.20.2数据通信配线————0.08表2.1.5铜导线的最小截面积

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数控机床编程及加工机械工程实验教学中心实验目的通过数控机床的加工程序编制，掌握编程的方法及技巧；将在计算机上用OpenSoftCNC软件模拟显示加工过程校验程序，然后在数控机床上对工件进行加工；结合机械加工工艺，实现最优化编程，提高加工质量和生产效率。机械工程实验教学中心数控编程的基本原理数控编程的目的；数控编程的内容；编程步骤。机械工程实验教学中心数控编程的基本原理所谓编程，就是把零件的图形尺寸、工艺过程、工艺参数、机床的运动以及刀具位移等内容，按照数控机床的编程格式和能识别的语言记录在程序单上的全过程。这样编制的程序还必须按规定把程序单制备成控制介质如程序纸带、磁带等，变成数控系统能读懂的信息，再送入数控机床，数控机床的CNC装置对程序经过处理之后，向机床各坐标的伺服系统发出指令信息，驱动机床完成相应的运动。机械工程实验教学中心数控编程的目的数控编程的基本原理①分析零件图纸，确定加工工艺过程；②计算走刀轨迹，得出刀位数据；③编写零件加工程序；④制作控制介质；⑤校对程序及首件试加工。机械工程实验教学中心数控编程的内容数控编程的基本原理机械工程实验教学中心数控编程的步骤零件图纸分析零件图纸制定工艺规程数学处理编写程序文件制作控制介质程序校验及试切数控机床OpenSoftCNC软件介绍OpenSoftCNC软件包括数控车床模拟仿真和数控铣床模拟仿真系统，由软件+标准硬件系统构成，不要求专用硬件或运动控制卡，所有数控功能和逻辑控制功能均由软件完成，操作界面由系统操作和机床控制两大部分组成。机械工程实验教学中心OpenSoftCNC软件介绍机械工程实验教学中心为例，软件提供下列指令：以数控车床模拟仿真系统（OpenSoftCNC01T）组别指令功能编程格式模态

1G00快速线性移动G00X(U)_Z(W)_√G01直线插补G01X(U)_Z(W)_√G02顺时针圆弧插补G02I_K_X(U)_Z(W)_√G03逆时针圆弧插补G03I_K_X(U)_Z(W)_√G32恒螺距公制螺纹插补G32X(U)_Z(W)_K_I_H√G33恒螺距英制螺纹插补G33X(U)_Z(W)_K_I_H√G27X轴返回程序零点G27

G28Z轴返回程序零点G28

G92定义绝对坐标系G92X_Z_√2G04延时G04E_

3M00暂停M00

M02程序结束M02

4M03主轴正转M03√M04主轴反转M04√M05主轴停M05√5M08开冷却液M08√M09关冷却液M09√

6M97程序跳转M97P_

M98子程序调用M98P_L_

M99子程序返回M99

7M20自定义开关1有效M20√M21自定义开关1无效M21√8M22自定义开关2有效M22√M23自定义开关2无效M23√9