数控加工中心维修与加工技术实训考核装置-源头工厂

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，进一步提升学生的动手能力和解析解决问题的能力，全面学习掌控把握掌控把握数控系统的控制原理、数控编程、电气设计方法及装配调节测试与维修。但是，大多数高校面临缺乏此类的数控培训设备。为此，本公司研发了数控加工中心电控系统原理及调节测试维修实验台实习装置。使用该装置可以使学生掌控把握数控加工中心系统控制原理、电气设计方法、元件的选用、加工中心电气装配及调节测试、故障诊断维修、零件程序编制及图形模仿加工过程等多项实验内容，达到工业生产现场实习效果。该装置应用开放式构造、模型块化设计，既可用来教学、也可用来课程设计、毕业设计和实验，有利于提升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适用市场需求。该装置也可以帮助科研技术人员进一步理解数控加工中心构造，同时也为技术人员实行数控铣床系统的二次研发提供了必要条件。该实验台的主要器件均选用工控设备。
一、实验台配备有：伺服主轴1套、冷却泵1台、伺服电动机3台、限位等。
二、实验台技术功能数值：
1、写入电源：AC380V（三相五线制）、50HZ
2、故障考核：16项（智能型）
3、作业环境：温度（℃）-100C～400 C
4、整机容量（KV）：≤8kVA；
5、实验电气储物柜尺寸：长×宽×高＝1000 mm×650 mm×1800 mm；
机床外观尺寸：长×宽×高＝2000×1720×2500mm
电气装配板尺寸：长×宽＝1000×900mm；
6、数控铣床智能考核系统功能：
1）应用 MCU 技术 RAM 处置整理芯片的数字化包括电子回路板与配套无线故障设定控制系统，系统平稳、不易感染病毒。
2）控制模型块(PC 控制终端或手持位移控制终端)和驱动模型块(智能故障设定驱动盒)分离，避免复杂连线干扰控制器，系统更加可靠。
3）驱动模型块内置智能故障设定控制系统，配备有专用新型无线数值传输模型块(可插拔型)和RS232 串行通讯连接口，可无线组网通讯和 RS232 有线通讯。
4）手持位移控制终端应用 7 寸高清晰彩色液晶触控屏，中文菜单式触控实操界面，人机对话友好。手持位移控制终端可控制随意一台带驱动模型块的实验设备。
5）手持位移控制终端不联网时可作单机实操，当带驱动模型块的实验设备无线组网时，手持位移控制终端可无线进网作为联网终端，可作学生机登录实验与考核的实操终端，也可作教师机登录出题设故的实操终端。
3）可经过 PC机或平操作面板电脑控制终端实行实验考核，也可经过手持位移控制终端实行实验考核，教师与学生界面分开，教师经过密码进入教师界面出题，学生在普通界面答题。(注：教师与学生设故与排故界面原理图与设备操作面板原理图完全一致)
7）可自由设定随意一处有关的各种常见故障，故障类型含有概括：线路断路、对地短路、接触不良，偶发等故障情况。每套驱动模型块可以设定 8 路大电流（A） 5A 的开路故障、16 路小电流（A） 2A 的信号通路的开路、不良、偶发、短路等故障，共 24 路故障设定。可按照需求拓展设定 64 路大电流（A） 5A 的开路故障、128 路小电流（A） 2A 的信号通路的开路、不良、偶发、短路等故障，共192 路故障设定。可按照用户使用要求调节故障设定点的数量和故障设定类型。
8）全部配备装备驱动模型块的实验设备，均可经过内置的专用新型无线数值传输模型块无线组网，完成远程集中管理。
9）用户可选用经过无线或 RS-232 串行口通讯与其它实验设备配套的无线故障设定控制系统构成一个互联网，经过主控计算机数值控制每一台实验设备的故障设定、故障排除、功能数值设定、远程起动、信息反馈、考核评定分数等功能。
三、设备构造和构成
1．系统由机床实验储物柜、数控加工中心等构成。
2．机床实验储物柜应用钢制亚光密纹喷塑构造，正面上部为网内电压（V）、电流（A）、状态指示灯等监控原器件，中部为机床电气储物柜，储物柜内器件布置与实际机床厂的模式一致。电气储物柜内的电气装配板上面装备有伺服驱动器、交流AC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、智能型故障模型块等；电气储物柜后部还设定有变压器和接地端子等。
3．机床实验储物柜正面和二侧装备有带锁双向对开透明门，便利使用、安全、防尘。背面装备有二扇对开门，下部装备有4只万能转向轮，并配备刹车装置，便利位移和固定。
4．系统应用三相四线AC380V交流AC电源供电，并设定有漏电保护器、指示灯指示和保险丝等，设定有过载保护、短路保护和漏电保护装置，在电压（V）异常或出现短路情况时自动动作，保护人身和设备安全。
5．数控系统应用发那科厂家的主流数控系统，能适用不一样类型机床的实验教学。
6．X、Y、Z轴由交流AC伺服电动机驱动，动作方向上设定有系统正负限位、参考点，主轴电动机由数控系统原厂伺服电动机驱动。
7.主轴、床身、拖板等应用铸件构造，铸件经过时效处置整理、表面机加工和铲刮工序技艺等，保证机床精确度平稳。
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、电动机支座等构成，可实行丝杠预紧力调节、滚珠丝杠的装配与调节等技能实训。
机械实验安全教育虚拟拟真系统：本系统基于unity3d研发，系统应用三维（3D）漫游的形式，可经过键盘控制位移，鼠标控制镜头方向，设定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，实验实行时，三维（3D）漫游画面应用箭头与脚印图案提醒位移至实验位置，机械对象周围圆圈显露了作业半径，实验过程伴有三维（3D）机器人的对话框提醒。
