数控加工中心维修与加工技术实训考核装置

发布时间：2024-04-19 17:21浏览次数：times

数控加工中心维修与加工技术实训考核装置

近年来，数控技术的广泛应用，学校越来越注重培养生产、技术服务等岗位需求的实用型、技能型专门人才，进一步提高学生的动手能力和分析解决问题的能力，全面学习掌握数控系统的控制原理、数控编程、电气设计方法及安装调试与维修。但是，大多数高校面临缺乏此类的数控培训设备。为此，本公司开发了数控加工中心电控系统原理及调试维修实验台实习装置。使用该装置可以使学生掌握数控加工中心系统控制原理、电气设计方法、元器件的选择、加工中心电气安装及调试、故障诊断维修、零件程序编制及图形模拟加工过程等多项实验内容，达到工业生产现场实习效果。该装置采用开放式结构、模块化设计，既可用于教学、也可用于课程设计、毕业设计和实训，有利于提高学生设计数控机床电气控制系统、诊断数控设备故障的能力，使受训对象限度地适应和满足市场需求。该装置也可以帮助科研技术人员进一步了解数控加工中心结构，同时也为技术人员进行数控铣床系统的二次开发提供了必要条件。该实验台的主要器件均选用工控产品。
一、综合实训装置配有：伺服主轴1套、冷却泵1台、伺服电机3台、限位等。
二、实验台技术参数：
1、输入电源：AC380V（三相五线制）、50HZ
2、故障考核：16项（智能型）
3、工作环境：温度-100C～400 C
4、整机容量：≤8kVA；
5、实训电气柜尺寸：长×宽×高＝1000 mm×650 mm×1800 mm；
机床外形尺寸：长×宽×高＝2000×1720×2500mm
电气安装板尺寸：长×宽＝1000×900mm；
6、数控铣床智能考核系统功能：
1）采用 MCU 技术 RAM 处理芯片的数字化集成电路板与配套无线故障设置控制系统，系统稳定、不易感染病毒。
2）控制模块(PC 控制终端或手持移动控制终端)和驱动模块(智能故障设置驱动盒)分离，避免复杂连线干扰控制器，系统更加可靠。
3）驱动模块内置智能故障设置控制系统，配有专用新型无线数据传输模块(可插拔型)和RS232 串行通讯接口，可无线组网通讯和 RS232 有线通讯。
4）手持移动控制终端采用 7 寸高清晰彩色液晶触控屏，中文菜单式触控操作界面，人机对话友好。手持移动控制终端可控制任意一台带驱动模块的实训设备。
5）手持移动控制终端不联网时可作单机操作，当带驱动模块的实训设备无线组网时，手持移动控制终端可无线进网作为联网终端，可作学生机登录实训与考核的操作终端，也可作教师机登录出题设故的操作终端。
3）可通过 PC机或平板电脑控制终端进行实训考核，也可通过手持移动控制终端进行实训考核，教师与学员界面分开，教师通过密码进入教师界面出题，学员在普通界面答题。(注：教师与学员设故与排故界面原理图与设备面板原理图完全一致)
7）可自由设定任意一处有关的各种常见故障，故障类型包括：线路断路、对地短路、接触不良，偶发等故障现象。每套驱动模块可以设置 8 路大电流 5A 的开路故障、16 路小电流 2A 的信号通路的开路、不良、偶发、短路等故障，共 24 路故障设置。可根据需求扩展设置 64 路大电流 5A 的开路故障、128 路小电流 2A 的信号通路的开路、不良、偶发、短路等故障，共192 路故障设置。可根据用户使用要求调整故障设置点的数量和故障设置类型。
8）所有配备驱动模块的实训设备，均可通过内置的专用新型无线数据传输模块无线组网，实现远程集中管理。
9）用户可选择通过无线或 RS-232 串口通讯与其它实训设备配套的无线故障设置控制系统组成一个网络，通过主控计算机控制每一台实训设备的故障设置、故障排除、参数设定、远程起动、信息反馈、考核评分等功能。
三、产品结构和组成
1．系统由机床实训柜、数控加工中心等组成。
2．机床实训柜采用铁质亚光密纹喷塑结构，正面上部为网内电压、电流、状态指示灯等监控原器件，中部为机床电气柜，柜内器件布局与实际机床厂的模式一致。电气柜内的电气安装板上面装有伺服驱动器、交流接触器、继电器、保险丝座、断路器、开关电源、接线端子排和走线槽、智能型故障模块等；电气柜后部还设有变压器和接地端子等。
3．机床实训柜正面和二侧装有带锁双向对开透明门，方便使用、安全、防尘。背面装有二扇对开门，底部装有4只万向轮，并配置刹车装置，方便移动和固定。
4．系统采用三相四线AC380V交流电源供电，并设有漏电保护器、指示灯指示和保险丝等，具有过载保护、短路保护和漏电保护装置，在电压异常或出现短路情况时自动动作，保护人身和设备安全。
5．数控系统采用发那科厂家的主流数控系统，能满足不同类型机床的实训教学。
6．X、Y、Z轴由交流伺服电机驱动，运动方向上设有软件正负限位、参考点，主轴电机由数控系统原厂伺服电机驱动。
7.主轴、床身、拖板等采用铸件结构，铸件经过时效处理、表面机加工和铲刮工艺等，确保机床精度稳定。
8．X、Y、Z轴进给传动系统由滚珠丝杠螺母副、轴承、轴承支座、电机支座等组成，可进行丝杠预紧力调整、滚珠丝杠的装配与调整等技能训练。
机械实训安全教育虚拟仿真软件：本软件基于unity3d开发，软件采用三维漫游的形式，可通过键盘控制移动，鼠标控制镜头方向，设有机械安全距离实验，机械安全保护装置实验、机械安全防护设计基础考核，实验进行时，三维漫游画面采用箭头与脚印图案提示移动至实验位置，机械对象周围圆圈显示了工作半径，实验过程伴有三维机器人的对话框提醒。
