专利名称：数控综合实训台的制作方法
技术领域：
本发明涉及教育行业中适用于机械、电器、数控、计算机，网络等专业教学，教学与生产单位相结合，产、教、研共同研发的教学、生产两用数控设备。
背景技术：
目前，随着CNC技术的完善，企业自动化程度的提高，对工件加工要求的提高，使企业数控设备迅速普及，设备的技能操作人员出现了严重短缺，断档的现象，制约了经济的发展，成为社会关注的对象。在教育行业中为适合职业教育特点，适应企业数控设备的现状，走研、教、产相结合的道路，开发出不仅适用于专业职业学校的教学，也适用于社会职能部门的各种职业培训，职业考评，职业鉴定及企业对各工种技能操作人员的培训和考评的高科技，高质量，高性质的适用性数控综合实训台。因此，研制一种数控综合实训台一直是国内国外急待解决的新课题。
发明内容
本发明的目地是提供一种构思新颖科学、设计上运用现代设计理论、设计中体现模块化、网络化、程序设计理念，为产品升级发展留有平台，体现网络、动态、课件教学优势，虚实相结合、深入浅出，既直观又容易掌握，对加快培养技能操作者，高素质技能人才，提高技能操作水平有着不可替代的优势，适用于机械、电器、数控、计算机，网络等专业的教学，对各专业即有针对性又有全局性，有利于学生的宏观了解，专业精进，有利于培养学生的逻辑思维，创造性思维，有利于学生适应企业所需，快速进入角色，成为企业需要的技能操作者的数控综合实训台。
本发明的目的是这样实现的该设备由机械、电器两大部分组成，机械部分包括机身、床头、旋转刀架、尾架、防护罩、底座；电器部分包括电源、系统、接口、主轴变频器、伺服控制器；机械部分安装在底座上，防护罩安装在底座上，电器部分安装在防护罩右侧的系统安装板上；机械部分的机身的上部是导轨，机身的下部装第三螺栓；机械部分的床头的床头箱装在机身上部的导轨上并用第四螺栓固定，主轴套筒装在床头箱内，将主轴从右端装入主轴套筒两端的第一轴承内，将过渡盘用第一螺钉固定在主轴右端，将卡盘用第一螺栓固定在过渡盘上；机械部分的旋转刀架的大滑板装在机身上部的导轨上并在下部扣装第一压板用第二螺栓将其固定，在大滑板上装镶条及中滑板，在中滑板上装刀架；第一丝杠左端用第一丝母座、拖架固定在大滑板上；在第一丝杠右端前部装第二齿形轮、电机支架、第一胀套，在第二齿形轮上装第二齿形带、第四胀套并用第五螺母将其固紧；将第二丝母座装在第三丝杠右端上并用第八内六角螺钉将其固定在大滑板下面，将X轴电机固定在大滑板上并将第四齿形轮装在X轴电机轴上，在第四齿形轮装第一齿形带，将防护板用第二螺钉固定在大滑板上，在大滑板的下部扣装第二压板用第五螺栓将其固定；旋转刀架上装有四把加工刀具，通过电机旋转到达的位置选择刀具，满足加工要求，了解刀架的工作状态，刀具的位置控制方式，制作一个模拟刀架在实训台的台面上，可通过它的工作来演示实际旋转刀架的工作方式，设计转动、锁紧等几种故障设置，可通过对各点的电位测量了解刀架的工作状态；机械部分的尾架的尾台体装在机身上部的导轨上，尾台套筒装在尾台体内，第二丝杠装在尾台套筒内并装第二螺母、第一内六角螺钉用第二内六角螺钉将其固定在尾台体右端部，将手轮用第三内六角螺钉固定在第二丝杠的端部，限位块、锁紧螺钉分别装在尾台体的上部；防护罩的外罩内安装挡板，在外罩正面装拉门，在外罩正面左部装定位门，在外罩正面右部装系统安装板，在外罩左侧装检修门；电器的电源采用三相380V电源，通过开关接入，经分开关，为24V直流电源提供能量，为110V交流控制电源提供能量，为伺服控制器，变频器提供220V工作电源，为冷却电机，刀架电机运转提供380V动力电源，按照各开关的上电顺序实训台配备相应的动画课件，各开关需测量的部位在台面引出了测试点，方便了解设备的通电状况及设