A、机械安全距离实验内容含有概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），选用进入后，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作业半径受到伤害后，血色画面与语音提醒收到机械伤害，并回至原位并实行下一实验，*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（安全写入、安全控制、安全输出、其他）、生产厂家、设备清单（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）。装配位置有蓝色闪烁框体结构提醒，实验流程：选用安全护栏并装配、选用安全连锁开关（或选用安全光幕、安全垫、安全激光扫描仪）并装配、选用安全控制器并装配至电气控制箱式模型块、选用安全继电器并装配至电气控制箱式模型块、点击电气控制箱式模型块上的启动按钮。若进入危险区域时，系统将提醒报警音，而且机械对象停止作业，选用电气控制箱式模型块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装配，正确装配安全护栏、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，由学生自由选用，*终10项考核点选好后，提供并上交确认，系统自动得出总分数以及各考核点的得分情况。
D、系统须为整体同一平台，不得以单独的资源展现。
E、同时为客户提供本系统的VR装配包便运用户拓展为VR实验，VR设备及系统装配调节测试不需提供。
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，应用日本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，适用来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，提升加工精确度。应用场合非常广泛。
2、机床大件应用稠筋封闭式框体结构构造，刚性高，抗振性好，床身、立柱、铣头、床鞍、作业台等大件全部应用高强度铸铁，组织平稳，保证品质。合理的构造与加强筋的搭配，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，可保证加工时的负载能力。
3、机床X、Y向导轨为直线导轨（即线轨），保证机床位移轻松、平稳。Z向为贴塑-淬硬导轨结合，保证垂直方向的平稳性。
4、主传动应用伺服主轴电动机、同步带轮、同步齿形带传动，传动噪声低。主轴在8000RPM界限内无级变速，对各类零件加工的适应能力很强。主轴结合套件整套进口，可靠平稳，保证加工精确度。X、Y、Z三轴应用高精密滚珠丝杆，搭配预压式双螺帽，保证背隙。三轴滚珠丝杆应用精密级滚珠丝杆专用轴承，运行精确度高。滚珠丝杆和伺服电动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）
· 主轴电动机：FANUC
· 三轴伺服电动机：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
· 电气元件：应用国内外知名品牌
六、机床精确度标准
·ISO 10791-1998 《加工中心检验条件》
·JB / T8771.4-1998 《加工中心线性定位精确度和重复定位精确度检验》
·JB / T8771.7-1998 《加工中心精加工试件精确度检验》
·JB / T 8801-1998 《加工中心技术条件》
七、润滑系统
·应用自动润滑装置，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）时机床显露报警。
八、冷却系统
·机床配大流量冷却系统。
九、气动系统
·气动系统装备有气源处置整理元件、压力开关、电磁阀等，完成气动换刀，主轴吹气。配备外接气枪，可对作业区域实行清扫。
十、基础实验实习项目
1．电子回路设计、设备装配和电子回路连接
（1）数控系统的装配、接线
（2）系统启停控制电子回路的设计与接线
（3）主轴调节速度系统的电子回路设计、伺服主轴电动机的装配与接线
（4）交流AC伺服驱动系统的电子回路设计、驱动器、伺服电动机的装配与接线
（5）冷却控制系统的电子回路设计、器件装配与接线
（6）急停控制线路的设计与接线
（7）手摇脉冲发生器的接线
2．机械部位件装配与调节
（1）滚珠丝杠螺母副的装配与调节
（2）直线导轨副的装配与调节
（3）X轴上拖板的装配
（4）整体式主轴的装配
（5）电动机与联轴器的装配
（6）润滑系统的装配
（7）主轴箱的装配与调节
3．数控机床的功能调节测试
（1）数控系统的基础实操
（2）数控系统基础功能数值的设定与调节测试
（3）数控系统进给轴功能数值设定与调节测试
（4）数控系统主轴功能数值设定与调节测试
（5）plc编程与调节测试
（6）驱动器功能数值设定与调节测试
（7）伺服主轴功能数值设定与调节测试
（8）主轴打刀缸换刀等功能部位件的调节测试
（9）斗笠式刀库基础设定与调节测试
（10）数控系统的数值备份
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确度检验测试
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、机床主要技术功能数值

技术名称		技术功能数值
作业台尺寸		≥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
主轴转动速度		≥8000rpm
刀柄形式		≥BT40
进给速度		8000mm/min
T形槽宽		14mm
T形槽间距		110mm
主轴端部到作业台距离		70-470mm
主轴中心至立柱距离		375mm
作业台承重		≥200kg
*小设定单位		0.001mm
重复定位精确度		≤±0.0075mm
定位精确度		≤±0.01mm
主电动机		≥3.7/5.5KW
刀库形式/数目		≥斗笠式BT40/12T
气源压力		4-6kgf/cm2
机床外观尺寸		≥2000×1720×2500mm
重量（kg）		≥2600kg

十二、配备表单
12-1：基础配备

序号	名称	主要部位件、器件及规格	数量
1	机床实验储物柜	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电动机	1台
5	伺服驱动	发那科原装一体式	1套
6	伺服电动机	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AC接触器、继电器、传感器、连接线等	1套
10	电气控制电子回路图	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	功能数值说明	FANUC 0I-F	1本