A、机械安全距离实验内容包括防止上下肢触及危险区的安全距离实验（内分2种围栏高度与开口大小），选择进入后，镜头前弹出GB23821-2009《机械安全防止上下肢触及危险区的安全距离》要求，错误示范：实验过程为人体进入机械对象工作半径受到伤害后，血色画面与语音提醒收到机械伤害，并回至原位并进行下一实验，*终一步为正确做法。
B、机械安全保护装置实验分为安全联锁开关、安全光幕、安全垫、安全激光扫描仪等保护装置实验，可选类别（安全输入、安全控制、安全输出、其他）、生产厂家、产品列表（安全联锁开关、安全光幕、安全垫、安全激光扫描仪、安全控制器、安全继电器、安全护栏）。安装位置有蓝色闪烁框架提醒，实验流程：选择安全护栏并安装、选择安全连锁开关（或选择安全光幕、安全垫、安全激光扫描仪）并安装、选择安全控制器并安装至电气控制箱、选择安全继电器并安装至电气控制箱、点击电气控制箱上的启动按钮。若进入危险区域时，系统将提示报警音，且机械对象停止工作，选择电气控制箱上的复位按钮可停止。
C、机械安全防护设计基础考核要求完成机械安全系统的安装，正确安装安全护栏、安全联锁开关、安全光幕、安全垫、安全激光扫描仪、安全控制器、安全继电器、24V电源、信号灯及急停按钮，考核分为十个考核点，部分考核点有3个选项，由学生自由选择，*终10项考核点选好后，提交确认，系统自动得出总分数以及各考核点的得分情况。
D、软件须为整体同一平台，不得以单独的资源展现。
E、同时为客户提供本软件的VR安装包方便用户拓展为VR实验，VR设备及软件安装调试不需提供。
四、设备用途及适应性
1、立式数控铣床/加工中心是三轴控制的现代化加工机床，采用日本FANUC 0I MF数控系统，可自动连续完成对零件的铣、钻、镗、攻等多种工序，适用于大批量生产各种平面、孔、复杂形状表面的加工，节省工装，缩短生产周期，提高加工精度。应用场合非常广泛。
2、机床大件采用稠筋封闭式框架结构，刚性高，抗振性好，床身、立柱、铣头、床鞍、工作台等大件全部采用高强度铸铁，组织稳定，确保品质。合理的结构与加强筋的搭配，保证了基础件的高刚性。宽实的机床床身，箱型腔立柱、负荷全支撑的导轨，可确保加工时的负载能力。
3、机床X、Y向导轨为直线导轨（即线轨），确保机床移动轻松、平稳。Z向为贴塑-淬硬导轨组合，确保垂直方向的稳定性。
4、主传动采用伺服主轴电机、同步带轮、同步齿形带传动，传动噪声低。主轴在8000RPM范围内无级变速，对各类零件加工的适应能力很强。主轴组件整套进口，可靠稳定，确保加工精度。X、Y、Z三轴采用高精密滚珠丝杆，搭配预压式双螺帽，确保背隙。三轴滚珠丝杆采用精密级滚珠丝杆专用轴承，运转精度高。滚珠丝杆和伺服电机以绕性联轴器直联，效率高，背隙小。
五、关键配套件
· 主轴单元：台湾健椿
· 丝杠轴承：日本NTN或日本NACHI
· 松刀气缸：台湾亚德客
· 刀库形式：斗笠式12T
· 滚珠丝杠：台湾上银（或台湾银泰）
· 直线导轨：台湾上银（或台湾银泰）
· 主轴电机：FANUC
· 三轴伺服电机：FANUC
· 数控系统：FANUC 0I MF
· 滚珠丝杠专用精密螺母： SWT
· 气动元件：台湾亚德客
· 联轴节：台湾隆创
· 导轨不锈钢防护罩：国产
· 润滑系统：大麦田
· 电气元器件：采用国内外知名品牌
六、机床精度标准
·ISO 10791-1998 《加工中心检验条件》
·JB / T8771.4-1998 《加工中心线性定位精度和重复定位精度检验》
·JB / T8771.7-1998 《加工中心精加工试件精度检验》
·JB / T 8801-1998 《加工中心技术条件》
七、润滑系统
·采用自动润滑装置，对各滑动面及滚珠丝杠施行强制润滑，滑油不可回收， *终流入冷却箱参与工件的冷却。
·注油时间间隔和注油量可调。
·油位过低（缺油）时机床显示报警。
八、冷却系统
·机床配大流量冷却系统。
九、气动系统
·气动系统装有气源处理元件、压力开关、电磁阀等，实现气动换刀，主轴吹气。配置外接气枪，可对工作区域进行清扫。
十、基本实验实习项目
1．电路设计、设备安装和电路连接
（1）数控系统的安装、接线
（2）系统启停控制电路的设计与接线
（3）主轴调速系统的电路设计、伺服主轴电机的安装与接线
（4）交流伺服驱动系统的电路设计、驱动器、伺服电机的安装与接线
（5）冷却控制系统的电路设计、器件安装与接线
（6）急停控制回路的设计与接线
（7）手摇脉冲发生器的接线
2．机械部件装配与调整
（1）滚珠丝杠螺母副的装配与调整
（2）直线导轨副的装配与调整
（3）X轴上拖板的装配
（4）整体式主轴的装配
（5）电机与联轴器的装配
（6）润滑系统的装配
（7）主轴箱的装配与调整
3．数控机床的功能调试
（1）数控系统的基本操作
（2）数控系统基本参数的设置与调试
（3）数控系统进给轴参数设置与调试
（4）数控系统主轴参数设置与调试
（5）plc编程与调试
（6）驱动器参数设置与调试
（7）伺服主轴参数设置与调试
（8）主轴打刀缸换刀等功能部件的调试
（9）斗笠式刀库基本设置与调试
（10）数控系统的数据备份
4．机电联调与故障排除
（1）数控加工中心机电联调
（2）数控加工中心故障诊断与排除
5．数控加工中心几何精度检测
6．数控加工中心的程序编制与加工
（1）数控加工中心编程
（2）数控加工中心加工
7．数控机床的保养和维护
十一、机床主要技术参数

