CN102456289A - 机床装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于数控机床技术领域，特别涉及一种教学用的机床装置。目的在于提供一种功能全面的综合性机床装置，改善学校在培养数控机床操作、编程、安装，调试和维修时无高档全功能实验设备的状况，加快数控机床编程、操作、维修方面工程技术人员的培养。一种机床装置，具有开放式实验控制演示台和机床部分，上述机床部分包括数控车床、机床控制面板和系统操作面板；上述开放式实验控制演示台包括伺服模拟单元、主轴变频单元、数控单元、输入/输出单元、显示控制单元、电源输入单元、步进驱动单元、电源输出单元和垫箱。

Description

机床装置

技术领域

本发明属于数控机床技术领域，特别涉及一种教学用的机床装置。

背景技术

长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构，CNC只能作为非智能的机床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程序在实际加工前用手工方式或通过CAD/CAM及自动编程系统进行编制。CAD/CAM和CNC之间没有反馈控制环节，整个制造过程中CNC只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数，无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM中的设定量，因而影响CNC的工作效率和产品加工质量。目前，也有许多厂家开发了数控故障诊断维修实验装置，但功能比较单一，没有引入计算机辅助智能化故障处理系统，还没有引入智能化数控编程系统。

数控技术是制造业实现自动化、柔性化、集成化的基础，是提高产品质量，提高劳动生产率必不可少的手段。随着我国经济全面与国际接轨，并正在成为全球制造业中心，我国制造业进入了一个空前蓬勃发展的新时期，企业急需大批能熟练掌握数控机床编程、操作、维修的工程技术人员，然而数控人才的培养周期长、费用高，其中缺乏先进的数控编程系统与故障诊断维修实验装置是造成高技能人才培养的瓶颈之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种功能全面的综合性机床装置，改善学校在培养数控机床操作、编程、安装，调试和维修时无高档全功能实验设备的状况，加快数控机床编程、操作、维修方面工程技术人员的培养。

实现本发明的技术方案如下：

一种机床装置，具有开放式实验控制演示台和机床部分，上述机床部分包括数控车床、机床控制面板和系统操作面板；上述开放式实验控制演示台包括伺服模拟单元、主轴变频单元、数控单元、输入/输出单元、显示控制单元、电源输入单元、步进驱动单元、电源输出单元和垫箱。

上述数控单元为CNC集成系统，包括计算机数字控制装置、可编程控制器、主轴控制单元、速度控制单元、输入/出装置、和通信线路。

上述数控单元采用FANUC或者SIEMENS数控系统，机床部分的数控车床型号为CK0625。

本发明的突出优点有：1、采用CNC集成系统作为数控单元，集数控编程、故障诊断、维修维护、安装调试、实操加工于一体，模块化设计，可组合、可扩展；2、具有网络化虚拟仪器体系结构，能够通过更改软件仿真实现德国西门子数控系统、日本发那科数控系统、日本三菱数控系统的真实金属切削加工，达到一台设备起到多台设备的实训效果；3、能够通过网络动态可重构数控机床故障，模拟故障产生的多样性，达到维修维护技能培训目的；4、可实现教师机自动设障，智能编程及仿真模拟、可视化CAD/CAM技术，并可实现网络化传输和监控。

附图说明

图1是本发明的整体装置结构示意图。

图2是图1中数控单元示意框图。

图3是本装置各单元供电电源电路示意图。

具体实施方式

见图1至图2，本发明具有数控车床1、机床控制面板2和系统操作面板3；还包括伺服模拟单元4、主轴变频单元5、数控单元6、输入/输出单元7、显示控制单元8、电源输入单元9、步进驱动单元10、电源输出单元11和垫箱12。上述数控单元为CNC集成系统，包括计算机数字控制装置、可编程控制器、主轴控制单元、速度控制单元、输入/出装置、和通信线路。

