（備注：數(shù)控系統(tǒng)可跟據(jù)用戶要求選配西門子、華中、華興、廣數(shù)等）
近年來，隨著數(shù)控技術(shù)的廣泛應(yīng)用，學(xué)校越來越注重培養(yǎng)生產(chǎn)、技術(shù)服務(wù)等崗位需求的實用型、技能型專門人才，進(jìn)一步提高學(xué)生的動手能力和分析解決問題的能力，全面學(xué)習(xí)掌握數(shù)控系統(tǒng)的控制原理、數(shù)控編程、電氣設(shè)計方法及安裝調(diào)試與維修。但是，大多數(shù)高校面臨缺乏此類的數(shù)控培訓(xùn)設(shè)備。為此，本公司開發(fā)了數(shù)控車床電控系統(tǒng)原理及調(diào)試維修實驗臺實習(xí)裝置。使用該裝置可以使學(xué)生掌握數(shù)控車床系統(tǒng)控制原理、電氣設(shè)計方法、元器件的選擇、車床電氣安裝及調(diào)試、故障診斷維修、零件程序編制及圖形模擬加工過程等多項實驗內(nèi)容，達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場實習(xí)效果。該裝置采用開放式結(jié)構(gòu)、模塊化設(shè)計，既可用于教學(xué)、也可用于課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計和實訓(xùn)，有利于提高學(xué)生設(shè)計數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)、診斷數(shù)控設(shè)備故障的能力，使受訓(xùn)對象最大限度地適應(yīng)和滿足市場需求。該裝置也可以幫助科研技術(shù)人員進(jìn)一步了解數(shù)控車床結(jié)構(gòu)，同時也為技術(shù)人員進(jìn)行數(shù)控車床系統(tǒng)的二次開發(fā)提供了必要條件。該實驗裝置的主要器件均選用工控產(chǎn)品。
一、產(chǎn)品組成部分
法那科系統(tǒng)數(shù)控車床實訓(xùn)臺由數(shù)控控制臺和實訓(xùn)車床部件組成實訓(xùn)考核教學(xué)設(shè)備。系統(tǒng)采用法納科0I Mate TD車床數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控車床的X、Z軸由伺服電機(jī)控制，在二座標(biāo)工作臺上運動演示，主軸由三菱變頻器控制，并帶有光電編碼器，X、Z軸拖板采用滾珠絲桿進(jìn)行傳動，刀架為四工位電動刀架，學(xué)生可以學(xué)習(xí)到0I Mate TD伺服電機(jī)的控制、變頻器控制、電動刀架、霍爾元件、接近開關(guān)的原理和PLC指令、編程、接線及在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用等及數(shù)控車床編程、加工、維修。
數(shù)控控制臺提供一套完整的控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)擁有完整的法那科0I Mate TD數(shù)控技術(shù)的系統(tǒng)，控制臺全面剖析了法那科0I Mate TD系統(tǒng)的控制原理和結(jié)構(gòu)，按符合真實數(shù)控設(shè)備的要求進(jìn)行電氣連接，可以帶動實訓(xùn)機(jī)床進(jìn)行數(shù)控加工；同時數(shù)控控制臺在控制系統(tǒng)內(nèi)部提供數(shù)控機(jī)床常見故障的設(shè)定、維修、考核等電路故障系統(tǒng)，該故障系統(tǒng)提供全開放的端子接口，可以設(shè)置電路故障、主要器件故障、PLC故障及操作系統(tǒng)內(nèi)部故障，供學(xué)生進(jìn)行測量，判斷。由教師設(shè)定故障，學(xué)生可以實現(xiàn)在線測量排故，也可以實現(xiàn)斷電測量進(jìn)行排故，提高學(xué)生解決問題的能力。
- 產(chǎn)品突出特點:
本公司具有多年生產(chǎn)數(shù)控的經(jīng)驗，因此對法那科數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行全面剖析展示到面板上，把數(shù)控車床的功能全部采用接插件控制。所有控制單元控制方法如下：
- 實驗臺展示通用車床控制線路全局圖，學(xué)員可以把此圖作為設(shè)計電路的示范圖，以便更加深入了解數(shù)控車床的控制方法。.