技术名称		技术参数
工作台尺寸		≥800×320mm
行程	X轴/快速进给	≥510mm/15M
	Y轴/快速进给	≥350mm/15M
	Z轴/快速进给	≥420mm/10M
主轴转速		≥8000rpm
刀柄形式		≥BT40
进给速度		8000mm/min
T形槽宽		14mm
T形槽间距		110mm
主轴端部到工作台距离		70-470mm
主轴中心至立柱距离		375mm
工作台承重		≥200kg
*小设定单位		0.001mm
重复定位精度		≤±0.0075mm
定位精度		≤±0.01mm
主电机		≥3.7/5.5KW
刀库形式/数目		≥斗笠式BT40/12T
气源压力		4-6kgf/cm2
机床外形尺寸		≥2000×1720×2500mm
重量		≥2600kg

十二、配置清单
12-1：基本配置

序号	名称	主要部件、器件及规格	数量
1	机床实训柜	1000mm×600mm×1800mm	1套
2	加工中心	高速VML7135A	1台
3	数控系统	发那科FANUC 0I MF	1台
4	伺服主轴	发那科原装3.7/5.5kw电机	1台
5	伺服驱动	发那科原装一体式	1套
6	伺服电机	发那科βis8/3000	2台
7	刀库形式	斗笠式12T	1套
8	电子手轮	手摇脉冲发生器	1只
9	电器元件	漏电保护器、断路器、交流接触器、继电器、传感器、连接线等	1套
10	电气控制电路图	含故障点	1份
11	用户手册	FANUC 0I-F	1本
12	维修手册	FANUC 0I-F	1本
13	参数说明	FANUC 0I-F	1本

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