1、第二章第一节电工操作基础一、常用工具和仪表的使用二、机床导线的规格和选用三、钎焊工艺第二节电气识图一、常见电气元器件与电路符号二、电气原理图的识读三、电气元器件布置图的识读四、电气安装接线图的识读第三节数控机床PLC技术基础一、PLC的基本功能二、PLC的基本结构三、PLC的工作过程四、数控机床用PLC五、数控机床PLC和CNC的关系六、应用举例第一节电工操作基础一、常用工具和仪表的使用1.电工基本工具2.数控维修常用电工仪表1.电工基本工具表2-1电工基本工具的外形、用途和使用方法1.电工基本工具表2-1电工基本工具的外形、用途和使用方法1.电工基本工具表2-1电工基本工具的外形、用途和使用
2、方法1.电工基本工具表2-1电工基本工具的外形、用途和使用方法1.电工基本工具表2-1电工基本工具的外形、用途和使用方法1.电工基本工具表2-1电工基本工具的外形、用途和使用方法1.电工基本工具表2-1电工基本工具的外形、用途和使用方法2.数控维修常用电工仪表表2-2常用电工仪表2.数控维修常用电工仪表表2-2常用电工仪表2.数控维修常用电工仪表表2-2常用电工仪表2.数控维修常用电工仪表表2-2常用电工仪表2.数控维修常用电工仪表表2-2常用电工仪表2.数控维修常用电工仪表表2-2常用电工仪表2.数控维修常用电工仪表(1)万用表的使用在数控机床维修过程中，万用表常用于测量机床的电源电压、控制
3、板的直流电压及电流等参数。1)测量直流电压和交流电压 选择量程。将量程转换开关转到直流电压挡，将红、黑表笔分别插入“”、“-”插孔中。该万用表的直流电压有1V、2.5V、10V、50V、250V、500V和1000V七个挡位，应根据所测电压的大小将量程转换开关置于相应的测量挡位上。当无法确定所测量电压的大小范围时，可先将万用表的量程转换开关置于最高测量挡位(1000V)，若指针偏转很小，则再逐级调低到合适的测量挡位。测量方法。将红、黑两表笔搭在被测直流电源的高电位和低电位端，测量时应注意正、负极性，如果指针反偏，应及时调换红、黑表笔。2.数控维修常用电工仪表 读取数据。观察刻度盘中“”符号所对
4、应的刻度线。若将量程转换开关置于50V挡，则指针满偏时为50V，刻度盘上电压挡对应满刻度有50小格，因此每小格对应1V，当指针偏转20格时，测量电压应读作20V。同理，若将量程转换开关置于250V挡，则指针满偏时为250V，刻度盘上电压挡对应满刻度仍是50小格，于是每小格对应5V，当指针偏转20格时，测量电压应读作100V。在测量交流电压时，首先应将万用表量程转换开关置于“”挡合适量程，然后将其两测量端直接并接于被测线路或负载两端即可读数。其读数方法同直流电压表，这里不再赘述。2)测量直流电流2.数控维修常用电工仪表 选择量程。将量程转换开关置于直流电流挡，将红、黑表笔分别插入“”、“-”插孔
5、中。该万用表的直流电流有50mA、0.5mA、5mA、50mA、500mA和5A六个挡位，应根据所测电流的大小将量程转换开关置于相应的测量挡位上。当无法确定所测量电流大小的范围时，可先将万用表的量程转换开关置于500mA挡，若指针偏转很小，则再逐级调低到合适的测量挡位。测量方法。将红、黑两表笔串接到电路中，红表笔接电路高电位端，黑表笔接电路低电位端，如果指针反偏，应及时调换红黑表笔。当使用5A挡时，应将红笔插入5A插座，将量程转换开关置于500mA挡。2.数控维修常用电工仪表 读取数据。观察刻度盘中“”符号所对应的刻度线。若将量程转换开关置于50mA挡，则指针满偏时为50mA，刻度盘上电流挡对
6、应满刻度有50小格，于是每小格对应1mA，当指针偏转40格时，测量电流应读作40mA。同理，若将量程转换开关置于500mA挡，则指针满偏时为500mA，刻度盘上电流挡对应满刻度仍是50小格，于是每小格对应10mA，当指针偏转40格时，测量电流应读作400mA。(2)绝缘电阻表的使用由于电器设备和电力电路的绝缘材料常因发热、受潮、老化以及污染等而使其绝缘电阻值降低，甚至损坏，造成漏电现象或发生事故，因此必须定期检查设备的导电部分之间和导电部分与外壳之间的绝缘电阻。2.数控维修常用电工仪表图2-1ZC25B型绝缘电阻表的使用方法a)测量照明或动力电路的绝缘电阻b)测量电动机绝缘电阻c)测量电缆绝缘