- 法那科0I Mate TD數(shù)控系統(tǒng)：本實驗臺把0I Mate TD數(shù)控系統(tǒng)的控制接口擴(kuò)展到實驗臺的面板上，再用接線端子可引接到各個模塊板上進(jìn)行控制。
- 三相變頻控制單元：通過接插線連接到數(shù)控系統(tǒng)上進(jìn)行變頻控制，增加學(xué)員的動手能力，增加對控制過程中的故障問題有更多的了解和分析。
- 伺服驅(qū)動控制單元：通過接插線連接到數(shù)控系統(tǒng)上進(jìn)行伺服驅(qū)動控制，增加學(xué)員的動手能力，讓學(xué)員對伺服控制器有個全面的了解和分析能力。
- 四工位電動刀架控制單元：通過接插線連接到數(shù)控系統(tǒng)上進(jìn)行換刀控制，增加學(xué)員的動手能力，讓學(xué)員對自動刀架的控制過程和原理有更全面的了解。
- 手脈單元：通過接插線連接到數(shù)控系統(tǒng)上進(jìn)行手動控制機(jī)床座標(biāo)運動
- 實訓(xùn)的功能
- 法那科系統(tǒng)數(shù)控車床實訓(xùn)臺提供的實訓(xùn)項目有：
- 主軸變頻單元的調(diào)試運行與故障診斷實驗
- 交流伺服電機(jī)運行與故障診斷實驗
- 數(shù)控車床電氣控制設(shè)計與分析實驗
- 電動刀架控制原理實驗及接線與故障診斷實驗
- 數(shù)控車床系統(tǒng)控制機(jī)床螺紋加工實驗
- 數(shù)控車床的冷卻與照明及故障診斷實驗
- 數(shù)控車床電子手輪實驗
- 變頻器U，V，W，外部開路；
- 驅(qū)動電源，外部開路；
- 主軸電機(jī)電源（380V） ，外部開路；
- 刀架鎖緊電源，外部開路；
- 驅(qū)動電源，外部開路；
- 工作燈電源（24V），外部開路；
- 主軸正轉(zhuǎn)信號（24V）電源，外部開路；
- 冷卻信號（24V）電源，外部開路；
- 刀架鎖緊信號電源，外部開路；
- X正限信號，外部開路；
- X零點信號，外部開路；
- Z零點信號，外部開路；
- Z負(fù)限位信號，外部開路；
- 0V電源，外部開路；
- 主軸模擬量，外部開路；
- T1號刀具信號，外部開路；
- T3號刀具信號，外部開路；
- 刀架反轉(zhuǎn)信號，外部開路；
- 變壓器電源，外部開路；
- 主軸編碼器A+信號，外部開路；
- 關(guān)于法那科數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部開路參數(shù)設(shè)計這里暫不作說明（因參數(shù)太多）
- 法那科系統(tǒng)數(shù)控車床實訓(xùn)臺對零件加工提供的實訓(xùn)項目有：
- 數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)和控制工作原理；
- 車削零件外圓程序的編寫；
- 車削多臺階外圓程序的編寫；
- 車削圓弧程序的編寫
- 車削斜面程序的編寫
- 車削螺紋程序的編寫；
- 循環(huán)指令編程實訓(xùn)；
- 數(shù)控系統(tǒng)與計算機(jī)通訊實訓(xùn)；
CAD/CAM自動編程實訓(xùn)(配合計算機(jī)和軟件)；
四、實訓(xùn)的配置
1、法那科系統(tǒng)數(shù)控車床實訓(xùn)臺的外形圖
2、數(shù)控實驗臺布局圖
五、數(shù)控控制臺布局的獨特特點：
- 本控制柜整體外殼為鐵質(zhì)鈑金噴塑結(jié)構(gòu)，堅固耐用。輸入三相四線制380V交流電源。
- 柜體下面部分設(shè)計有兩扇活動門，打開門里面空間寬敞，可安放儀器或其它物品；
