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一、常用數(shù)控實驗實訓(xùn)設(shè)備的類型

1.基本型：這種形式的數(shù)控維修實訓(xùn)設(shè)備的機械部分進行了簡化,但是數(shù)控部分與實際的數(shù)控系統(tǒng)基本相同,主要體現(xiàn)在實驗實訓(xùn)設(shè)備的端子、配置、連接電纜、外形視覺上等與實際的數(shù)控設(shè)備基本相同,這主要是體現(xiàn)*接觸工程實際的思想。如南京日上數(shù)控實訓(xùn)設(shè)備。

2.改裝型：這種形式的數(shù)控維修實訓(xùn)設(shè)備的機械部分進行了簡化，數(shù)控系統(tǒng)的布線形式與實際的數(shù)控系統(tǒng)有所不同，系統(tǒng)的電器元件布置在一個實驗面板上，學(xué)生通過面板上的插接孔，連接導(dǎo)線完成實驗實訓(xùn)項目。如天煌儀教數(shù)控實訓(xùn)設(shè)備。

以上類型，各有優(yōu)缺點，使用時都有不盡人意的地方，說明對系統(tǒng)進行優(yōu)化的一些方案。該系統(tǒng)采用的是華中世紀(jì)星數(shù)控裝置，屬于基本型，其數(shù)控系統(tǒng)的前視圖見圖1。從圖可以看出，其實質(zhì)是將一臺實際數(shù)控機床的控制部分展開了，因采用了工程中應(yīng)用的元件，較真實的體現(xiàn)了實際應(yīng)用，但是在實際教學(xué)中，該系統(tǒng)的主要問題有：故障設(shè)置麻煩，經(jīng)常的拆卸端子，使端子的螺絲損毀，另外，用電纜連接的各種信號線根本無法測量，也無法設(shè)故障等問題，在應(yīng)用中，我們進行了一些優(yōu)化工作，使得更好的適合于教學(xué)。

二、數(shù)控維修設(shè)備優(yōu)化設(shè)計方案

不管是那一種數(shù)維修實訓(xùn)設(shè)備，在設(shè)計時應(yīng)進行優(yōu)化設(shè)計，使得數(shù)控實訓(xùn)設(shè)備*勝任教學(xué)要求。

1.維修實訓(xùn)設(shè)備要符合人機工效學(xué)

數(shù)控裝置的顯示器與鍵盤以及機床操作面板的高度要設(shè)計好，是高度可調(diào)的，以便于調(diào)試維修與操作，一般實訓(xùn)時學(xué)生是站立的，根據(jù)男女生身高的差別，高度應(yīng)在1.65米左右，這樣，觀察與操作都比較方便，因為對系統(tǒng)的操作絕大多數(shù)是通過顯示器與鍵盤實現(xiàn)，所以不能忽視這個環(huán)節(jié)，否則容易使得學(xué)生疲勞，或看不清楚等原因使得教學(xué)效果下降。顯示要清晰，顏色要鮮明,盡量少用偏灰、偏淡的顏色,各種示意圖形要清楚明了,手不容易觸及的部分不設(shè)或少設(shè)測量點等。

2.真實性

盡量保持真實，這便于學(xué)生*接觸工程實際，體現(xiàn)“工程環(huán)境”理念，整個裝置盡量真實體現(xiàn)工程應(yīng)用，所用的器件盡量是工程中實際應(yīng)用的，裝置中的器件主要有：機械部件、氣動元件、可編程控制器、各種傳感器件、儀表、變頻器、交流伺服電機、步進電機等。當(dāng)然,教學(xué)實驗實訓(xùn)設(shè)備不可能與實際*相同，但是這個原則是要遵循的。

3.安全性

安全主要包括人身安全與設(shè)備安全。電源盡量要通過隔離變壓器供電，采用三相交流低壓電機，確保人身安全。裸露的高壓端子要做好警示，防護等工作。另外，在數(shù)控裝置與鍵盤的下部不要安放伺服裝置(伺服裝置較高)，否則在操作時容易碰上信號線或裸露的電力線，造成不必要的麻煩。緊急停止按鈕必須保證手易觸及的地方。電纜走線若不架空鋪設(shè)，從地上走線時，要妥善處理，不能出現(xiàn)漏電，或?qū)⑷私O倒等事故的發(fā)生。設(shè)備對電機轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和機械功率等參數(shù)進行顯示的儀表要有防錯線功能，以免接錯線時，將儀表燒毀，但同時，這些儀表也必須要具備，以便于學(xué)生觀察當(dāng)前操作結(jié)果，出現(xiàn)意外時，也能及時發(fā)現(xiàn)。

