數(shù)控系統(tǒng)硬件連接實(shí)踐教學(xué)改革探索

張延杰

摘要：數(shù)控機(jī)床是高度自動(dòng)化的機(jī)電一體化設(shè)備，是先進(jìn)裝備制造業(yè)的主流設(shè)備，了解其硬件組成、綜合連接及電氣控制系統(tǒng)顯得尤其重要。以亞龍YL-558型0i mate TD/MD數(shù)控機(jī)床實(shí)訓(xùn)設(shè)備為例，淺談?dòng)布B接實(shí)踐教學(xué)及改革方法。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床;硬件連接;實(shí)踐教學(xué);改革

0? 引言

數(shù)控機(jī)床是數(shù)字控制機(jī)床的簡(jiǎn)稱，一般由主機(jī)、數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動(dòng)裝置及輔助裝置等構(gòu)成，集機(jī)械制造、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)、光電等技術(shù)于一體，具有精度高、適應(yīng)性強(qiáng)、自動(dòng)化程度高、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。亞龍YL-558型0i mate TD/MD數(shù)控機(jī)床實(shí)訓(xùn)設(shè)備采用FANUC數(shù)控系統(tǒng)，是根據(jù)數(shù)控機(jī)床制造企業(yè)與使用企業(yè)的崗位設(shè)置以及數(shù)控裝調(diào)維修工的職業(yè)技能崗位要求進(jìn)行研發(fā)制造的，主要由數(shù)控控制臺(tái)、數(shù)控系統(tǒng)、PMC單元、伺服進(jìn)給單元、機(jī)床電氣控制系統(tǒng)、伺服變壓器和實(shí)訓(xùn)考核系統(tǒng)等組成，可進(jìn)行數(shù)控機(jī)床硬件連接與電氣裝調(diào)、數(shù)控機(jī)床機(jī)械裝調(diào)、數(shù)控機(jī)床的參數(shù)調(diào)試、PMC編程等實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。YL-558型0i mate TD/MD硬件連接關(guān)系著機(jī)床能否正常工作，掌握數(shù)控機(jī)床硬件連接對(duì)機(jī)床故障診斷和維修起著非常重要的作用，因此硬件連接部分的實(shí)踐教學(xué)及效果顯得尤為重要。

1? 數(shù)控機(jī)床硬件連接實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容

數(shù)控機(jī)床硬件連接的實(shí)踐操作性很強(qiáng)，對(duì)學(xué)生的動(dòng)手能力、理解能力、理實(shí)結(jié)合能力要求較高，但是學(xué)生的基礎(chǔ)薄弱，主動(dòng)性欠缺，因此在教學(xué)中可通過細(xì)化實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，逐步深入訓(xùn)練，加強(qiáng)管理，提升教學(xué)效果。將硬件連接分為YL-558型0i mate TD/MD機(jī)床硬件認(rèn)知、數(shù)控系統(tǒng)硬件綜合連接、機(jī)床電氣控制系統(tǒng)連接三個(gè)項(xiàng)目，由淺入深進(jìn)行教學(xué)。

1.1 YL-558型0i mate TD/MD機(jī)床硬件認(rèn)知

YL-558型0i mate TD/MD屬于功能精簡(jiǎn)型數(shù)控機(jī)床，硬件主要包括一體型伺服放大器、I/O模塊、數(shù)控系統(tǒng)主板、伺服電機(jī)、主軸電機(jī)、MDI面板及操作面板等，要求會(huì)查詢各個(gè)硬件的型號(hào)規(guī)格，根據(jù)查得的型號(hào)規(guī)格查閱資料理解其結(jié)構(gòu)、功能，如根據(jù)數(shù)控銑床伺服放大器上的銘牌得到其型號(hào)為βiSVSP20/20/40-11，那么就要知道L軸、M軸、N軸的最大電流是20A、20A、40A，主軸額定輸出功率11kW。同時(shí)要掌握硬件上接口的含義，以YL-558型0i mate MD數(shù)控銑床一體型伺服放大器為例，其接口及含義如表1所示。車床和銑床硬件配備基本一致，但是伺服軸、操作面板結(jié)構(gòu)和布局、伺服放大器型號(hào)和結(jié)構(gòu)等不同之處需要特別注意。

1.2 數(shù)控系統(tǒng)硬件綜合連接

數(shù)控系統(tǒng)硬件綜合連接主要指數(shù)控機(jī)床各個(gè)硬件之間的連接，YL-558型0i mate-D系列數(shù)控車床和數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)和功能不同，因此在硬件連接上也有所差異。在掌握了硬件接口含義后，可根據(jù)功能進(jìn)行綜合連接，比如機(jī)床采用的是串行主軸，數(shù)控機(jī)床主板上的串行主軸接口JA41連接到伺服放大器上JA7B接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送。車床和銑床的硬件綜合連接有很大相似性，應(yīng)歸納總結(jié)歸納兩者之間的相似或相同點(diǎn)，再根據(jù)車床和銑床硬件綜合連接不同之處進(jìn)行重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)，如I/O模塊上的CB104-CB107的連接。數(shù)控銑床的硬件綜合連接如圖1所示。