上述输入/输出装置分别与计算机数字控制装置电连接，主轴控制单元和速度控制单元分别和计算机数字控制装置电连接，可编程控制器与主轴控制单元及计算机数字控制装置电连接，并和数控车床1互连；上述主轴控制单元与主轴伺服驱动电机互连，数控车床的位置检测装置与计算机数字控制装置点连接，位置检测装置将步进驱动电机的信号反馈给计算机数字控制装置。计算机数字控制装置通过通信线路与上位机连接，实现远程通信功能。

上述显示控制单元用于进行机床换刀实验、机床数据对PLC信号的影响实验等，使学员掌握机床数据与PLC程序的关系，达到灵活应用的目的；上述主轴变频单元用于进行主轴变频调试与故障诊断实验，使学员掌握交流变频器的使用与常见故障的诊断和排除；上述伺服模拟单元，用于模拟各种伺服故障，观察机床的运行状态，了解伺服单元硬件故障产生的原由及不良结果，了解伺服系统电源模块上各种信号的工作时序以及各单元的构成；上述步进驱动单元用于进行步进系统的缺相、命令脉冲信号断路及方向脉冲信号断路等故障实验。

本实验装置主要元器件均采用高性能的元器件：数控系统选用当前流行的、现代企业常用的全功能数控系统FANUC(发那科)和SIEMENS(西门子)数控系统；主轴变频器为日本三菱公司的FR-S500系列；伺服驱动器及电机为FANUC系列；主轴编码器为南京天文仪器厂YGM615圆光栅编码器；传感器为德国BALLUFF巴鲁夫BES DC3线M8或M12系列电感式传感器；继电器为日本idec和泉DC24V直流接线座式继电器；低压电器为国内名牌上海人民电器产品；滚珠丝杆为国内名牌南京工艺装备厂生产；传动带为日本MITSUBOSHI三星工业聚氨脂T系列同步带；刀架为常州LD4系列四工位电动刀架。各实验单元供电均考虑了保护措施，并分几路设计，使动力和控制线路清晰明了，可参见图3。

通过预设的拨码开关对显示控制单元8、数控单元6、主轴变频单元5、伺服模拟单元4、输入/输出单元7和步进驱动单元10进行故障设置，通过原存的PLC程序实现多种故障的仿真等，能够使教师快速方便地设置各种故障，由学生利用所学数控原理知识和各种故障诊断方法来排除，达到综合训练的目的。另外，实验装置采用开放式结构设计，各主要单元如ECU、I/O模块、变频、步进驱动器等都在电控演示台上分解展示，其各种弱电信号均能显示和被测量验证，且在演示板上表达出了各部件的线路连接示意图，使学生了解其控制原理；通过不同模块和部件组合，可以组成数控车床或数控铣床系统，也可进行独立的PLC编程实验，增加实验项目。由于CNC集成系统的引入，增强了本装置智能编程功能，以Unigraphics软件作为智能化数控编程平台，利用软件的绘图功能(CAD功能)将零件图形输入到计算机中，然后利用软件的加工功能(CAM功能)，可以由计算机自动生成零件加工程序，通过计算机与数控系统的串行通信接口把加工程序送入数控机床，对零件进行加工。

Claims (3)

1.一种机床装置，具有开放式实验控制演示台和机床部分，其特征在于：上述机床部分包括数控车床(1)、机床控制面板(2)和系统操作面板(3)；上述开放式实验控制演示台包括伺服模拟单元(4)、主轴变频单元(5)、数控单元(6)、输入/输出单元(7)、显示控制单元(8)、电源输入单元(9)、步进驱动单元(10)、电源输出单元(11)和垫箱(12)。

2.根据权利要求1所述的机床装置，其特征在于：上述数控单元为CNC集成系统，包括计算机数字控制装置、可编程控制器、主轴控制单元、速度控制单元、输入/出装置、和通信线路。

3.根据权利要求1所述的机床装置，其特征在于：上述数控单元采用FANUC或者SIEMENS数控系统，机床部分的数控车床型号为CK0625。

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