与控制板卡连接 主回路电源输入端子 （单相220伏 R、S） 伺服电机的连接端子

　　 3.1 数控机械电气需求设计  3.2 常用电气元件认知  3.3 数控机械电气设计

　　气设计是机床设计的重要组成部分。  数控机械的电气系统：用电气手段为机械提供 主轴、进给、刀具等动力和各种控制。  在现代数控机床上，电气部分成本超过50％。

　　Master Switch  用于实现控制指令的非自动切 换，短时接通或断开小电流的 电路。  要注意耐压等级和允许通过的 电流大小。  简单分类：按钮式、旋钮式、 指示灯式、紧急式 自复位按钮结构

　　有高频振荡型、电容型、感应电桥型、永久磁铁型、 霍尔效应型、光电开关等多种。  光电开关：有透光型和反射型，光源有红外线、可 见光、色敏等。

　　计算机 伺服驱动系统 激光电源 主轴电机 冷却泵电机 润滑泵电机 排屑电机 工作台交换电机 刀库控制电机

　　由于用电设备的电源电压、 功率、电流、负载性质、还 有操作顺序和联动要求不同， 所以需要用不同形式的开关。

　　电气设计的基本原则：  安全的需求  功能（工艺）、性能的需求  国家及行业强制性规范 电气元件的选择准则：  满足性能指标  符合规范条款  美观、性价比高、易于采购

　　 电气柜： 风扇孔、左右出线孔 百叶窗通风孔、把手 电气安装板及其安装导轨  打好孔的电气面板（光板）  电源线  电机电源线  电机编码器信号反馈线  控制信号线

　　接触器铭牌上的标注的额定电流是指主触点的额定电流。 线V、220V、380V，50Hz～60Hz

　　计算机 伺服电机、驱动器 步进电机、驱动器、变压器 风扇 激光器、激光电源 通电顺序：计算机、伺服驱动（风扇）、伺 服使能、激光器。关电顺序相反。 7. 安全：限位开关、限位释放、急停开关、指 示灯。 为此需要：接触器、继电器、24V开关电源等

　　（2）过电流（Over Current）或过电压继电器； 欠电流（Under Current）或欠电压继电器。  正常工作时电磁吸力不足以克服弹簧反力，衔铁处于 释放状态；  当电流或电压超过某一整定值时，衔铁动作，于是常 开触点闭合，常闭触点断开。  欠电流或欠电压继电器是当电流或电压低于某一整定 值时衔铁释放。

　　电磁吸力的作用使触头闭合或 断开，实现主电路的自动接通 或切断。  包括：电磁系统和触头系统  触头工作时需经常接通和分断 额定或更大的电流，常有电弧 产生，所以常配灭弧装置，共 称触头－灭弧系统。  市场常见品牌：  施耐德、ABB、正泰、西 门子

　　电机电源线UVW的颜 色与驱动器输出线 UVW的颜色一致，相 同颜色接在一起。 注意：R、S与r、s的接线一定要一一对应！！

　　3.3.1 数控机械电气控制的需求设计 1. 计算机： 2. 伺服电机、驱动器 3. 步进电机、驱动器、变压器 4. 风扇 5. 激光器、激光电源 6. 通电顺序：计算机、伺服驱动（风扇）、伺 服使能、激光器。关电顺序相反。 7. 安全：限位开关、限位释放、急停开关、指 示灯。 为此需要：继电器、接触器、24V开关电源

　　β＝360°/（NZ2） 式中Z2为转子齿数，N为运行拍数  矩频特性：步进电机静态转矩最大，而频率 越高，动态转矩越小。突跳频率f0.

　　 分类： 感应式、永磁式、永磁无刷 直流伺服电机和磁阻式同步。目前 市场上的产品主要为永磁式交流伺 服电机和永磁式无刷直流伺服电机。  原理： 三相定子绕组中的电流产生 定子合成磁场 FS ，在其由稀土永磁 材料制成的转子中，转子磁场为 FR ， FS 与 FR 相互作用产生电磁转矩 T ＝ FSFRsinθSR ，如θSR = 90°,则T ＝ FSFR。

　　 低压断路器（Automatic Circuit Breaker）  既能接通或分断正常工作电流，也能自动分断过载或短路

　　电流，有欠压和过载短路保护作用，相当于闸刀开关、熔 断器、热继电器和欠电压继电器的组合。  与接触器不同允许操作的次数较低，不适宜较频繁的操作。  参数：额定电压、电流和允许切断的极限电流等