7、电阻1)测量前对测量设备的检查2.数控维修常用电工仪表 切断被测设备的电源，并将设备对地短路放电，使设备处于完全不带电状态，以保证人身和设备的安全，得到正确的测量结果。对于有可能感应出高电压的设备，在可能性没有消除以前，不可进行测量。对于被测物的表面，要用干净的布或棉纱擦干净。2)测量前对绝缘电阻表安放位置的要求和性能检查 应将绝缘电阻表放在平稳的水平位置，并使其远离大电流导体和强磁场，以免影响读数。测量前先检查绝缘电阻表能否正常使用，具体办法是：摇动手柄到转速为120r/min，这时指针应指在“”的位置；然后再将“L”(线路)、“E”(接地)两接线柱短接，缓慢转动手柄，其指针应指在“0”位置
8、。若满足这两个条件，则表明绝缘电阻表基本正常。2.数控维修常用电工仪表3)接线要求。4)测量时的注意事项 测量时，手摇转动直流发电机的速度要匀速，切忌忽快忽慢。绝缘电阻值因测量时间的长短而不同，规定采用1min后的读数。当遇到电容量特别大的被测物时，可等到指针稳定不变时进行读数。测量时除记录被测物的绝缘电阻外，还要记录当时的环境温度、天气、所用绝缘电阻表的电压等级、量程范围和被测物的状况等。(3)示波器的使用使用CA8020A型双踪示波器测量电压、频率和相位，其面板各主要功能键的功能见表2-3。2.数控维修常用电工仪表表2-3CA8020A型双踪示波器面板主要功能键的功能2.数控维修常用电工仪
9、表1)使用前的注意事项。2)仪器使用前的自校。3)电压的测量。将垂直系统的输入选择开关置于“AC”位置，对于“v/div”开关和“t/div”开关，应根据被测信号的幅度和频率选择适当的挡级，并将被测信号直接或通过10 1探极输入仪器的Y1(或Y2)轴输入端，调节“触发电平”使波形稳定，如图2-3所示。根据屏幕上的坐标刻度，读显示信号波形的峰峰值为Ddiv，如果仪器的“V/div”挡级标称值为0.1V/div，则被测信号的峰峰值应为2.数控维修常用电工仪表 根据测量的峰峰值计算有效值。正弦交流电的计算方法为2.数控维修常用电工仪表图2-2示波器机内标准信号波形4)频率的测量。2.数控维修常用电工
10、仪表(4)钳形电流表的使用在线路或设备维护过程中，工程人员经常要在不断开电路的情况下测量或监视交流线路或设备的电流，钳形电流表可以满足这个要求。1)磁电系钳形电流表的使用方法。2)数字式钳形电流表。(5)相序表的使用1)接线。2)测量。3)断相指示。4)相序指示。二、机床导线的规格和选用1.导线型号及用途2.导线的选择3.导线颜色的选择4.选用导线时的注意事项1.导线型号及用途表2-4机床常用电线电缆1.导线型号及用途表2-4机床常用电线电缆1.导线型号及用途表2-4机床常用电线电缆1.导线型号及用途表2-4机床常用电线电缆1.导线型号及用途表2-4机床常用电线电缆1.导线型号及用途表2-4机
11、床常用电线电缆2.导线的选择(1)按允许载流量选择所谓导线的允许载流量，就是导线的工作温度不超过65时可长期通过的最大电流值。(2)按机械强度选择当负荷太小时，如果按允许载流量计算选择的导线横截面积大小，细导线往往不能满足机械强度的要求，容易发生断线事故，因此对于室内配线线芯的最小允许横截面积有专门的规定。(3)按线路允许电压损失选择若配线线路较长，导线横截面积过小，可能造成电压损失过大，这样会使电动机动力不足或发热烧毁，电灯亮度也大大降低，所以一般规定电动机及照明设备的受电电压不应低于额定电压的95。2.导线的选择表2-5通用机床导线允许载流量2.导线的选择表2-5通用机床导线允许载流量3.