备运行；电器的系统采用FANUC-oi-Mate-TC系统，在自动、编辑、MDI、DNC、单程序运行、手动循环、JOG、空运行状态时进行故障设置，工作时各种状态下关键点的电位，在实训台的测试点上测出结果；电器的接口是CNC系统信号，与现场元件信号传输的桥梁，它将系统发出的信号转化成执行元件的动作，并把现场的状态及输入设备录入情况转送到系统，供系统分析、运算发出合适的指令信号，在数控综合实训台接口模块中，可看到各控制继电器的动作，了解设备的工作状态；电器的主轴变频器频是控制主轴电机运转的电器元件，变频器通过频率的变化调整、控制电机的转速，它接受来自系统的控制信号，对主轴电机发出正转、反转、停止的指令信号，数控综合实训台变频模块上，设计了主轴的正转、反转、停止的故障设置方法，方便的测出变频器信号与主轴电机转速的对应关系，正转、反转时对应继电器的状态；电器的伺服控制器是按照系统的信号，控制伺服电机工作的电器元件，设有X轴和Z轴两个伺服控制器，分别控制刀具在X轴和Z轴方向加工的进给运动。对伺服系统设计了X轴、Z轴、正进给、负进给、手动进给等几项故障设置，伺服器控制器在工作中需满足的条件，实训台上引出了测试点，通过对点的测试伺服控制器工作状态，了解工作时关键点要达到的电位。
本发明的要点在于数控综合实训台的结构、电器及教学原理。其工作原理是，在机械部分设计中运用了现代设计理论，对机械组成各部分材料在电脑上进行模拟受力，采用动态工作分析的方法，对机械各部分在工作中的受力情况得出结论，充分预留，确定结构。电器部分采用FANUC-Oi-Mate-TC系统及配套的伺服、主轴、编码器等部件。电器元件在确定结构，工作条件，所需动力后，计算出工作电流，选择相适应的相关原器件保证设备的安全、可靠运行。设计上运用了AutoCAD、Solidwork、Protel等计算机软件保证各部分准确性，保证数控综合实训台可靠安全。电器的电源采用三相380V电源，通过开关接入，经分开关，为24V直流电源提供能量，为110V交流控制电源提供能量，为伺服控制器，变频器提供220V工作电源，为冷却电机，刀架电机运转提供380V动力电源，按照各开关的上电顺序实训台配备相应的动画课件，各开关需测量的部位在台面引出了测试点，方便了解设备的通电状况及设备运行。电器的系统采用FANUC-oi-Mate-TC系统，在自动、编辑、MDI、DNC、单程序运行、手动循环、JOG、空运行状态时进行故障设置，工作时各种状态下关键点的电位，在实训台的测试点上测出结果。电器的接口是CNC系统信号，与现场元件信号传输的桥梁，它将系统发出的信号转化成执行元件的动作，并把现场的状态及输入设备录入情况转送到系统，供系统分析、运算发出合适的指令信号，在数控综合实训台接口模块中，可看到各控制继电器的动作，了解设备的工作状态。电器的主轴变频器频是控制主轴电机运转的电器元件，变频器通过频率的变化调整、控制电机的转速，它接受来自系统的控制信号，对主轴电机发出正转、反转、停止的指令信号，数控综合实训台变频模块上，设计了主轴的正转、反转、停止的故障设置方法，方便的测出变频器信号与主轴电机转速的对应关系，正转、反转时对应继电器的状态。电器的伺服控制器是按照系统的信号，控制伺服电机工作的电器元件，设有X轴和Z轴两个伺服控制器，分别控制刀具在X轴和Z轴方向加工的进给运动。对伺服系统设计了X轴、Z轴、正进给、负进给、手动进给等几项故障设置，伺服器控制器在工作中需满足的条件，实训台上引出了测试点，通过对点的测试伺服控制器工作状态，了解工作时关键点要达到的电位。