1.3 機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的連接

數(shù)控機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)連接是機(jī)床硬件連接的重要組成部分，主要內(nèi)容包括電氣線路板上電器元件的功能和連接方法、YL-558型0i mate TD/MD電氣原理圖的識(shí)讀、主電路、控制電路、PMC控制電路及一體化伺服驅(qū)動(dòng)控制電路等。由于線路連接較為復(fù)雜，因此將電氣原理圖按照機(jī)床的功能要求進(jìn)行分解，如將伺服主電源控制線路、系統(tǒng)啟動(dòng)控制線路、急?？刂凭€路、MCC控制線路等控制部分從機(jī)床整體電氣線路中分離出來，如遇到機(jī)床出現(xiàn)線路連接故障，可針對(duì)出現(xiàn)故障現(xiàn)象有目的性地查找相應(yīng)線路進(jìn)行診斷，進(jìn)而將故障解除，使機(jī)床恢復(fù)正常。主電源控制線路如圖2所示。

2? 硬件連接教學(xué)方法的改革

在硬件連接整體教學(xué)過程中堅(jiān)持“理實(shí)并重，學(xué)以致用”的原則，依據(jù)數(shù)控機(jī)床裝調(diào)、維修、技術(shù)改造等方面的要求，將理論與實(shí)踐相結(jié)合，增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力和學(xué)習(xí)能力。目前基本上采用項(xiàng)目教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法等教學(xué)方法，以任務(wù)為載體、學(xué)生為主體、教師主導(dǎo)的方式激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、主動(dòng)性和積極性，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S能力以及遇到問題時(shí)沉著冷靜分析問題和解決問題的能力。如果在教學(xué)中沒有相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行實(shí)操學(xué)習(xí)，那么相關(guān)的課程學(xué)習(xí)就是紙上談兵;如果設(shè)備較少，學(xué)生較多就會(huì)導(dǎo)致部分學(xué)生學(xué)習(xí)效果不理想或者教學(xué)進(jìn)度受到影響，因此采用新的方法學(xué)習(xí)數(shù)控機(jī)床硬件綜合連接十分有必要。

數(shù)控機(jī)床硬件連接教學(xué)可以采用虛擬仿真技術(shù)，即用一個(gè)系統(tǒng)模仿機(jī)床硬件綜合連接和電氣控制，在計(jì)算機(jī)上就可以進(jìn)行學(xué)習(xí)，這樣就可以解決沒有設(shè)備或者設(shè)備不足的情況。目前LabVIEW是一個(gè)非常成功的虛擬儀器系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)，可以用LabVIEW軟件開發(fā)出YL-558型0i mate-D系列數(shù)控機(jī)床硬件連接實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，進(jìn)行實(shí)訓(xùn)操作的模擬。

YL-558型0i mate系列數(shù)控機(jī)床實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)可設(shè)計(jì)為硬件功能認(rèn)知模塊、硬件虛擬連接練習(xí)模塊、電氣線路虛擬接線練習(xí)模塊三個(gè)模塊，可以進(jìn)行機(jī)床的硬件模塊的功能和接口含義的學(xué)習(xí)、硬件虛擬綜合連接練習(xí)、電氣線路虛擬接線練習(xí)。將實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)用于“數(shù)控機(jī)床連接與調(diào)試技術(shù)”、“機(jī)床電氣控制實(shí)訓(xùn)”等課程的理論與實(shí)踐教學(xué)中，可豐富教學(xué)方法，提升教學(xué)效果。

采用YL-558型0i mate系列數(shù)控機(jī)床硬件連接實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)進(jìn)行教學(xué)有以下優(yōu)勢(shì)：

①減少實(shí)訓(xùn)設(shè)備損壞，解決學(xué)生頻繁拆接實(shí)訓(xùn)設(shè)備接線對(duì)YL-558型0i mate TD數(shù)控車床、0i mate MD數(shù)控銑床設(shè)備造成的各類機(jī)械、電氣故障問題，如線路接觸不良、電氣元件容易損壞、短路等問題。②學(xué)生可以比對(duì)現(xiàn)用設(shè)備完成硬件模塊功能、硬件虛擬連接、電氣線路虛擬接線的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，解決學(xué)生認(rèn)識(shí)YL-558型0i mate-D系列數(shù)控機(jī)床硬件連接不直觀、不到位的問題。③提升虛擬仿真實(shí)訓(xùn)條件，解決設(shè)備不足的問題，同時(shí)可以進(jìn)行遠(yuǎn)程指導(dǎo)學(xué)習(xí)。④利用虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)進(jìn)行教學(xué)，通過友好的人機(jī)交互界面，操作練習(xí)真實(shí)感強(qiáng)、安全性高、互動(dòng)性好，可反復(fù)練習(xí)，加深對(duì)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容的理解。

虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用是現(xiàn)代教學(xué)發(fā)展的趨勢(shì)，數(shù)控機(jī)床也是先進(jìn)裝備制造業(yè)的主流設(shè)備，將虛擬仿真技術(shù)用于數(shù)控機(jī)床的硬件連接是教學(xué)改革的重要一步，促使學(xué)生學(xué)習(xí)方式和教學(xué)方式發(fā)生改變，并推進(jìn)了信息化教學(xué)的發(fā)展。

3? 結(jié)語

數(shù)控機(jī)床硬件連接正確是機(jī)床正常工作的前提條件，為機(jī)床參數(shù)調(diào)試和PMC編程的順利進(jìn)行奠定了基礎(chǔ)，也是數(shù)控機(jī)床裝調(diào)與技術(shù)改造賽項(xiàng)的重點(diǎn)考核內(nèi)容，因此本部分學(xué)習(xí)十分重要。采用虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)進(jìn)行機(jī)床硬件連接的學(xué)習(xí)，可以將仿真系統(tǒng)和現(xiàn)有設(shè)備實(shí)現(xiàn)無縫對(duì)接，改變傳統(tǒng)教學(xué)方式，促進(jìn)教學(xué)效果的提升。

參考文獻(xiàn)：

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