12、导线颜色的选择1)电动机动力导线、交流动力导线用BVR黑色导线。2)交流控制电路导线用AVR红色导线。3)直流动力电路、直流控制电路导线用AVR蓝色导线。4)中性线、工作地线用AVR浅蓝色导线。5)机床保护线用BVR黄绿色导线。6)凡是开关信号到NC的I/O信号线一律采用屏蔽电缆。4.选用导线时的注意事项1)首先应选用大中型企业的产品，过于便宜的产品最好不要买。2)注意产品的标志，防止假冒产品。3)购买聚氯乙烯绝缘电缆电线产品前，首先要考虑好它的用途。4)在产品选购过程中，首先可以检查一下电线的横截面积，铜(铝)芯应处于中间，塑料层厚薄应均匀，然后可以试着剥去电线一端的塑料，如果能很容易将其剥
13、去，则有可能是塑料强度不够，在剥出铜(铝)芯之后，可以观察一下铜(铝)芯的材质，正常的情况下其表面应具有金属光泽，若铜表面发黑或铝表面发白，则说明金属氧化了，也最好不要买。5)在使用塑料电线时，一定要正确接线，一般最好由专业电工接线。三、钎焊工艺1.钎焊工具和器材2.钎焊操作要领1.钎焊工具和器材(1)电烙铁电烙铁是进行手工焊接(也称为钎焊)最常用的工具，它是根据电流通过加热器件产生热量的原理而制成的。1)普通电烙铁。外热式电烙铁的结构如图2-4a所示。它由烙铁头、烙铁芯、传热桶、木柄、加热器和支架等部分组成。烙铁头安装在烙铁芯里面，所以称为外热式电烙铁。内热式电烙铁的结构如图2-4b所示。它
14、由手柄、连接杆、弹簧夹、烙铁芯和烙铁头组成。由于烙铁芯安装在烙铁头里面，因而发热快热，利用率高，故称为内热式电烙铁。1.钎焊工具和器材图2-4电烙铁结构a)外热式电烙铁b)内热式电烙铁2)吸锡电烙铁。1.钎焊工具和器材3)恒温电烙铁。(2)焊料焊料是指易熔的金属及其合金，作用是将被焊物连接在一起。(3)助焊剂在进行焊接时，为能使被焊物与焊料焊接牢靠，就必须去除焊件表面的氧化物和杂质。2.钎焊操作要领(1)焊前清理焊接前的清理包括元器件的清理和电路板的清理两方面的内容。(2)元器件整形元器件在装配或插入电路板之前必须根据其外形特点以及焊点之间的位置关系，对元器件的引脚进行整形处理。2.钎焊操作要
15、领表2-6常用元器件的整形要求和整形后的安装形式2.钎焊操作要领表2-6常用元器件的整形要求和整形后的安装形式2.钎焊操作要领(3)焊接1)准备。2)加热。3)上锡。4)去锡。5)移开电烙铁。图2-5元器件的焊接过程(4)焊接后的检查2.钎焊操作要领1)检查电路板。2)检查元器件。3)检查焊点质量。图2-6焊点质量分析第二节电气识图一、常见电气元器件与电路符号表2-7常见电气元器件的名称、文字符号、图形符号及基本作用一、常见电气元器件与电路符号表2-7常见电气元器件的名称、文字符号、图形符号及基本作用一、常见电气元器件与电路符号表2-7常见电气元器件的名称、文字符号、图形符号及基本作用一、常见
16、电气元器件与电路符号表2-7常见电气元器件的名称、文字符号、图形符号及基本作用一、常见电气元器件与电路符号表2-7常见电气元器件的名称、文字符号、图形符号及基本作用一、常见电气元器件与电路符号表2-7常见电气元器件的名称、文字符号、图形符号及基本作用一、常见电气元器件与电路符号表格一、常见电气元器件与电路符号表格二、电气原理图的识读1.电气原理图规则2.机床电气原理图的分析方法3.典型机床电气原理图的分析1.电气原理图规则1)电气原理图中所有电气元器件都应采用国家标准中统一规定的图形符号和文字符号表示。2)电气原理图中电气元器件的布局，应依据便于阅读的原则安排，即主电路安排在图面左侧或上方，辅
