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隨著經(jīng)濟全球化和國民經(jīng)濟的快速開展，我國逐步變成世界制造業(yè)中心，數(shù)控機床的運用日益廣泛。設(shè)置機電一體化、數(shù)控、自動化等專業(yè)的高校，在教育體系中通常都開設(shè)《數(shù)控原理與體系》和《數(shù)控體系歸納實習(xí)》等專業(yè)主干課程來教育數(shù)控技能。該課程特色是理論與實習(xí)緊密結(jié)合，是一門歸納實習(xí)性很強的課程。在以往該課程教育中，試驗設(shè)備相對較少和單一，沒有把數(shù)控業(yè)界廣泛運用的數(shù)控體系用于試驗教育, 導(dǎo)致學(xué)生對國內(nèi)外領(lǐng)先的數(shù)控技能工作進(jìn)程不清楚，教育效果不抱負(fù)。學(xué)生結(jié)業(yè)今后進(jìn)入社會上手慢，適應(yīng)性差。作為運用性本科教育，應(yīng)盡能夠把社會廣泛運用和領(lǐng)先技能融合到教育中，能使學(xué)生更快適應(yīng)社會開展的需要。

FANUC體系是國內(nèi)外數(shù)控機床廣泛選用的領(lǐng)先體系，功用較強；另外作為老師和科研人員要對FANUC體系多方面把握，也短少適宜的數(shù)控試驗設(shè)備，國內(nèi)關(guān)于FANUC體系而開發(fā)的試驗設(shè)備較少。為此，咱們研發(fā)了NBF系列“FANUC數(shù)控體系歸納試驗設(shè)備”試驗平臺。FANUC數(shù)控體系產(chǎn)品規(guī)格較多，下面以FANUC的Power Mate 0 (下文簡稱PM0) 數(shù)控體系為例介紹該試驗設(shè)備研發(fā)的規(guī)劃思維、性能特色、構(gòu)造構(gòu)成、軟件功用開發(fā)以及試驗內(nèi)容等。

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一、試驗設(shè)備設(shè)計思維

關(guān)于數(shù)控編程操作學(xué)習(xí)，通常只需有數(shù)控機床即可實習(xí)教育，而關(guān)于數(shù)控機床電氣運用學(xué)習(xí)，僅有數(shù)控機床是不可的，因為數(shù)控機床首要電器通常放在機床電氣柜中，功用不具開放性，電氣調(diào)試和修理需專業(yè)人員，機床廠家都不期望最終用戶修正出廠參數(shù)和有關(guān)技能內(nèi)容。而數(shù)控機床電氣學(xué)習(xí)恰恰期望經(jīng)過參加開放性的數(shù)控機床的運用來學(xué)習(xí)把握數(shù)控體系的電氣規(guī)劃、電氣構(gòu)成、參數(shù)設(shè)置、數(shù)控編程、梯形圖規(guī)劃、故障診斷等多項歸納試驗實習(xí)功用，經(jīng)過歸納試驗實習(xí)，到達(dá)理論聯(lián)系實際和歸納著手能力的進(jìn)步。考慮到學(xué)生學(xué)習(xí)的特色，規(guī)劃數(shù)控歸納試驗設(shè)備時，依據(jù)以下幾個原則：

1．盡能夠的把構(gòu)成數(shù)控機床電氣都能在試驗設(shè)備上反映，給學(xué)生學(xué)習(xí)有一個完好的數(shù)控機床電氣構(gòu)成概念；

2．試驗設(shè)備既能做演示性試驗，又能給學(xué)生做獨立試驗；

3．規(guī)劃要考慮到FANUC數(shù)控體系報價對比寶貴，給學(xué)生運用學(xué)習(xí)，既不能影響學(xué)習(xí)效果，又能維護(hù)寶貴的試驗設(shè)備；

4．歸納試驗設(shè)備首要意圖進(jìn)行電氣學(xué)習(xí)，也能夠進(jìn)行編程操作，機械履行件能夠依據(jù)需要可靈敏配置；

5．FANUC數(shù)控體系功用很強，要盡能夠多的把FANUC數(shù)控體系功用開放給學(xué)生學(xué)習(xí)；

6．依據(jù)數(shù)控技能開展特色，通常數(shù)控體系和伺服體系開展速度紛歧，為今后部分更新和兼容交換留有空間。依據(jù)上述規(guī)劃思維，研發(fā)了該試驗設(shè)備。

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二、實驗裝置性能特點

1．開放性：結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、清晰，大部分用有機玻璃安裝，對電氣組成容易掌握，數(shù)控系統(tǒng)上的系統(tǒng)參數(shù)和PMC（可編程機床控制器）程序都是開放的，學(xué)生可以自行消化和增減參數(shù)、程序，以掌握各項實驗內(nèi)容含義，由于有可靠備份，演示參數(shù)和PMC梯形圖程序可以刪除；

2．塊化：實驗裝置模塊化設(shè)計，數(shù)控機床電氣組成的各部分功能清晰；

3．能強：提供常用的輸入開關(guān)和輸出信號，在實驗裝置上可以進(jìn)行電氣設(shè)計、電氣組成、參數(shù)設(shè)置、數(shù)控編程、梯形圖設(shè)計、故障診斷等多項綜合實驗實習(xí)功能；

4．安全性：把相關(guān)電器都安裝在透明的電氣支架里，有運動的地方如電機等，都可靠地安裝在執(zhí)行支架上，還在外面安裝了一個透明的有機玻璃罩，既安全又方便學(xué)習(xí)；

