专利名称：数控维修实训台的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机电设备领域，具体涉及用于教学的数控机床实训台。
背景技术：
数控机床已广泛应用于机械加工行业，对于数控机床操作与编程学习，一般只要 有数控机床即可实践教学，而对于数控机床电气应用学习，仅有数控机床是不行的，因为数 控机床主要电器一般放在电气柜中，功能不具有开放性。而数控机床电气学习，恰恰希望通 过参与开放性的数控机床的应用来学习掌握数控系统的电气设计、电气组成、参数设计、数 控编程、梯形图设计、故障诊断等多项综合实验学习功能，通过综合实验学习，达到理论联 系实际和综合动手能力的提高。而目前市场上无这种功能的实训台，因此，给教学、以及学 生学习带来诸多不便，甚至可以说在数控机床的教学环节中，教学效果不够理想。
发明内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种数控维修实训台，可方便的进行数学演 示，教学直观，通过综合实验学习，可提高学生理论联系实际和综合动手能力。本实用新型在设计数控维修实训台时，主要考虑以下几方面问题(1)以数控车床为模拟对象，既便于学生掌握数控系统，又可以降低造价。(2)选用功能强大、工作安全可靠、性能完善、市场占有率高的数控系统，尽可能多 的将先进的数控系统功能开放给学生学习。(3)采用开放性和模块化的结构设计，尽可能的把组成数控机床的电气部分都能 在实训台上展示，让学生有一个完整的数控机床概念。本实用新型通过以下技术方案实现数控维修实训台，包括数控系统、电控系统，以及数控系统、电控系统的显示屏、操 作面板，还包括主轴电机、冷却电机、电动刀架、十字滑台、电气柜，特点是实训台的立面板、 以及与立面板垂直的平台上设有数控系统的显示屏及输入键盘；设有电控系统中的故障设 置面板、操作面板、状态显示面板；设有电控系统中的变频器、驱动器、以及接触器、继电器、 空气开关；设有主轴电机、冷却电机、电动刀架。本实用新型进一步改进方案是，实训台由左右两个部分组成；实训台左面的第一 立面板上，至上而下依次设有显示屏及输入键盘、故障设置面板、状态显示面板，与第立面 板垂直的第一平台上设有所述的操作面板；变频器、驱动器、以及接触器、交流继电器、空气开关设置于实训台右面的第二立 面板上，主轴电机、冷却电机、电动刀架设置于与该第二立面板垂直的第二平台上，第二平 台下方为电气柜；或其中的电动刀架设置于十字滑台上，电动刀架及其十字滑台设置于第 一平台或第二平台旁；或十字滑台设置于第一平台或第二平台旁。本实用新型进一步改进方案是，故障设置面板上设有一个以上故障开关SB，每个 开关对应着控制模块的每个回路，实现回路的切断与接通，也就是进行电路故障的设置。
图1为本实用新型立体示意图。
具体实施方式
如图1所示，数控维修实训台，包括数控系统、电控系统，以及数控系统、电控系统 的显示屏及输入键盘、操作面板，还包括主轴电机、冷却电机、电动刀架、十字滑台、电气柜。仍如图1所示，所述实训台由左右两个部分组成；实训台左面的第一立面板1上， 至上而下依次设有显示屏及输入键盘2、故障设置面板3、状态显示面板4，与第一立面板垂 直的第一平台5上设有所述的操作面板6 (操作面板6上设有包括电源启动、电源停止、紧 急停止、方式选择开关、倍率旋钮等各种操作按钮，相同于现有技术)。变频器、驱动器、以及接触器、交流继电器、空气开关设置于实训台右面的第二立 面板7上，主轴电机、冷却电机、电动刀架设置于与该第二立面板7垂直的第二平台8上，第 二平台8下方为电气柜9 (柜门采用透明玻璃，电气柜中设有电源模块、变压器等)。所述第 二立面板7上边部、以及左右两边部设有边框10，所述边框10凸出第二立面板7的宽度与 第二平台等宽。十字滑台设置于第二平台8旁(未提供图示)，十字滑台为市场购得。仍如图1所示，故障设置面板3上设有五个故障开关SB，其中的故障开关SBl连接 变频器启动信号、SB2连接系统电源启动信号、SB3连接电动刀架信号、SB4连接伺服使能信 号、SB5连接冷却电机启动信号(未提供电连接图)。故障设置面板3上除设有上述的故障 开关外，还设有十字滑台行程限位控制信号、主轴电机正反转控制信号、I/O板电源控制信 号、脉冲编码器检测信号等。本实训台的工作过程如下先通过键盘输入加工程序送到数控系统，再操作设备 操作面板的按钮，使其作为PMC的输入信号送人PMC，数控程序经数控系统译码输出控制接 触器、变频器、伺服放大器动作进而控制主轴电机、冷却电机、刀架电机、十字滑台X轴/Z轴 电机的动作。如果要给学生设置故障，即可通过故障开关SB的开与关实现。在本实施例中，选用日本FANUC oi Mate TD数控系统，FANUC Oi系统有外置的I/ 0卡用于机床接口 I/O。该数控系统可控制两个伺服电机轴和一个开环主轴(为变频器)， 该数控系统在中国市场占有率高，功能比较齐全，适应范围比较广，有利于学生对先进的数 控系统的了解和掌握。