4.硬件線路故障設(shè)置功能

電氣控制線路因工業(yè)現(xiàn)場的振動和噪聲經(jīng)常出現(xiàn)插頭的松動，因反復(fù)的動作使得導(dǎo)線的折斷，所以斷線故障數(shù)控系統(tǒng)是常見的故障，因此對斷線故障的診斷與學(xué)習(xí)是數(shù)控實訓(xùn)的主要項目，為了達到這個目的，我們將主要的線路設(shè)置通斷開關(guān)，教師在實訓(xùn)期間可以設(shè)置任意預(yù)知的故障，培養(yǎng)學(xué)生故障的分析能力或考察學(xué)生學(xué)習(xí)的效果，根據(jù)數(shù)控機床常見的故障類別進行識別對哪些導(dǎo)線設(shè)置開關(guān)，哪些不設(shè)。數(shù)控系統(tǒng)中歸零問題是比較常見的，而歸零問題主要與編碼器有關(guān)，因此對旋轉(zhuǎn)編碼器的＋5電源線，地線，PA，PB，PC線分別設(shè)置開關(guān)，這里要注意，旋轉(zhuǎn)編碼器的信號線在實際使用時廠家不允許通過端子或插頭轉(zhuǎn)接的，但是當(dāng)通斷開關(guān)的接觸電阻很小時(一般小于0.09歐姆)，在教學(xué)情況下其影響可以忽略。其它的需設(shè)置開關(guān)的信號線主要有：主軸速度控制有關(guān)的主軸模擬信號線，急停信號線,PSM模塊與MCC相連的控制線，24伏的控制電源線，伺服系統(tǒng)的模擬指令輸出信號線OUTA，指令脈沖輸出線CP＋，CP-，指令方向輸出線DIR，＋5V，A，B,C編碼器反饋線。進給與主軸伺服的使能線是伺服系統(tǒng)工作的重要控制線，對其應(yīng)設(shè)置通斷開關(guān)，讓學(xué)生學(xué)習(xí)使能線的作用。但是有些線不能設(shè)置通斷開關(guān)如串行通信線，因為信號的共地問題會引起芯片的燒毀，又如輸出繼電器的浪涌沖擊二極管。還有系統(tǒng)的接大地的導(dǎo)線不能斷，電機的熱保護線、電機電源線不要設(shè)置開關(guān)，許多的系統(tǒng)有的故障檢測線，這些信號線一般不設(shè)開關(guān)。

5.具有軟故障設(shè)置功能

數(shù)控系統(tǒng)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，通過硬件開關(guān)的設(shè)置可以設(shè)置較多的故障現(xiàn)象，以便于教學(xué)，但是數(shù)控的參數(shù)錯誤、PLC程序錯誤等只能通過軟件設(shè)置功能實現(xiàn)。軟件故障的設(shè)置可以由教師手動設(shè)置，也可以通過軟件自動設(shè)置，實際應(yīng)用中，靈活掌握。

6.設(shè)置測量點

維修時經(jīng)常需要測量數(shù)控裝置和伺服裝置的某些參數(shù)，如信號波形、電壓、電流等，為了便于測量，應(yīng)設(shè)置一些測量點，測量點的設(shè)置應(yīng)滿足易測量，且具有典型性。在數(shù)控裝置內(nèi)部電路上已設(shè)置了許多的測量點，在設(shè)計設(shè)備時，要使得這些測量點便于學(xué)生測量。在現(xiàn)有的數(shù)控實訓(xùn)實驗設(shè)備中，很少考慮測量點的設(shè)置，使得教學(xué)時，這項任務(wù)無法實現(xiàn)。

7.系統(tǒng)可方便拆卸

為了讓同學(xué)了解數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、電源模塊的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu),在設(shè)計時要對這些裝置進行處理，使其裝卸方便,便于學(xué)生觀察、測量、學(xué)習(xí)。因為有些部件對維修者而言是非常重要的,例如RAM的電池的更換,易損的電力電子器件(如GTR，IGBT)的更換等,這就要求,數(shù)控裝置與伺服裝置能比較容易的拆卸。輸入輸出端子板上經(jīng)常需要接線,對于螺絲等易損部分要特別設(shè)計。各種繼電器接頭、各種按鈕開關(guān)接頭、電磁閥電控接口等應(yīng)設(shè)計成可插拔的,在進行實訓(xùn)時方便插拔連接,這一點非常重要。目前,許多的維修實訓(xùn)設(shè)備中不能對裝置進行拆卸,使得學(xué)生不了解裝置的電路結(jié)構(gòu),達不到教學(xué)的任務(wù)。8.提供全開放端子接口

必要的線要通過端子進行轉(zhuǎn)接，增加了接線端子，學(xué)生可在上面進行電氣裝配的實操，信號的測量，故障的設(shè)定等。

9.直觀性

若條件許可，盡可能的在實訓(xùn)設(shè)備控制面板上繪制整個電氣系統(tǒng)的原理圖，便于學(xué)生學(xué)習(xí)與實際操作。10.智能考核功能

設(shè)備可以具備自動設(shè)障、自動清障、自動評分、成績統(tǒng)計等功能，能設(shè)置不同類型的獨立故障和更多復(fù)合故障，真實呈現(xiàn)故障的多樣性。還可以通過網(wǎng)絡(luò)連接進行數(shù)控技術(shù)的考核，這樣能大大減輕教師故障設(shè)定、評分、統(tǒng)計等工作量。

三、結(jié)束語

通過對數(shù)控維修實驗實訓(xùn)設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計，使其滿足教學(xué)的要求，這對于將要配置該設(shè)備的學(xué)校的招標(biāo)技術(shù)人員給以參考,更重要的是對于數(shù)控設(shè)備生產(chǎn)廠家有一個了解教學(xué)的實際需求,生產(chǎn)出更加符合要求的產(chǎn)品。

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