17、助电路安排在图面右侧或下方。3)在电气原理图中，当同一电气元器件的不同部件(如线圈、触点)分散在不同位置时，为了表示是同一元件，要在电气元器件的不同部件处标注统一的文字符号。4)在电气原理图中，所有元器件的可动部分均按没有通电或没有外力作用时的状态画出。1.电气原理图规则5)对于继电器、接触器的触点，按其线圈不通电时的状态画出，控制器按手柄处于零位时的状态画出；对于按钮、行程开关等触点，按未受外力作用时的状态画出。6)在电气原理图中，应尽量减少线条和避免线条交叉。7)图样下方的1、2、3等数字是图区的编号，是为了便于检索电气线路，方便阅读分析，避免遗漏而设置的。8)图区编号上方的文字表明它对应
18、的下方元器件或电路的功能，以使读者能清楚地知道某个元器件或某部分电路的功能，利于理解全部电路的工作原理。2.机床电气原理图的分析方法(1)分析主电路从主电路入手，根据每台电动机和执行电器的控制要求去分析各电动机和执行电器的控制内容，包括电动机的起动、转向控制、调速和制动等基本控制电路。(2)分析控制电路根据主电路各个电动机和执行电器的控制要求，逐一找出控制电路中的控制环节，将控制电路“化整为零”，按功能不同划分成若干个局部控制电路来进行分析。(3)分析辅助电路辅助电路包括执行元件的工作状态显示、电源显示、参数测定、照明和故障报警等部分。(4)分析联锁与保护环节生产机械对安全性、可靠性有很高的要
19、求，要实现这些要求，除了合理地选择拖动、控制方案之外，在控制电路中还设置了必要的电气联锁和一系列的电气保护。2.机床电气原理图的分析方法(5)分析特殊控制环节在某些控制电路中，还设置了一些与主电路、控制电路关系不密切，相对独立的某些特殊环节，如产品计数装置、自动检测系统、晶闸管触发电路和自动调温装置等。(6)总体检查经过“化整为零”，逐步分析每一局部电路的工作原理以及各部分之间的控制关系后，还必须用“集零为整”的方法全面检查整个控制电路，看是否有遗漏。3.典型机床电气原理图的分析(1)CA6140型普通车床的工作原理1)主拖动电动机的起动与停止 起动 停止2)冷却泵电动机的控制3.典型机床电气
20、原理图的分析 起动：要起动冷却泵电动机，前提条件是主拖动电动机旋转起来，即KM1的辅助触点(911)闭合，此时扳动转换开关SC至接通位置，KM2线圈得电，KM2主触点闭合，电动机M2得电工作。3.典型机床电气原理图的分析表2-8CA6140型普通车床电气元器件3.典型机床电气原理图的分析表2-8CA6140型普通车床电气元器件3.典型机床电气原理图的分析表2-8CA6140型普通车床电气元器件3.典型机床电气原理图的分析表2-8CA6140型普通车床电气元器件 停止：扳动转换开关SC1至断开位置或按下SB2停止按钮，都可以让M2停止，不过如果通过按下SB2使M2停止工作后，3.典型机床电气原理
21、图的分析没有将SC1断开，那么下一次按下SB1起动M1时，M2也将同时被接通。3)快速移动电动机的点动控制：按下SB3使KM3线圈得电，M3得电起动；松开SB3使KM3线圈断电，M3停止。(2)CA6140型普通车床电路的保护环节1)断路器QF合闸保护。2)机床床头皮带罩安全保护。3)机床壁龛配电盒门安全保护。4)热继电器FR1、FR2实现了对电动机M1、M2的过载保护；断路器QF实现了整个电路的过电流、欠电压及过载保护；熔断器FU1FU6实现了电路各部分的适中保护。四、电气安装接线图的识读1)各电气元器件用规定的图形、文字符号绘制和标注。2)同一电气元器件各部件必须画在一起。3)各电气元器件