数控综合实训台与现有技术相比，具有构思新颖科学、设计中体现模块化、网络化、程序设计理念，体现网络、动态、课件教学优势，虚实相结合、深入浅出，既直观又容易掌握，对加快培养技能操作者，高素质技能人才，提高技能操作水平有着不可替代的优势，适用于机械、电器、数控、计算机，网络等专业的教学，对各专业即有针对性又有全局性，有利于学生宏观了解，专业精进，有利于培养学生的逻辑思维，创造性思维，有利于学生适应企业所需，快速进入角色，成为企业需要的技能操作者等优点，将广泛的应用于教育行业中。
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
图1是本发明机械部分拆下防护罩与底座的结构示意图。
图2是图1的俯视图。
图3是图1的左视图。
图4是本发明机械部分防护罩与底座的结构示意图1∶2缩小图。
图5是图4的俯视图。
图6是图4的A-A剖视图。
图7是图4的B-B剖视图。
图8是本发明的设备电源供电线路图。
图9是本发明的系统测试点布置图。
图10是本发明的主轴变频器测试接点布置图。
图11是本发明的伺服控制器测试点布置图。
具体实施例方式参照附图，该设备由机械、电器两大部分组成，机械部分包括机身1、床头、旋转刀架、尾架、防护罩、底座82；电器部分包括电源、系统、接口、主轴变频器、伺服控制器；机械部分安装在底座82上，防护罩安装在底座82上，电器部分安装在防护罩右侧的系统安装板79上。机械部分的机身1的上部是导轨，机身1的下部装第三螺栓48；机械部分的床头的床头箱2装在机身1上部的导轨上并用第四螺栓56固定，主轴套筒11装在床头箱2内，主轴套筒11两端内分别装第一轴承10，两端内分别用后压盖3将其盖封，将主轴6从右端装入主轴套筒11两端的第一轴承10内，将过渡盘13用第一螺钉12固定在主轴6右端，将卡盘15用第一螺栓14固定在过渡盘13上，将装在套4主轴6左端，将键9装在主轴6左端的键槽内，将第一齿形轮5、皮带轮8装在主轴6左端并用第一螺母7将其固定。机械部分的旋转刀架的大滑板19装在机身1上部的导轨上并在下部扣装第一压板20用第二螺栓21将其固定，在大滑板19上装镶条18及中滑板17，在中滑板17上装刀架16；第一丝杠22左端用第一丝母座49、拖架50固定在大滑板19上，在第一丝杠22左端前部装第四轴承51、第四隔套52并用第四螺母55将其固定，将第二轴承座53装在第四轴承51上并用第七内六角螺钉54将其固定在机身1侧面；在第一丝杠22右端装第二轴承34、第一隔套35、第三轴承36、第二隔套37、第三隔套38及第一轴承座33，用内六角圆柱头螺钉46将其固定在机身1侧面；在第一丝杠22右端前部装第二齿形轮39、电机支架40、第四内六角螺钉41、电机42、第三螺母43、第一胀套44、第五内六角螺钉45，并用第六内六角螺钉47将其固定在机身1后侧面，在第二齿形轮39上装第二齿形带74、第四胀套75并用第五螺母76将其固紧；将第二丝母座68装在第三丝杠73右端上并用第八内六角螺钉67将其固定在大滑板19下面，将第三胀套66、第五隔套63、第五轴承62装在第三丝杠73左端并用压盖61扣紧，将第二胀套59、第三齿形轮60装在第三丝杠73左端前部并用六角螺母58将其固紧，将X轴电机57固定在大滑板19上并将第四齿形轮72装在X轴电机57轴上，在第四齿形轮72装第一齿形带71，将防护板64用第二螺钉65固定在大滑板19上，在大滑板19的下部扣装第二压板69用第五螺栓70将其固定；旋转刀架上装有四把加工刀具，通过电机旋转到达的位置选择刀具，满足加工要求，了解刀架的工作状态，刀具的位置控制方式，制作一个模拟刀架在实训台的台面上，可通过它的工作来演示实际旋转刀架的工作方式，设计转动、锁紧等几种故障设置，可通过对各点的电位测量了解刀架的工作状态。