- 柜體中間部分，左邊裝有總電源開關(guān)帶漏電保護(hù)功能，總電源指示，柜體內(nèi)部風(fēng)機(jī)開關(guān)等；右邊安裝有一扇外翻的故障門，有專用鑰匙鎖上，設(shè)計比較隱蔽。打開故障門里面有28個考核開關(guān)，具備28項單項故障設(shè)計。
- 柜體上面部分是控制臺的主控制區(qū)域，它分為多個主控制單元：
- 數(shù)控系統(tǒng)控制單元：本單元是整個控制臺的大腦，本控制臺采用法那科0I Mate TD系統(tǒng)；也可根據(jù)客戶實際要求進(jìn)行選型配置。
- 全數(shù)字伺服驅(qū)動控制單元：它分X、Z兩個軸控制子單元。每個單元分別剖析了伺服驅(qū)動器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖、控制方式和接線方法等。本單元把各連接端子引到面板上，通過連接線的連接并可控制電機(jī)運行，方便學(xué)員進(jìn)行操作連接。
- 三相變頻控制單元：剖析變頻控制原理，控制方式和接線方法等�？刂谱冾l器功率為0.75KW，本單元把各連接端子引到面板上，通過連接線的連接并可控制電機(jī)運行，實現(xiàn)無級調(diào)速，方便學(xué)員進(jìn)行操作連接。
- 四工位電動刀架控制單元：剖析電動刀架控制原理，控制方式和接線方法等。本單元把各連接端子引到面板上，通過連接線的連接并可控制刀架，方便學(xué)員進(jìn)行操作連接。
- 數(shù)控機(jī)床控制線路全局圖：把數(shù)控機(jī)床的強(qiáng)電控制部分、繼電器控制部分、數(shù)控系統(tǒng)的輸入/輸出部分全部展示出來，作為一個示范，以便學(xué)員能更加方便操作維修機(jī)床。
- 數(shù)控系統(tǒng)輸入/輸出控制單元：全面剖析了數(shù)控系統(tǒng)控制機(jī)床的原理與特點，內(nèi)容包括伺服模擬信號輸入/輸出；主軸變頻信號模擬量輸出控制；四工位電動刀架控制、主軸編碼器控制、冷卻控制、機(jī)床零點信號控制、機(jī)床限位信號控制等。
- 強(qiáng)電元器件安裝區(qū)：把所有強(qiáng)電元器件統(tǒng)一安裝在此處，如：交流接觸器、直流繼電器、保險管、三相滅弧器等。
- 開關(guān)控制和電壓電流指示單元：通過電壓表和電流表來檢測電源工作情況；用開關(guān)來控制及保護(hù)電路。
1、數(shù)控控制臺技術(shù)性能：
●、輸入電源：三相五線制380V交流電源。
●、漏電保護(hù)：漏電動作電流≤30mA；具有接地保護(hù)。
●、結(jié)構(gòu)：考核柜為鐵質(zhì)鈑金噴塑結(jié)構(gòu)，堅固耐用；
●、工作環(huán)境：溫度-100-+400C。
●、整機(jī)功耗：＜3KW
- 法納克系統(tǒng)數(shù)控車床實訓(xùn)臺的配置
序號 |
材料名稱與規(guī)格型號 |
數(shù)量 |
單位 |
1 |
數(shù)控系統(tǒng)（采用法那科0I-TD） |
1 |
臺 |
2 |
機(jī)床實訓(xùn)控制臺（采用鐵質(zhì)鈑金噴塑結(jié)構(gòu)） |
1 |
臺 |
3 |
數(shù)控二座標(biāo)運動平臺 |
1 |
臺 |
4 |
手搖脈沖發(fā)生器（手輪）（安裝在副面板上） |
1 |
臺 |
5 |
四工位自動刀架 |
1 |
臺 |
6 |
主軸電機(jī)與主軸編碼器組 |
1 |
套 |
7 |
冷卻泵電機(jī) |
1 |
臺 |
8 |
三相交流伺服電機(jī)（BIS系列） |
2 |
臺 |
9 |
交流伺服單元（BIS系列，安裝在面板上） |
2 |
臺 |
10 |
X、Z軸正負(fù)限位開關(guān)（安裝在二坐標(biāo)平臺上） |
4 |
只 |
11 |
X、Z軸機(jī)床回零開關(guān)（安裝在二坐標(biāo)平臺上） |
2 |
