深入分析TK1640数控车床电气控制电路

电气控制设备主要器件见表6－2。

表6－2　TK1640数控车床电气控制设备主要器件表

机床的运动及控制要求：正如前述，TK1640数控车床主轴的旋转运动由5.5 kW变频主轴电动机实现，与机械变速配合得到低速、中速和高速三段范围的无级变速。

Z轴、X轴的运动由交流伺服电动机带动滚珠丝杠实现，两轴的联动由数控系统控制。加工螺纹由光电编码器与交流伺服电动机配合实现。除上述运动外，还有电动刀架的转位，冷却电动机的起、停等。

主回路分析：图6－7是TK1640数控车床电气控制中的380 V强电回路。

图6－7中QF1为电源总开关。QF3、QF2、QF4、QF5分别为主轴强电、伺服强电、冷却电动机、刀架电动机的空气开关，它们的作用是接通电源及短路、过流时起保护作用，其中QF4、QF5带辅助触头，该触点输入到PLC，作为QF4、QF5的状态信号，并且这两个应用的保护电流为可调的，可根据电动机的额定电流来调节应用的设定值，起到过流保护作用。KM3、KM1、KM6分别为主轴电动机、伺服电动机、冷却电动机交流接触器，由它们的主触点控制相应电动机；KM4、KM5为刀架正反转交流接触器，用于控制刀架的正反转。TCl为三相伺服变压器，将交流380 V变为交流200 V，供给伺服电源模块。RC1、RC3、RC4为阻容吸收，当相应的电路断开后，吸收伺服电源模块、冷却电动机、刀架电动机中的能量，避免产生过电压而损坏器件。

图6－7　TK1640强电回路

1.电源电路分析

图6－8为TK1640数控车床电气控制中的电源回路图。

图6－8中TC2为控制变压器，初级为AC380 V，次级为AC110 V、AC220 V、AC24 V，其中AC110 V给交流接触器线圈和强电柜风扇提供电源；AC24 V给电柜门指示灯、工作灯提供电源；AC220 V通过低通滤波器滤波给伺服模块、电源模块、DC24 V电源提供电源；VC1为24 V电源，将AC220 V转换为DC24 V电源，给世纪星数控系统、PLC输入/输出、24 V继电器线圈、伺服模块、电源模块、吊挂风扇提供电源；QF6、QF7、QF8、QF9、QF10空气开关为电路的短路保护。

2.控制电路分析

1）主轴电动机的控制(www.xing528.com)

图6－9和图6－10分别为交流控制回路图和直流控制回路图。

在图6－7中，先将QF2、QF3空气开关闭合，在图6－10中，当机床未压下限位开关、伺服未报警、急停按钮未压下、主轴未报警时，KA2、KA3继电器线圈通电，继电器触点吸合，并且PLC输出点Y00发出伺服允许信号，KA1继电器线圈通电，继电器触点吸合，在图6－9中，KM1交流接触器线圈通电，交流接触器触点吸合，KM3主轴交流接触器线圈通电，在图6－9中交流接触器主触点吸合，主轴变频器加上AC380 V电压；若有主轴正转或主轴反转及主轴转速指令时（手动或自动），在图6－10中，PLC输出主轴正转Y10或主轴反转Y11有效、主轴转速指令输出对应于主轴转速的直流电压值（0～10 V）至主轴变频器上，主轴按指令值的转速正转或反转；当主轴速度到达指令值时，主轴变频器输出主轴速度到达信号给PLC，主轴转动指令完成。主轴的启动时间、制动时间由主轴变频器内部参数设定。

图6－8　TK1640电源回路图

图6－9　TK1640交流控制回路图

数控车床

图6－10　TK1640直流控制回路图

2）刀架电动机的控制

当有手动换刀或自动换刀指令时，经过系统处理转变为刀位信号，这时在图6－10中，PLC输出Y06有效，KA6继电器线圈通电，继电器触点闭合，在图6－9中，KM4交流接触器线圈通电，交流接触器主触点吸合，刀架电动机正转；当PLC输入点检测到指令刀具所对应的刀位信号时，PLC输出Y06有效撤销，刀架电动机正转停止；接着PLC输出Y07有效，KA7继电器线圈通电，继电器触点闭合，在图6－9中KM5交流接触器线圈通电，交流接触器主触点吸合，刀架电动机反转，延时一定时间后（该时间由参数设定，并根据现场情况作调整）PLC输出Y07有效，KM5交流接触器主触点断开，刀架电动机反转停止，换刀过程完成。为了防止电源短路和电气互锁，在刀架电动机正转继电器线圈、接触器线圈回路中串入了反转继电器、接触器常闭触点，反转继电器、接触器线圈回路中串入了正转继电器、接触器常闭触点，见图6－9和图6－10。请注意，刀架转位选刀，只能一个方向转动，取刀架电动机正转。刀架电动机反转时，刀架锁紧定位。

3）冷却电动机控制

当有手动或自动冷却指令时，这时在图6－10中PLC输出Y05有效，KA8继电器线圈通电，继电器触点闭合，在图6－9中KM6交流接触器线圈通电，交流接触器主触点吸合，冷却电动机旋转，带动冷却泵工作。