龔秋生

摘要：數(shù)控維修高技能人才的培養(yǎng)離不開專業(yè)的實驗設(shè)備，因此開發(fā)具有自身特點、實用的實驗臺就有很現(xiàn)實的意義。本文以一種簡易型數(shù)控維修設(shè)備開發(fā)為例，從開發(fā)思路、電氣控制設(shè)計等多方面進行了經(jīng)驗論述，希望能為從事數(shù)控維修教學(xué)人員和實驗設(shè)備研發(fā)人員提供借鑒。

關(guān)鍵詞：802S數(shù)控系統(tǒng);實驗設(shè)備的研制;教學(xué)實踐

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2020）05-0211-01

通過企業(yè)調(diào)研了解到，社會上對數(shù)控設(shè)備維修和維護人員的需求量激增，為了更好的跟企業(yè)接軌，同時滿足學(xué)生多元化學(xué)習(xí)的需求，我們有針對性地開發(fā)實驗臺并配套實驗項目，有效改善了教學(xué)條件。

1實驗臺開發(fā)的思路

本著“強化教師，練會學(xué)生”、“側(cè)重電氣控制，簡化機械本體”和“便于使用”的大原則，由師生共同開發(fā)實驗臺。整個開發(fā)過程按照充分調(diào)研→反復(fù)研討、論證→最后確定和優(yōu)化方案的思路進行。

（1）結(jié)合教學(xué)實際列出實驗設(shè)備需具備的主要功能;（2）選擇典型數(shù)控系統(tǒng)和各進給軸、主軸的控制方式，進行控制電路的初步設(shè)計并對核心部件和控制電路板進行初步布局;（3）對實驗臺的整體機械框架進行構(gòu)思和設(shè)計;（4）對電路進行搭建和優(yōu)化并進行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。

2電氣控制部分設(shè)計

結(jié)合實驗功能要求，選擇市場廣泛應(yīng)用的西門子802S數(shù)控系統(tǒng)作為數(shù)控維修實驗臺的控制核心，采用步進驅(qū)動器+步進電機的控制模實現(xiàn)x、Y、z三個進給軸的控制，采用變頻器+三相異步電動機+編碼器反饋的控制模式實現(xiàn)主軸控制;結(jié)合控制功能的需要，設(shè)計控制部分電氣原理圖和接線圖，并選購配套的電氣元器件進行控制電路的搭建。經(jīng)過設(shè)計確定主要電氣控制部分框圖如圖1所示，選擇的主要控制部件明細見表1。

3機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計

機械結(jié)構(gòu)設(shè)計主要考慮實驗方便、可移動、系統(tǒng)易更換、安全及防塵等方面的因素，結(jié)合實驗臺所需數(shù)控系統(tǒng)、控制元件、電機等器件的重量、占用空間和整體布局，綜合其實用性和楊心部件的可更換性進行系統(tǒng)設(shè)計。

（1）為了簡化機械本體結(jié)構(gòu)，采取開放的實驗臺形式，選用鋁型材搭建整體框架，把數(shù)控系統(tǒng)、步進驅(qū)動器、變頻器、電機及控制電路元器件合理布局在框架上;（2）考慮實驗設(shè)備經(jīng)常需要移動位置，在機械結(jié)構(gòu)的底部安裝轉(zhuǎn)向輪（帶鎖緊功能），有效提高實驗臺的可移動性和到位后的固定性，增強實用性;（3）考慮數(shù)控系統(tǒng)、整體的控制電路易拆卸和更換的因素，把數(shù)控系統(tǒng)和電路配電盤做成掛式結(jié)構(gòu);（4）兼顧安全性和防塵設(shè)計，在實驗臺框架的槽中安裝易拆卸的透明擋板。

經(jīng)過系統(tǒng)設(shè)計，運用三維造型軟件完成機械結(jié)構(gòu)的三維造型并運用ANSYS軟件進行有效的機械結(jié)構(gòu)強度和剛度有限元分析，優(yōu)化改進后確定最終結(jié)構(gòu)。

4實驗臺的調(diào)試

完成實驗臺機械結(jié)構(gòu)的搭建和電氣控制電路的連接后，運用SimoComU軟件設(shè)定各種參數(shù)，并對數(shù)控系統(tǒng)、控制電路和各軸電機進行單機和綜合調(diào)試，最終保證實驗臺的正常運行，調(diào)試完成的實驗臺如圖2。

5教學(xué)實踐

本實驗臺已經(jīng)研制成功，并開展了相應(yīng)實驗項目的實訓(xùn)，有效的提升了學(xué)生相關(guān)的技術(shù)和技能，整體效果良好，為數(shù)控維修專業(yè)學(xué)生能夠更好的跟企業(yè)實際對接提供了有力的保障，本次開發(fā)是一次有益的嘗試，為學(xué)校在數(shù)控機床改造升級過程中有效利用現(xiàn)有資源進行數(shù)控實訓(xùn)設(shè)備開發(fā)提供了經(jīng)驗借鑒。