只 |
12 |
三菱變頻器（FR-D700-0.75KW）（安裝在面板上） |
1 |
臺 |
13 |
電壓表6L2（0~450V）（安裝在面板上） |
1 |
只 |
14 |
電壓表85L17（0~450V）（安裝在面板上） |
1 |
只 |
15 |
24V數(shù)字直流電壓表（安裝在面板上） |
2 |
只 |
16 |
滅弧器31TX1-31A03（安裝在面板上） |
3 |
只 |
17 |
交流接觸器CJX1-22（正泰）（安裝在面板上） |
5 |
只 |
18 |
直流繼電器MY2N（安裝在面板上） |
6 |
只 |
19 |
KT18-32（安裝在面板上） |
3 |
只 |
20 |
斷路器DZ47-60-C5（安裝在面板上） |
2 |
只 |
21 |
斷路器DZ47-60-C10（安裝在面板上） |
1 |
只 |
22 |
漏電保護(hù)器DZ47LE-32（安裝在柜上） |
1 |
只 |
23 |
EL（安裝在面板上） |
1 |
只 |
24 |
指示燈（安裝在面板上） |
1 |
只 |
25 |
模擬刀架盤（安裝在面板上） |
1 |
只 |
26 |
模擬刀架電機(jī)（8W）（安裝在柜內(nèi)） |
1 |
只 |
27 |
模擬刀架換刀鍵（安裝在面板上） |
1 |
只 |
28 |
模擬刀架光電傳感器（安裝在面板上） |
1 |
只 |
29 |
風(fēng)機(jī)（安裝在柜內(nèi)）（安裝在面板上） |
2 |
只 |
30 |
通訊接口RS232（安裝在柜上） |
1 |
只 |
31 |
通訊線（4米） |
1 |
條 |
32 |
急停開關(guān)（強(qiáng)電）（安裝在面板上） |
1 |
只 |
33 |
急停開關(guān)（驅(qū)動）（安裝在面板上） |
1 |
只 |
34 |
停止開關(guān)（安裝在副面板上） |
1 |
只 |
35 |
起動開關(guān)（安裝在副面板上） |
1 |
只 |
36 |
鑰匙開關(guān)（安裝在副面板上） |
1 |
只 |
37 |
風(fēng)機(jī)開關(guān)（安裝在面板上） |
1 |
只 |
38 |
照明開關(guān)（安裝在面板上） |
1 |
只 |
39 |
單相電源插座（安裝在柜上） |
1 |
只 |
40 |
三相電源插座（安裝在柜側(cè)面） |
1 |
只 |
41 |
電源指示燈（安裝在柜上） |
1 |
只 |
42 |
雙排故障開關(guān)（安裝在柜內(nèi)） |
4 |
只 |
43 |
單排故障開關(guān)（安裝在柜內(nèi)） |
24 |
只 |
44 |
伺服電機(jī)電源連接線（4米） |
2 |
條 |
45 |
伺服電機(jī)信號連接線（4米） |
2 |
條 |
46 |
信號連接線（安裝在面板上） |
54 |
條 |
47 |
強(qiáng)電連接線（安裝在面板上） |
26 |
條 |
48 |
直流24V電源（安裝在柜內(nèi)） |
2 |
臺 |
49 |
640W變壓器（安裝在柜內(nèi)） |
1 |
臺 |
50 |
1500W變壓器（安裝在柜內(nèi)） |
1 |
臺 |
51 |
12W變壓器（安裝在柜內(nèi)） |
1 |
臺 |
52 |
故障點分布圖 |
1 |
張 |
53 |
鑰匙（每套2把） |
1 |
套 |
54 |
CAD/CAM軟件光盤 |
1 |
張 |
55 |
變頻器使用手冊 |
1 |
本 |
56 |
FUANC 0I MATE-TD操作說明 |
1 |
本 |
57 |
FUANC 0I MATE-TD維修手冊 |
1 |
本 |
58 |
FUANC 0I MATE-TD參數(shù)說明 |
1 |
本 |
59 |
實訓(xùn)臺使用說明書 |
1 |
本 |
|