22、位置与实际安装位置应一致。4)不在同一控制柜或配电盘上的电气元器件的电气连接，必须通过端子板进行转接。5)各电气元器件的文字符号及端子板的编号应与原理图一致。6)画导线时，应标明导线的规格、型号、根数和穿管的尺寸，走向相同的多根导线可以用单线表示。6)画导线时，应标明导线的规格、型号、根数和穿管的尺寸，走向相同的多根导线可以用单线表示。图2-8某机床电气安装接线图第三节数控机床PLC技术基础一、PLC的基本功能(1)开关量控制用PLC取代继电器控制系统，实现开关量的逻辑控制、顺序控制，是PLC最基本、最广泛的应用。(2)运动控制PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。(3)模拟量控制在工业生产
23、过程中，有许多连续变化的量(如温度、压力、流量、液位和速度等)是模拟量。(4)过程控制过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。(5)数据处理现代PLC具有数学运算(含矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、数据传送、数据转换、排序、查表及位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。(6)通信及联网PLC通信包括PLC间的通信及PLC与其他智能设备间的通信。二、PLC的基本结构1.通用型PLC的硬件结构2.PLC软件系统1.通用型PLC的硬件结构图2-9通用型PLC的硬件基本结构(1)中央处理单元CPU中央处理单元CPU是PLC的核心部分，相当于人的大脑，它不断地采集输入信号，执行用户程序，
24、1.通用型PLC的硬件结构刷新系统的输出。(2)存储器存储器(简称内存)用来存储数据或程序，包括随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。(3)I/O模块输入(Input)模块和输出(Output)模块简称为IO模块，是系统的眼、耳、手、脚，是联系外部现场和CPU模块的桥梁。(4)电源PLC配有开关式稳压电源的电源模块，用来对PLC的内部电路供电。(5)编程器编程器用于用户程序的编制、编辑、调试和监视，还可以通过其键盘调用和显示PLC的一些内部状态和系统参数。2.PLC软件系统(1)系统程序系统程序包括监控程序、编译程序及诊断程序等。(2)用户程序用户程序是用户根据现场控制的需要，用PL
25、C程序语言编制的应用程序，用以实现各种控制要求。三、PLC的工作过程1.输入采样阶段2.程序执行阶段3.输出刷新阶段四、数控机床用PLC1.内装型PLC2.独立型PLC1.内装型PLC1)内装型PLC实际上是CNC装置带有的PLC功能，一般是作为一种基本的或可选择的功能提供给用户。2)内装型PLC的性能指标(如I/O点数、程序最大步数、每步执行时间、程序扫描周期、功能指令数目等)是根据所从属的CNC系统的规格、性能及适用机床的类型等确定的。3)在系统的具体结构上，内装型PLC可与CNC共用CPU，也可以单独使用一个CPU。4)采用内装型PLC结构，CNC系统可以具有某些高级的控制功能，如梯形图