　　继电器性能指标： 继电器特性曲线： 吸合时间和释放时间：一般继电器的吸 合时间与释放时间为 0.05～0.15S，快 速继电器为 0.005～0.05S。

　　电压和电流； 时间、温度等继电器 (1) 电流继电器（Current Relay）与 电压继电器（Voltage Relay）主要区别是线圈。 电流继电器的线圈与负载串联以反映负载电流，故它的线 圈匝数少而导线粗，这样通过电流时的压降很小，不会影 响负载电路的电流，而导线粗电流大仍可获得需要的磁势。 电压继电器的线圈与负载并联以反映负载电压，其线圈匝 数多而导线）时间继电器（Time Delay Relay）：在敏感元件获 得信号后，执行元件要延迟一段时间才动作的继电器。时 间继电器一般有通电延时型和断电延时型。

　　(4)中间继电器（Auxiliary Relay）是电压继电器的一种。 输人的是线圈的通电断电信号，输出信号为触点的动作。 其触点数量较多，各触点的额定电流相同。中间继电器通 常用来放大信号，增加控制电路中控制信号的数量，以及 作为信号传递、连锁、转换以及隔离用。 触点电流：5A 触点额定电压：500V 额定操作频率：1200次/h 技术指标符号：GB1497－85， JB2455-85,IEC158-1标准

　　额定操作频率：150～1500次/h 辅助触点种类、数量及触点额定电流。 要考虑负载的性质：电感负载和电阻负载。 技术指标符号：GB1497－85，JB2455-85,IEC158-1标准。

　　继电器（Relay）：触点容量较小，接在控制电路中，是 电气控制系统中的信号检测元件；而接触器触点容量较大， 是执行元件。电磁式继电器的结构与原理与接触器类似， 由铁心、衔铁、线圈、释放弹簧和触点等部分组成。

　　境等。参考GB 16895.15-2002/IEC60364-5-52  铜线  铝线％，现在已经不允许使用  单股线和多股线：柔软性、可靠接触  导线的主要技术指标：绝缘材料（聚氯乙 烯）、横截面积、股数

　　伺服驱动系统：电机、驱动器、反馈元件 伺服系统的种类和特点：  步进伺服：特性软、低频振荡、失步、价廉  直流伺服：启动力矩大、特性好、电刷滑环  交流伺服：控制复杂 无刷直流  液压伺服：力矩大

　　 正常工作时：主触头1串联于主 电路，闭合，此时锁键2由搭钩 3勾住，并由机械连锁保持主触 头闭合，不消耗电能。  过电流脱扣器12的线圈串联于 主电路，当电流为正常值时， 衔铁吸力不够，打开。当电流 超过规定值时，吸力增加，衔 铁11吸合，通过杠杆5使搭钩3 脱开，主触点1在弹簧13作用下 切断电路；  当欠压或失压时，欠压脱可扣 器8的衔铁7释放，同样使搭钩 脱开，切断电路，实现了失压 保护。过载时双金属片10弯曲， 也通过杠杆5使搭钩3脱开，主 触点电路被切断，完成过负荷 保护。9是热电阻丝

　　 3.1 数控机械电气需求设计  3.2 常用电气元件认知  3.3 数控机械电气设计

　　电气图原理设计  3.3.2 电气布局设计  3.3.3 电气安装调试

　　拟定电气设计任务书（技术条件）。 确定电气传动控制方案，选择伺服电机。 设计电气控制原理图。 选择电气元件，并制定电气元件明细表。 设计操作面板、电气柜及非标准电气元件。 ⑥ 设计电气布置图、电气安装图，以及电气接 线图。 ⑦ 编写电气原理说明书和使用操作说明书。 上述电气设计内容，以国家相关标准如 GB4728为基础。

　　（接线图：标注端子号和线号）；检查通过，领取 元器件； 画电气布局图和安装图，检查通过领取安装板； 在老师的指导下打孔； 检查通过接线图，开始接线； 检查通过，才能领取电源线通电。 端子接线可靠、牢固； 布线尽量整齐、易检查； 合理使用端子排进行转接； 注意电气和机械安装的安全，通电时要看看其他同 学是否在进行相关操作；

　　增量运动的电磁执行元件，每输入一个脉冲， 步进电机转轴步进一个步距角增量。具有定位 精度好，无漂移和无积累定位误差的优点。  分类：步进电机按转矩产生的原理可分为反应 式、永磁式及混合式步进电机，根据控制绕组 数量可分为二相、三相、六相步进电机。

　　作用：使得上电初始机械能从某一固定点开始运动 实现方法：零点开关 零点开关＋编码器零信号