（毕业设计全套）ZK5132数控立钻电气部分设计（打包下载）

常见主要有三种类型的驱动电源器是高低压双电源型，二是恒流斩波型及三是调频调压型。

本毕业设计中与步进电机配合使用的是高低压双电源型驱动电源器，该电源器的工作方式是先通过高压，用以确保电动机的绕组先有简单的冲击电流流过建立电流通道，之后再供以低压电，以此确保绕组中的稳态电流值大小等于额定值。

该工作方式可以概括为高压建流低压定流。

.步进电动机的正反转运动控制通过利用计算机的接口控制板可以实现对步进电动机的控制。

设以高电平表示通电，以低电平表示断电，使用接口板的个输出端口对步进电动机按照五相十拍进行控制。

通电顺序为时，电动机正转。

步进电机五相十拍软件环形脉冲分配控制字表见下表.所示。

表.步进电动机五相十拍软件环形脉冲分配控制字表控制节拍控制输出内容方向正转反转.机床的电气控制系统设计本次设计以数控立式钻床为对象，由主电路和控制电路组成，介绍了低压电器元件电气控制系统数控系统及接口步进电机与伺服驱动等内容。

电气控制部分由电源开关主轴正反转冷却泵控制变压器能耗制动电源机床照明控制信号灯能耗制动零压保护启动冷却开关数控系统的停止启动与开门断电等。

.主电路电气控制设计图所示为数控立钻的主回路控制，为主回路的总电源空气开关，和分别为主轴电机和冷却泵电机的空气开关，为单相电源控制空气开关。

分别为控制主轴电机正转主轴电机反转冷却电机交流接触器。

为主控制变压器，将交流电压变为交流，供给伺服电源模块。

为灭弧器装置，当相应的电路断开后，吸收伺服电源模块主轴变频器冷却电机的振荡电压电流能量，避免电路过流或过压损坏接触器触头。

为线路板块。

主轴正转要实现主轴启动正转，有自动启动和手动启动，两种方法。

但前提是机床电源上电，所有的常开触点吸合。

当用自动启动主轴正转时，图中的给继电器线圈光电信号，线圈作用使常开触点在图中位置闭合，然后图中位置的交流接触器线圈得电，所有位置的触点动作，反转电路断开，正转电流回路完成自锁，正转电流回路得到保持，主轴正转启动。

当用手动启动主轴正转时，手动按下图中位置的开关，然后图中位置的交流接触器线圈得电，所有位置的触点动作，反转电路断开，正转电流回路完成自锁，正转电流回路得到保持，主轴正转启动。

主轴反转与正转同理，要实现主轴启动反转，也有自动启动和手动启动这两种方法。

但前提同样是是机床电源上电，所有的常开触点吸合。

当用自动启动主轴反转时，图中的给继电器线圈光电信号，线圈作用使常开触点在图中位置闭合，然后图中位置的交流接触器线圈得电，所有位置的触点动作，正转电路断开，反转电流回路完成自锁，反转电流回路得到保持，主轴反转启动。

当用手动启动主轴反转时，手动按下图中位置的开关，然后图中位置的交流接触器线圈得电，所有位置的触点动作，正转电路断开，反转电流回路完成自锁，反转电流回路得到保持，主轴反转启动。

主轴停转要实现主轴启动反转，也有自动启动和手动启动这两种方法。

手动停转主轴的方法是，按图中位置的常闭按钮，常闭按钮触点断开时，主轴电路控制全部断开，主轴停转。

冷却泵冷却电机的作用是利用冷却液对加工的工件进行冷却降温，主要是靠冷却液的水冷作用，本次设计的机床选用通用的机床冷却泵，当常开开关在图中位置闭合时，位置的线圈得电令位置的常开触点吸合，冷却泵开始运转工作带动冷却液流动。

所选型号为永嘉县瓯北镇盛泽泵阀厂生产的型三相电泵，其具体参数如下表.所示表.型三相电泵参数技术参数电机型号额定功率额定电压最高扬程最大流量.电路电源分析冷却泵电机接入电源作为供电控制。

