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一、常用數(shù)控實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備的類型

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

2.改裝型：這種形式的數(shù)控維修實(shí)訓(xùn)設(shè)備的機(jī)械部分進(jìn)行了簡(jiǎn)化，數(shù)控系統(tǒng)的布線形式與實(shí)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(gè)實(shí)驗(yàn)面板上，學(xué)生通過(guò)面板上的插接孔，連接導(dǎo)線完成實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。如天煌儀教數(shù)控實(shí)訓(xùn)設(shè)備。

以上類型，各有優(yōu)缺點(diǎn)，使用時(shí)都有不盡人意的地方，說(shuō)明對(duì)系統(tǒng)進(jìn)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(jiàn)圖1。從圖可以看出，其實(shí)質(zhì)是將一臺(tái)實(shí)際數(shù)控機(jī)床的控制部分展開(kāi)了，因采用了工程中應(yīng)用的元件，較真實(shí)的體現(xiàn)了實(shí)際應(yīng)用，但是在實(shí)際教學(xué)中，該系統(tǒng)的主要問(wèn)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(hào)線根本無(wú)法測(cè)量，也無(wú)法設(shè)故障等問(wèn)題，在應(yīng)用中，我們進(jìn)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(jì)方案

不管是那一種數(shù)維修實(shí)訓(xùn)設(shè)備，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使得數(shù)控實(shí)訓(xùn)設(shè)備*勝任教學(xué)要求。

1.維修實(shí)訓(xùn)設(shè)備要符合人機(jī)工效學(xué)

數(shù)控裝置的顯示器與鍵盤(pán)以及機(jī)床操作面板的高度要設(shè)計(jì)好，是高度可調(diào)的，以便于調(diào)試維修與操作，一般實(shí)訓(xùn)時(shí)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?yàn)閷?duì)系統(tǒng)的操作絕大多數(shù)是通過(guò)顯示器與鍵盤(pán)實(shí)現(xiàn)，所以不能忽視這個(gè)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(cè)量點(diǎn)等。

2.真實(shí)性

盡量保持真實(shí)，這便于學(xué)生*接觸工程實(shí)際，體現(xiàn)“工程環(huán)境”理念，整個(gè)裝置盡量真實(shí)體現(xiàn)工程應(yīng)用，所用的器件盡量是工程中實(shí)際應(yīng)用的，裝置中的器件主要有：機(jī)械部件、氣動(dòng)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(jī)、步進(jìn)電機(jī)等。當(dāng)然,教學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備不可能與實(shí)際*相同，但是這個(gè)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(guò)隔離變壓器供電，采用三相交流低壓電機(jī)，確保人身安全。裸露的高壓端子要做好警示，防護(hù)等工作。另外，在數(shù)控裝置與鍵盤(pán)的下部不要安放伺服裝置(伺服裝置較高)，否則在操作時(shí)容易碰上信號(hào)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(shí)，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(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和機(jī)械功率等參數(shù)進(jìn)行顯示的儀表要有防錯(cuò)線功能，以免接錯(cuò)線時(shí)，將儀表燒毀，但同時(shí)，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(shí)，也能及時(shí)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(chǎng)的振動(dòng)和噪聲經(jīng)常出現(xiàn)插頭的松動(dòng)，因反復(fù)的動(dòng)作使得導(dǎo)線的折斷，所以斷線故障數(shù)控系統(tǒng)是常見(jiàn)的故障，因此對(duì)斷線故障的診斷與學(xué)習(xí)是數(shù)控實(shí)訓(xùn)的主要項(xiàng)目，為了達(dá)到這個(gè)目的，我們將主要的線路設(shè)置通斷開(kāi)關(guān)，教師在實(shí)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(jī)床常見(jiàn)的故障類別進(jìn)行識(shí)別對(duì)哪些導(dǎo)線設(shè)置開(kāi)關(guān)，哪些不設(shè)。數(shù)控系統(tǒng)中歸零問(wèn)題是比較常見(jiàn)的，而歸零問(wèn)題主要與編碼器有關(guān)，因此對(duì)旋轉(zhuǎn)編碼器的＋5電源線，地線，PA，PB，PC線分別設(shè)置開(kāi)關(guān)，這里要注意，旋轉(zhuǎn)編碼器的信號(hào)線在實(shí)際使用時(shí)廠家不允許通過(guò)端子或插頭轉(zhuǎn)接的，但是當(dāng)通斷開(kāi)關(guān)的接觸電阻很小時(shí)(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(kāi)關(guān)的信號(hào)線主要有：主軸速度控制有關(guān)的主軸模擬信號(hào)線，急停信號(hào)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(hào)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(jìn)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(duì)其應(yīng)設(shè)置通斷開(kāi)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(kāi)關(guān)如串行通信線，因?yàn)樾盘?hào)的共地問(wèn)題會(huì)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(jī)的熱保護(hù)線、電機(jī)電源線不要設(shè)置開(kāi)關(guān)，許多的系統(tǒng)有的故障檢測(cè)線，這些信號(hào)線一般不設(shè)開(kāi)關(guān)。

