前言

第1章机床电气控制概述1

本章简介1

1.1机床电气控制技术1

1.1.1机床及其电气控制1

1.1.2机床电气控制技术的发展2

1.1.3机床电气控制技术的现状4

1.2数控机床电气控制系统5

1.2.1数控机床电气控制系统的组成及

工作原理5

1.2.2数控机床及其控制系统的特点6

1.3数控机床与智能制造9

1.3.1智能制造9

1.3.2智能制造的发展现状9

1.3.3智能工厂11

1.3.4智能制造背景下的数控机床14

思考题与习题14

项目1认识机床电气控制系统15

项目2区域制造业技术发展调研16

第2章数控机床电气控制基础18

本章简介18

2.1机床常用低压电器18

2.1.1低压电器基本知识18

2.1.2开关类低压电器22

2.1.3保护类低压电器23

2.1.4控制类低压电器24

2.1.5主令电器27

2.1.6执行电器28

2.2机床电气控制系统图29

2.2.1电气原理图29

2.2.2电气安装布置图33

2.2.3电气接线图35

2.2.4防止电磁干扰的措施36

2.3普通机床电气控制线路的基本环节37

2.3.1感应电动机的起动控制电路37

2.3.2感应电动机的正反转控制39

2.3.3电动机的制动控制42

2.3.4电气控制常用保护环节44

2.4数控机床电气控制线路46

2.4.1数控机床电气控制系统的组成46

2.4.2数控机床的配电电路47

2.4.3电动机主回路47

2.4.4驱动系统的电源电路48

2.4.5直流控制电源50

2.4.6数控机床的控制电路51

思考题与习题54

项目3认识机床常用电器元件54

项目4数控机床电气图的识读与分析57

项目5数控机床外围电气控制线路的

连接58

第3章机床数控系统62

本章简介62

3.1计算机数字控制技术62

3.1.1机床数字控制技术的发展62

3.1.2数控系统的软硬件结构64

3.1.3控制类型65

3.1.4数控机床及数控轴66

3.2数控系统的组成67

3.2.1数控系统的人机界面(HMI)67

3.2.2数控装置的接口68

3.2.3数据总线和现场总线70

3.3数控系统的工作原理及功能73

3.3.1数控系统的工作原理73

3.3.2数控系统的功能75

3.4典型数控系统产品及其应用80

3.4.1数控系统应用简介81

3.4.2SINUMERIK数控系统81

思考题与习题87

项目6典型数控系统的硬件连接87

项目7数控系统的参数设置88

第4章数控系统中的PLC93

本章简介93

4.1数控系统中的PLC93

4.1.1PLC的工作原理93

4.1.2数控系统中PLC的结构和作用95

4.1.3数控系统中PLC的信息交换96

4.2PLC的输入/输出模块99

4.3PLC典型控制功能设计102

4.3.1西门子PLC子程序库102

4.3.2初始化子程序103

4.3.3急停子程序103

4.3.4西门子MCP面板控制子程序104

4.3.5轴控制子程序105

4.3.6刀具冷却控制107

4.3.7导轨润滑控制110

4.3.8车床刀架控制115

思考题与习题123

项目8认识数控系统中的PLC124

项目9数控机床简单PLC程序设计与

调试125

项目10数控机床操作面板PLC程序

设计与调试126

项目11数控机床辅助功能设计与调试127

项目12数控机床自动换刀功能设计与

调试128

项目13通过PLC对数控机床故障进行

诊断129

第5章数控机床的伺服驱动系统130

本章简介130

5.1数控机床伺服驱动系统概述130

5.1.1数控机床的调速要求和实现130

5.1.2数控机床的主轴驱动系统131

5.1.3数控机床的进给驱动系统136

5.2交流电动机的调速控制系统139

5.2.1交流调速控制系统概述139

5.2.2变频调速的基本原理140

5.2.3变频器的基本结构和原理141

5.2.4正弦波脉宽调制(SPWM)

技术144

5.2.5异步电动机矢量控制原理146

5.3数控机床的位置控制148

5.3.1位置控制回路148

5.3.2位置的测量149

5.4机床驱动系统的应用151

5.4.1主轴变频调速系统151

5.4.2西门子V70伺服驱动系统156

思考题与习题159

项目14变频主轴的连接和调试160

项目15进给伺服系统的连接161

第6章数控机床电气控制系统

设计162

本章简介162

6.1数控机床电气设计标准162

6.1.1技术标准与规范162

6.1.2电气设计要求169

6.2数控机床电气控制电路分析172

6.2.1电气控制电路分析方法172

6.2.2典型机床电气控制系统分析173

6.3数控机床电气控制系统设计180

6.3.1电气控制系统设计的基本原则180

6.3.2电气控制系统设计的基本内容181

6.3.3电气控制系统设计的一般问题182

6.3.4典型机床电气控制系统设计185

6.3.5电气控制系统设计的数字化195

思考题与习题196

项目16数控机床电气控制系统分析196

项目17数控机床电气控制系统设计197

第7章数控机床电气控制系统

调试199

本章简介199

7.1调试前的准备199

7.1.1调试前的准备199

7.1.2调试的基本步骤和流程200

7.1.3数控系统的首次通电201

7.2数控机床的电气调试201

7.2.1PLC应用程序的调试201

7.2.2驱动器的参数配置202

7.2.3驱动器定位参数和坐标控制使能

参数202

7.2.4机械传动系统配比参数203

7.2.5速度参数的设定203

7.2.6参考点相关参数204

7.2.7误差补偿参数205

7.3数控机床的数据备份206

7.3.1数据的内部备份207

7.3.2数据的外部备份207

思考题与习题208

项目18电气控制系统的上电209

项目19伺服参数的设定和调整213

项目20数控系统的参数设置216

项目21反向间隙的测量与补偿220

项目22丝杠螺距误差测量与补偿224

项目23数控系统数据