机械部分的尾架的尾台体23装在机身1上部的导轨上，尾台套筒24装在尾台体23内，第二丝杠27装在尾台套筒24内并装第二螺母28、第一内六角螺钉29用第二内六角螺钉30将其固定在尾台体23右端部，将手轮32用第三内六角螺钉31固定在第二丝杠27的端部，限位块25、锁紧螺钉26分别装在尾台体23的上部。防护罩的外罩77内安装挡板78，在外罩77正面装拉门79，在外罩77正面左部装定位门82，在外罩77正面右部装系统安装板80，在外罩77左侧装检修门81。电器的电源采用三相380V电源，通过开关接入，经分开关，为24V直流电源提供能量，为110V交流控制电源提供能量，为伺服控制器，变频器提供220V工作电源，为冷却电机，刀架电机运转提供380V动力电源，按照各开关的上电顺序实训台配备相应的动画课件，各开关需测量的部位在台面引出了测试点，方便了解设备的通电状况及设备运行。电器的系统采用FANUC-oi-Mate-TC系统，在自动、编辑、MDI、DNC、单程序运行、手动循环、JOG、空运行状态时进行故障设置，工作时各种状态下关键点的电位，在实训台的测试点上测出结果。电器的接口是CNC系统信号，与现场元件信号传输的桥梁，它将系统发出的信号转化成执行元件的动作，并把现场的状态及输入设备录入情况转送到系统，供系统分析、运算发出合适的指令信号，在数控综合实训台接口模块中，可看到各控制继电器的动作，了解设备的工作状态。电器的主轴变频器频是控制主轴电机运转的电器元件，变频器通过频率的变化调整、控制电机的转速，它接受来自系统的控制信号，对主轴电机发出正转、反转、停止的指令信号，数控综合实训台变频模块上，设计了主轴的正转、反转、停止的故障设置方法，方便的测出变频器信号与主轴电机转速的对应关系，正转、反转时对应继电器的状态。电器的伺服控制器是按照系统的信号，控制伺服电机工作的电器元件，设有X轴和Z轴两个伺服控制器，分别控制刀具在X轴和Z轴方向加工的进给运动。对伺服系统设计了X轴、Z轴、正进给、负进给、手动进给等几项故障设置，伺服器控制器在工作中需满足的条件，实训台上引出了测试点，通过对点的测试伺服控制器工作状态，了解工作时关键点要达到的电位。
权利要求
1.一种数控综合实训台，该设备由机械、电器两大部分组成，其特征在于机械部分包括机身、床头、旋转刀架、尾架、防护罩、底座；电器部分包括电源、系统、接口、主轴变频器、伺服控制器；机械部分安装在底座上，防护罩安装在底座上，电器部分安装在防护罩右侧的系统安装板上。
2.根据权利要求1所述的数控综合实训台，其特征在于所说机械部分的机身的上部是导轨，机身的下部装第三螺栓；机械部分的床头的床头箱装在机身上部的导轨上并用第四螺栓固定，主轴套筒装在床头箱内，将主轴从右端装入主轴套筒两端的第一轴承内，将过渡盘用第一螺钉固定在主轴右端，将卡盘用第一螺栓固定在过渡盘上。
3.根据权利要求1所述的数控综合实训台，其特征在于所说机械部分的旋转刀架的大滑板装在机身上部的导轨上并在下部扣装第一压板用第二螺栓将其固定，在大滑板上装镶条及中滑板，在中滑板上装刀架；第一丝杠左端用第一丝母座、拖架固定在大滑板上；在第一丝杠右端前部装第二齿形轮、电机支架、第一胀套，在第二齿形轮上装第二齿形带、第四胀套并用第五螺母将其固紧；将第二丝母座装在第三丝杠右端上并用第八内六角螺钉将其固定在大滑板下面，将X轴电机固定在大滑板上并将第四齿形轮装在X轴电机轴上，在第四齿形轮装第一齿形带，将防护板用第二螺钉固定在大滑板上，在大滑板的下部扣装第二压板用第五螺栓将其固定；旋转刀架上装有四把加工刀具，通过电机旋转到达的位置选择刀具，满足加工要求，了解刀架的工作状态，刀具的位置控制方式，制作一个模拟刀架在实训台的台面上，可通过它的工作来演示实际旋转刀架的工作方式，设计转动、锁紧等几种故障设置，可通过对各点的电位测量了解刀架的工作状态。