5.具有軟故障設(shè)置功能

數(shù)控系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，通過(guò)硬件開(kāi)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(cuò)誤、PLC程序錯(cuò)誤等只能通過(guò)軟件設(shè)置功能實(shí)現(xiàn)。軟件故障的設(shè)置可以由教師手動(dòng)設(shè)置，也可以通過(guò)軟件自動(dòng)設(shè)置，實(shí)際應(yīng)用中，靈活掌握。

6.設(shè)置測(cè)量點(diǎn)

維修時(shí)經(jīng)常需要測(cè)量數(shù)控裝置和伺服裝置的某些參數(shù)，如信號(hào)波形、電壓、電流等，為了便于測(cè)量，應(yīng)設(shè)置一些測(cè)量點(diǎn)，測(cè)量點(diǎn)的設(shè)置應(yīng)滿足易測(cè)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(cè)量點(diǎn)，在設(shè)計(jì)設(shè)備時(shí)，要使得這些測(cè)量點(diǎn)便于學(xué)生測(cè)量。在現(xiàn)有的數(shù)控實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備中，很少考慮測(cè)量點(diǎn)的設(shè)置，使得教學(xué)時(shí)，這項(xiàng)任務(wù)無(wú)法實(shí)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(jì)時(shí)要對(duì)這些裝置進(jìn)行處理，使其裝卸方便,便于學(xué)生觀察、測(cè)量、學(xué)習(xí)。因?yàn)橛行┎考?duì)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(duì)于螺絲等易損部分要特別設(shè)計(jì)。各種繼電器接頭、各種按鈕開(kāi)關(guān)接頭、電磁閥電控接口等應(yīng)設(shè)計(jì)成可插拔的,在進(jìn)行實(shí)訓(xùn)時(shí)方便插拔連接,這一點(diǎn)非常重要。目前,許多的維修實(shí)訓(xùn)設(shè)備中不能對(duì)裝置進(jìn)行拆卸,使得學(xué)生不了解裝置的電路結(jié)構(gòu),達(dá)不到教學(xué)的任務(wù)。8.提供全開(kāi)放端子接口

必要的線要通過(guò)端子進(jìn)行轉(zhuǎn)接，增加了接線端子，學(xué)生可在上面進(jìn)行電氣裝配的實(shí)操，信號(hào)的測(cè)量，故障的設(shè)定等。

9.直觀性

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

設(shè)備可以具備自動(dòng)設(shè)障、自動(dòng)清障、自動(dòng)評(píng)分、成績(jī)統(tǒng)計(jì)等功能，能設(shè)置不同類型的獨(dú)立故障和更多復(fù)合故障，真實(shí)呈現(xiàn)故障的多樣性。還可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接進(jìn)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(píng)分、統(tǒng)計(jì)等工作量。

三、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)數(shù)控維修實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計(jì)，使其滿足教學(xué)的要求，這對(duì)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(duì)于數(shù)控設(shè)備生產(chǎn)廠家有一個(gè)了解教學(xué)的實(shí)際需求,生產(chǎn)出更加符合要求的產(chǎn)品。

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