26、编辑和传送功能，可在CNC内部直接处理NC窗口的大量信息等。2.独立型PLC1)独立型PLC的功能结构包括CPU及其控制电路、系统程序存储器、用户程序存储器、I/O接口电路、与编程机等外部设备通信的接口和电源等。2)独立型PLC一般采用积木式模块化结构或笼式插板式结构，各功能电路多做成独立的模块或印制电路插板，具有安装方便、功能易于扩展和变更等优点。3)独立型PLC的输入、输出点数可以通过IO模块或插板的增减进行灵活配置。五、数控机床PLC和CNC的关系1)与驱动命令有关的连接电路。2)数控装置与测量系统和测量传感器间的连接电路。3)电源及保护电路。4)通断信号及代码信号连接电路。六、应用举例
27、1.设计流程2.分配I/O接口地址3.编制梯形图程序4.输入程序5.调试程序2.分配I/O接口地址(1)自由分配地址在编写PMC梯形图程序时，大量的I/O地址可以根据系统工作需要自由分配给各种I/O信号或内部继电器等，见表2-9。图2-10FANUC公司的PMC及I/O连接2.分配I/O接口地址图2-11PMC顺序程序的开发流程2.分配I/O接口地址图2-11PMC顺序程序的开发流程(续)2.分配I/O接口地址图2-12在编制PMC顺序程序时用到的四种地址类型2.分配I/O接口地址表2-9自由分配信号地址2.分配I/O接口地址表2-9自由分配信号地址2.分配I/O接口地址(2)指定分配地址表2
28、-10所列的输入信号和地址编号是指定分配的。2.分配I/O接口地址表2-10输入信号指定的分配地址2.分配I/O接口地址表2-10输入信号指定的分配地址2.分配I/O接口地址表2-10输入信号指定的分配地址2.分配I/O接口地址表2-10输入信号指定的分配地址2.分配I/O接口地址(3)I/O模块地址各I/O模块的顺序程序地址由机床厂家决定，在写入顺序程序时将其一并写入到ROM中。图2-13I/O单元地址画面3.编制梯形图程序表2-11PMC编程常用基本指令3.编制梯形图程序表2-11PMC编程常用基本指令3.编制梯形图程序表2-11PMC编程常用基本指令3.编制梯形图程序表2-11PMC编程
29、常用基本指令3.编制梯形图程序图2-14RD指令格式(1)RD指令格式RD指令格式由指令名称、地址号和位号三部分组成，其中地址号和位号之间用黑点隔开，如图2-14所示。3.编制梯形图程序(2)梯形图程序编制举例如图2-15所示，梯形图一般由双母线和若干回路线组成，在任意回路线上一般都有控制触点(如图2-15中的A、B、C、D、E、F、G)和负载(如图2-15中的W1和W2)，信号从左母线出发，流经控制触点和负载后回到右母线。图2-15PMC梯形图程序3.编制梯形图程序表2-12梯形图转化成的指令代码5.调试程序1.如何用相序表判断机床电动机正反转？2.简述钳形电流表和绝缘电阻表在数控机床维修中的具体应用。3.在给机床配线时如何选择导线的型号、规格和颜色？4.简述印制电路板电子元器件焊接的基本工艺。5.机床电气原理图通常包括哪几部分？分析思路是什么？6.通用PLC硬件结构主要由哪几部分组成？7.CNC、伺服与主轴驱动、PMC三大部分各有什么作用？常见的接口类型有哪些？8.简述PMC顺序程序开发的流程。9.什么是PMC的I/O接口地址？哪些地址可以自由分配？哪些地址是制定分配的？