4.根据权利要求1所述的数控综合实训台，其特征在于所说机械部分的尾架的尾台体装在机身上部的导轨上，尾台套筒装在尾台体内，第二丝杠装在尾台套筒内并装第二螺母、第一内六角螺钉用第二内六角螺钉将其固定在尾台体右端部，将手轮用第三内六角螺钉固定在第二丝杠的端部，限位块、锁紧螺钉分别装在尾台体的上部。
5.根据权利要求1所述的数控综合实训台，其特征在于所说防护罩的外罩内安装挡板，在外罩正面装拉门，在外罩正面左部装定位门，在外罩正面右部装系统安装板，在外罩左侧装检修门。
6.根据权利要求1所述的数控综合实训台，其特征在于所说电器的电源采用三相380V电源，通过开关接入，经分开关，为24V直流电源提供能量，为110V交流控制电源提供能量，为伺服控制器，变频器提供220V工作电源，为冷却电机，刀架电机运转提供380V动力电源，按照各开关的上电顺序实训台配备相应的动画课件，各开关需测量的部位在台面引出了测试点，方便了解设备的通电状况及设备运行。
7.根据权利要求1所述的数控综合实训台，其特征在于所说电器的系统采用FANUC-oi-Mate-TC系统，在自动、编辑、MDI、DNC、单程序运行、手动循环、JOG、空运行状态时进行故障设置，工作时各种状态下关键点的电位，在实训台的测试点上测出结果。
8.根据权利要求1所述的数控综合实训台，其特征在于所说电器的接口是CNC系统信号，与现场元件信号传输的桥梁，它将系统发出的信号转化成执行元件的动作，并把现场的状态及输入设备录入情况转送到系统，供系统分析、运算发出合适的指令信号，在数控综合实训台接口模块中，可看到各控制继电器的动作，了解设备的工作状态。
9.根据权利要求1所述的数控综合实训台，其特征在于所说电器的主轴变频器频是控制主轴电机运转的电器元件，变频器通过频率的变化调整、控制电机的转速，它接受来自系统的控制信号，对主轴电机发出正转、反转、停止的指令信号，数控综合实训台变频模块上，设计了主轴的正转、反转、停止的故障设置方法，方便的测出变频器信号与主轴电机转速的对应关系，正转、反转时对应继电器的状态。
10.根据权利要求1所述的数控综合实训台，其特征在于所说电器的伺服控制器是按照系统的信号，控制伺服电机工作的电器元件，设有X轴和Z轴两个伺服控制器，分别控制刀具在X轴和Z轴方向加工的进给运动。对伺服系统设计了X轴、Z轴、正进给、负进给、手动进给等几项故障设置，伺服器控制器在工作中需满足的条件，实训台上引出了测试点，通过对点的测试伺服控制器工作状态，了解工作时关键点要达到的电位。
全文摘要
一种应用于教育行业中的数控综合实训台，该设备由机械、电器两大部分组成，机械部分包括机身、床头、旋转刀架、尾架；电器部分包括电源、系统、接口、主轴变频器、伺服控制器；机械部分安装在底座上，防护罩安装在底座上，电器部分安装在防护罩右侧的系统安装板上；电器的电源采用三相380V电源，系统采用FANUC－oi－Mate－TC系统，接口是CNC系统信号，主轴变频器频是控制主轴电机运转的电器元件，伺服控制器是按照系统的信号，控制伺服电机工作的电器元件，旋转刀架通过电机旋转到达的位置选择刀具。该设备构思新颖科学、设计中体现模块化、网络化、程序设计理念，体现网络、动态、课件教学优势、加快培养技能操作者、适于机械、电器、数控、计算机，网络等专业的教学、培养学生逻辑思维、成为企业需要的技能操作者。
文档编号G09B25/00GK1975805SQ20061013488
公开日2007年6月6日 申请日期2006年12月19日 优先权日2006年12月19日
发明者任级三, 崔国利, 马彦, 何立柱 申请人:沈阳市装备制造工程学校