5．?dāng)U展性：在實驗裝置上已經(jīng)是一個完整的數(shù)控機床電氣組成，由于選擇進(jìn)給電機扭矩6 NM，可以根據(jù)需要擴展配置機床機械，只要把電機安裝在機床機械上即可；實現(xiàn)完整機床機械功能；

6．兼容性：FANUC數(shù)控系統(tǒng)的進(jìn)給伺服軸接口通用性較強，考慮數(shù)控系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)容易兼容升級，在設(shè)計時把數(shù)控控制部分和伺服驅(qū)動執(zhí)行部分分開設(shè)計；

7．完整性：除了機床機械外，整個數(shù)控機床電氣在該實驗裝置上都能體現(xiàn)，為了演示和操作機床，還設(shè)計了通用機床操作面板和機床動作模擬控制板。

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三、實驗裝置結(jié)構(gòu)組成

NBF-1型FANUC數(shù)控（車床）系統(tǒng)綜合實驗裝置主要是由BEIJING-FANUC先進(jìn)的PM0數(shù)控車床系統(tǒng)；外置I/O 模塊；全數(shù)字伺服放大器和β伺服電機；主軸無級變頻調(diào)速和電機；刀架電機；機床操作面板和其控制機床模擬信號板以及運動執(zhí)行臺等組成。如圖1所示。

1．機械結(jié)構(gòu)

實驗裝置支撐結(jié)構(gòu)由金屬制作，剩余部分使用有機玻璃，電機等較重的器件安裝在金屬支架上；伺服放大器等較輕的器件直接安裝在有機玻璃上。這樣實驗裝置上安裝什么器件，一目了然，便于學(xué)習(xí)。

2．電氣結(jié)構(gòu)

綜合實驗裝置由兩部分組成：一部分是數(shù)控系統(tǒng)控制部分；另一部分是伺服放大和電機等強電執(zhí)行部分。在控制部分，主要安裝有FANUC控制器、CRT/MDI、外置I/O模塊、機床操作面板、模擬操作和顯示平臺等。設(shè)計的機床操作面板如圖2所示。在執(zhí)行部分，主要安裝兩軸伺服放大、主軸變頻器、主軸位置編碼器、伺服電機和主電機、刀架電機以及機床電器等，除機床的機械部分外，數(shù)控機床電氣都清楚安裝在實驗臺上，加上器件透明安裝，容易理解數(shù)控機床電氣組成。

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四、軟件功能設(shè)計

為了使實驗裝置成為一臺完整的數(shù)控機床電氣，除進(jìn)行電氣硬件調(diào)試外，還開發(fā)了PMC梯形圖程序以及參數(shù)設(shè)置。提供的PMC程序和參數(shù)全部向?qū)W生開放，學(xué)生既可以利用提供的完整PMC程序和參數(shù)設(shè)置，進(jìn)行數(shù)控機床加工編程操作學(xué)習(xí)；也可以參考PMC程序，自行開發(fā)PMC程序；也可以利用提供的PMC程序，學(xué)習(xí)設(shè)置參數(shù)，理解參數(shù)各項功能。原始PMC程序和參數(shù)就是刪除了也無所謂，在實驗裝置上配套提供了數(shù)據(jù)存儲卡。

五、開設(shè)實驗內(nèi)容

在該實驗裝置平臺上，可以開設(shè)如下實驗實習(xí)內(nèi)容：

1. FANUC數(shù)控系統(tǒng)硬件連接組成實驗；

2. FANUC數(shù)控系統(tǒng)功能參數(shù)設(shè)置實驗；

3. FANUC數(shù)控系統(tǒng)PMC編程實驗；

4. FANUC數(shù)控系統(tǒng)控制進(jìn)給伺服電機實驗；

5. FANUC數(shù)控系統(tǒng)控制主軸變頻電機實驗；

6. FANUC 數(shù)控系統(tǒng)控制電動刀架實驗；

7. FANUC 數(shù)控系統(tǒng)螺紋加工功能實驗；

8. FANUC數(shù)控系統(tǒng)電氣調(diào)試實習(xí)；

9. FANUC數(shù)控系統(tǒng)編程加工操作實習(xí)；

10. FANUC數(shù)控系統(tǒng)典型故障分析與維修實習(xí)。

六、結(jié)束語

“FANUC數(shù)控系統(tǒng)綜合實驗裝置”的研制，極大豐富了本院自動化（數(shù)控）專業(yè)的實驗教學(xué)條件，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)《數(shù)控原理與系統(tǒng)》和《數(shù)控系統(tǒng)綜合實踐》兩門課的積極性，提高了數(shù)控專業(yè)實驗教學(xué)水平，達(dá)到了教學(xué)大綱預(yù)期教學(xué)目的。學(xué)生提前介入學(xué)習(xí)社會最新技術(shù)，有利于學(xué)生更好的適應(yīng)社會技術(shù)發(fā)展。該實驗裝置除面向本院學(xué)生外，還面向社會培養(yǎng)FANUC數(shù)控技術(shù)應(yīng)用人才。在本院FANUC數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用中心應(yīng)用3年多來，學(xué)員不管對學(xué)習(xí)加工編程操作、參數(shù)設(shè)置、伺服調(diào)試、故障診斷和維護(hù)還是對學(xué)習(xí)梯形圖PMC編程和調(diào)試，普遍感覺不錯。對掌握FANUC系統(tǒng)的電氣應(yīng)用技術(shù)提供了很好的學(xué)習(xí)條件，也為教師進(jìn)一步掌握FANUC 數(shù)控系統(tǒng)強大的功能提供了很好的實驗平臺。該實驗裝置也為多所院校使用。

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