润滑泵接入电源作为供电控制。

辅助电源和电源接入电源作为供电控制。

轴流风机接入电源作为供电控制。

该线路上的短路保护依靠空气开关在图中位置为电源主控制变压器，初级为，次级为。

其中供给电气主控制电路电源供给机床照明供给机床控制信号灯通过滤波整流变为提供主轴电机的能耗制动。

空气开关为各电路的短路保护。

在图中位置为控制变压器，交流提供给控制变压器初级，经变压为后作为轴步进电机驱动器电源。

空气开关是该电路的短路保护。

在图中位置和在图中位置分别为辅助电源和电源的交流隔离变压器，的初级电压为，次级为，空气开关为辅助电源的短路保护。

.控制电路设计电机制动方式在数控机床中电机运行停止时，需要求有准停功能。

电动机的制动状态般主要有两种，即反接制动和能耗制动。

反接制动是利用改变电动机电源的相序，使定子绕组产生的旋转磁场与转子惯性旋转方向相反，因而产生制动作用。

能耗制动是在电动机脱离三相交流电源后，定子绕组加直流电压，即通入直流电流，利用转子感应电流与静止磁场的作用达到制动，当转子转速接接近为零时，切除直流电源。

即是说，当想要主轴电动机停止转动时，控制变压器中的交流电经过整流桥的整流作用，交流电变成直流电，再流入电机，由于电磁作用吸合电机转子，迫使电机主轴停转。

即当图中位置的常开触点或闭合时，断电延时继电器在图中位置得电，使图中位置的延时断开的动合触点闭合再延时段时间后断开，延时断开期间使接触器线圈在图中位置得电令位置的常开触点吸合，能耗制动启动。

零压保护启动零压保护又称失压保护，这种设计是非常有必要的。

其目的功能在于防止当机床在工作状态下意外断电时，停电时操作人员忘记切断电源，避免再次上电时对人或者机床造成伤害，起到对人和机床的保护作用。

零压保护的电气控制线路如图位置所示，当机床正常启动工作时，常开联动按钮在图中位置闭合，线圈在图中位置得电，使常开触点在图中和图中位置闭合，零压保护启动，机床机床控制信号灯也处于打开状态。

当外界供电意外断电时，图中和图中位置的自动断开，当再次外界再次给机床通电后，尽管操作人员可能忘关电源，但主电路中位置的仍处于断开状态，故电机会保持停止状态不会运转。

.数控系统中的启动与停止从机床电气控制原理图看，图为数控系统的启动与停止控制。

当要启动数控系统时，常开按钮闭合，继电器线圈在图中位置得电，在图中和图中位置闭合，数控系统完成启动。

之后在数控系统的操作版面输入相应的程序，信号驱动主轴和进给方向的运行。

当要停止数控系统时，常闭按钮在图中位置断开，继电器线圈失电，上述全部的失电自动断开，数控系统便停止运行。

.输入输出及各轴限位图为控制的输入接口，接口中的为急停输入。

对照图零压保护部分，当机床正常工作时，常开按钮闭合，线圈在图中位置得电，同时常开触点闭合。

当在输入接口中给个信号脉冲时，闭合，同时图中位置的常闭按钮断开，线圈在图中位置失电，全部断开，主轴随即停转，起到急停作用。

为输入接口，其中的是轴轴轴的限位开关，为轴轴轴的粗定位开关。

机床通电后正常运作时，当工件的进给长度超限位开关所安装的位置时。

此时，通过机械触碰，接到信号，使得工件停止进给，起到保护工件和机床的作用。

.光轴输出接口图为光轴输出接口，用于对轴的驱动器输出控制信号，例如有输出脉冲信号方向信号脱机信号，与功能输出端口协同完成步进电机状态控制。

.功能输出图的为功能输出接口。

控制主轴电机正转，控制主轴电机反转，为冷却泵启动和停止，为急停输出控制。

是辅助功能指令，用来使机床产生辅助动作。

如主轴的正反停转动作，冷却液的开关动作，刀具的更换动作等。

般情况下，每个程序段只有条指令。

大部分指令有后续性，指令有至共种。

其中部分常用的代码功能是功能分别表示为程序停止可选程序停止和程序结束功能分别表示为主轴的正转反转和主轴停转功能分别表示为主轴号切削液如雾状开主轴号切削液如液体状开。