FANUC Oi Mate TD系统的伺服接口为B型接口的伺服单元，因此选 用β i系列SV20Au6B-6130-H002伺服放大器，结构紧凑，维修性能优良，具有卓越的性价比 和充足的功能。主轴变频器模块的设计，主要是为了让同学熟悉电动机变频器的工作原理以及控 制系统的接线方法，通过该模块可以了解到变频器数字操作键盘和参数的设置。我们选用 三菱E740系列变频器。三菱系列变频器采用先进磁通控制技术，电机在低速时转矩大，速 度精度高，价格合理，功能齐全，具有瞬停电处理及速度跟踪再启动功能，确保系统实现连 续运行机制，以保证电机运转在最高效率状态，因此，选用E740高性能变频器代替主轴交 流伺服系统，是该实训台最佳的选择。本实训台的主要目的是为了教学演示而不是为了生产加工，因此设计了一个演示 台来模拟实际生产中用的车床。该演示机构由X/Z双轴十字进给拖板、主轴电机及编码器、四工位电动刀架等模块组成。(1) X/Z双轴十字进给拖板X/Z双轴十字进给拖板均有双向超程、回零等功能，双轴为半闭环控制。该机构完 全模拟数控车床的进给机构。(2)主轴电机及编码器数控车床加工螺纹时，需要配置主轴脉冲发生器，作为车床主轴位置信号的反馈 元件。所以在设计实训台的时候将主轴通过齿形带与编码器相连接模拟螺纹加工实验。主 轴电机由变频器控制实现无级变速。(3)四工位电动刀架数控车床为了能在工件的一次装夹中完成多工序加工，缩短辅助时间，必须带有 自动回转刀架。自动回转刀架是一个非常有代表性的运动部件。所以在实训台上安装了一 台完全工业用的四工位电动刀架，数控系统发出刀位信号，如果所选刀体正好对准霍尔元 件，那么电机就不用动作，直接向CNC系统发出回答信号。如果所选刀体未对准霍尔元件， 那么就开始执行下列动作控制继电器动作，电机正传，通过蜗杆、蜗轮、螺杆将销盘上升到 一定高度时，离合销进入离合盘槽，离合盘带动离合销，离合销带动销盘，销盘带动上刀体 转位，当上刀体转位转到所需刀位时，霍尔元件电路发出刀位信号，电机反转。反靠销进入 反靠盘，离合销从离合盘槽中爬出，刀架完成粗定位。同时销盘下降与端齿啮合，完成精定 位。刀架锁紧，继电器动作，电机停止。向系统发出回答信号，加工程序开始。刀架的运动 过程抬起、转位、落下、锁紧。
权利要求数控维修实训台，包括数控系统、电控系统，以及数控系统、电控系统的显示屏及输入键盘、操作面板，还包括主轴电机、冷却电机、电动刀架、十字滑台、电气柜，其特征在于实训台的立面板、以及与立面板垂直的平台上设有数控系统的显示屏及输入键盘；设有电控系统中的故障设置面板、操作面板、状态显示面板；设有电控系统中的变频器、驱动器、以及接触器、继电器、空气开关；设有主轴电机、冷却电机、电动刀架。
2.如权利要求1所述的数控维修实训台，其特征在于实训台由左右两个部分组成； 实训台左面的第一立面板(1)上，至上而下依次设有显示屏及输入键盘(2)、故障设置面板 (3)、状态显示面板(4)，与第一立面板垂直的第一平台(5)上设有所述的操作面板(6)；变频器、驱动器、以及接触器、交流继电器、空气开关设置于实训台右面的第二立面板 (7)上，主轴电机、冷却电机、电动刀架设置于与该第二立面板(7)垂直的第二平台(8)上， 第二平台(8)下方为电气柜(9)；或其中的电动刀架设置于十字滑台上，电动刀架及其十字 滑台设置于第一平台(5)或第二平台(8)旁；或十字滑台设置于第一平台(5)或第二平台 ⑶旁。
3.如权利要求1或2所述的数控维修实训台，其特征在于故障设置面板(3)上设有 一个以上故障开关SB，通过所述故障开关SB实现控制模块的切断与接通。
4.如权利要求3所述的数控维修实训台，其特征在于所述故障开关SB为SB1、SB2、 SB3、SB4、SB5，其中的故障开关SBl电连接变频器启动信号、SB2电连接系统电源启动信号、 SB3电连接电动刀架信号、SB4电连接伺服使能信号、SB5电连接冷却电机启动信号。
5.如权利要求2所述的数控维修实训台，其特征在于所述右面的第二立面板(7)上 边部、以及左右两边部设有边框(10)，所述边框(10)凸出第二立面板(7)的宽度与第二平α寸见。
专利摘要本实用新型公开了一种数控维修实训台，包括数控系统、电控系统，以及数控系统、电控系统的显示屏、操作面板，还包括主轴电机、冷却电机、电动刀架、十字滑台、电气柜，特点是实训台的立面板、以及与立面板垂直的平台上设有数控系统的显示屏及输入键盘；设有电控系统中的故障设置面板、操作面板、状态显示面板；设有电控系统中的变频器、驱动器、以及接触器、继电器、空气开关；设有主轴电机、冷却电机、电动刀架。本实用新型可方便的进行教学演示，教学直观，通过综合实验学习，可提高学生理论联系实际和综合动手能力。
文档编号G09B25/02GK201741324SQ201020282838
公开日2011年2月9日 申请日期2010年8月4日 优先权日2010年8月4日
发明者冯金冰, 喻步贤, 尹昭辉 申请人:淮安信息职业技术学院