功能分别表示为主轴号切削液如雾状停主轴号切削液如液体状停。

.轴的驱动控制信号接口图至位置为数控立式钻床轴驱动器信号控制接口的电气控制，机床的轴的运行是靠着机床的的信号进给驱动。

中“和”接口为轴步进脉冲信号和方向控制信号及脱机进给控制信号的公共内部接线口。

中接口为轴脱机进给控制信号的公共内部接线口。

轴的分别与连接，分别与连接。

为步进脉冲信号，接口要求输入电平脉冲信号低电平为.，高电平为.。

为方向控制信号，低电平输入时，电动机正转当高电平输入时，电机反转，高于需串联限流电阻。

为脱机控制信号，高电平输入有效，驱动器停止输出，电机处于自由状态无锁定力矩。

机床的轴的运行时靠着控制面板的的信号驱动，其驱动接线电路如下图.所示图.驱动接线电路控制信号有以下几种控制情况当控制信号为时为常用电压值大小，当控制信号电压高于时需要接限流电阻当控制信号为时，所需串联限流电阻左右当控制信号为时，所需串联限流电阻左右。

.数控立钻机床电气控制原理设计在该设计中以数控立钻机床为基础，在该机床上设计了主控制回路，伺服控制回路，控制回路，其相应各控制部分作用原理及各电器元件开关动作将在下列电路布线图中标示表现。

数控立钻电气主控制原理见下图.所示图.数控立钻电气主控制原理图说明由于图纸的缩放导致部分系统结构看得不清楚，可以参照打印出来的图纸。

在该设计中以数控立钻机床为基础，在该机床上设计了主控制回路，伺服控制回路，控制回路，其相应各控制部分作用原理及各电器元件开关动作将在下列电路布线图中标示表现。

数控立钻电气伺服控制原理见下图.所示图.数控立钻电气伺服控制原理图说明由于图纸的缩放导致部分系统结构看得不清楚，可以参照打印出来的图纸。

在该设计中以数控立钻机床为基础，在该机床上设计了主控制回路，伺服控制回路，控制回路，其相应各控制部分作用原理及各电器元件开关动作将在下列电路布线图中标示表现。

数控立钻电气伺服控制原理见下图.所示图.数控立钻电气控制原理图说明由于图纸的缩放导致部分系统结构看得不清楚，可以参照打印出来的图纸。

.数控立钻机床电气外观设计在该设计中以数控立钻机床为基础，在该机床上设计了主控制回路，伺服控制回路，控制回路，其相应组成机床的电气控制部分，电气控制的各部分将在电气外观图上标示体现。

故数控立钻电气外观见下图.所示图.数控立钻电气外观图说明由于图纸的缩放导致部分系统结构看得不清楚，可以参照打印出来的图纸。

结论数控机床是现代机电体化进程中的高新技术产品，作为先进制造工艺技术的加工装备，拥有高效率且自动化的优点，在制造产业的更新换代中处于技术的制高点。

用数控机床加工程序控制加工作业中的刀具动作以及各项参数，自动加工零件无需人工干预，无需使用复杂的专用的各类工艺装备对同工件进行组合加工，它能以抵多在台装备上较好地解决中小批量及多品种复杂曲面零件加工自动化的问题，加速了产品更新。

本毕业设计主要是以型数控立钻电气控制系统设计为对象，由于本人没有系统的学习过数控电气控制知识，设计数控电气控制系统方面会比较吃力。

但是通过半个多月的自学数控技术及应用机电传动控制和查阅相关资料，又结合以前金工实习对数控机床电气控制系统的了解，边学习总结边做设计。

通过设计，建立设计思路，真正实现理论和实践的相结合，培养了我综合运用所学理论知识和实际操作知识去理性的分析问题并解决问题的能力。

掌握了电气控制系统线路设计的原理电气元器件在线路中的作用，进给驱动系统的设计，完成对电动机的精度控制。

并进步运用并深化巩固吸收了所学的基本理论知识和基本操作技能。

本设计的步进电动机控制通电方为五相十拍工作，控制精度为.，由于缺少设计经验，设计时出现很多错误。

但在指导老师指导下，促使我较好的完成了该毕业设计。

毕业设计是总结大学阶段次非常难得的理论与实际相结合的机会，通过对数控机床的电气控制系统设计，使我更知道实际理论知识与实际操作的重要。

虽然毕业设计内容繁多，过程繁琐，但也有定的收获。

比如对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼，抗压能力及耐力也都得到了不同程度的提升。

各种系统的适用条件，各种设备的选用标准及作用，各种电气线路的保护设计，驱动进给系统的控制等