SD-802C数控机床四合一电气控制与维修实训装置

    

       近年来，随着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，本公司开发了数控机床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机床系统控制原理、电气设计方法、元器件的选择、机床电气安装及调试、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，使受训对象最大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车床结构，同时也为技术人员进行 数控车床系统的二次开发提供了必要条件。该实验装置的主要器件均选用工控产品。

一、产品组成部分

数控机床四合一电气控制与维修实训系统由数控控制 台和三坐标演示平台等部件组成实训考核教学设备。系统采用西门子802C数控系统，数控机床的X、Y、Z轴由伺服电机控制，主轴电机由变频器控制，并带有 光电编码器，冷却泵电机，三坐标演示平台X、Y、Z轴拖板采用滚珠丝杆进行传动，实验台上还配有模拟六工位刀架模块，学生可以学习到802C伺服电机的控 制、变频器控制、四工位电动刀架、霍尔元件、接近开关的原理和PLC指令、编程、接线及在数控机床中的应用、数控车床编程、铣削加工机床编程、车削加工中 心C轴编程、维修等。

二、实训台配置

1.由控制屏和实训桌及演示平台桌组成。控制台为铁质双层亚光密纹喷塑结构，铝质面板；实训桌为铁质双层亚光密纹喷塑结构，桌面为防火、防水、耐磨高密度板。演示平台桌为密度板制作。

2.三相380V交流电源供电，漏电保护器控制总电源，控制屏的供电由钥匙开关和启停开关控制。电压表监控电网电压，电流表监控设备工作总电流，并设有指示灯指示和保险丝保护。 

3.数控系统单元：“SINUMERIK 802C base line”数控系统，可控制3个模拟量控制进给轴和1个模拟主轴及C轴。

4.驱动模块：X/Y/Z/C进给轴采用交流伺服电机和驱动器构成半闭环系统。

5.三相交流伺服电机直接安装在三坐标演示平台上，与滚珠丝杆通过联轴器联接，便于观察电机运动。演示效果逼真与实际机床无异。 

6.主轴模块：主轴电机采用变频器控制，并设计有主轴编码器与它通过同步带进行连接，用于速度反馈。

7.刀架控制模块：展现车床四工位电动刀架和六工位模拟加工中心刀库（车削中心刀库）的电控原理。

三、实训台总体布局方案：

1、本控制柜整体外壳为铁质钣金喷塑结构，坚固耐用。输入三相四线制380V交流电源。

2、柜体下面部分设计有两扇活动门，打开门里面空间宽敞，可安放仪器或其它物品；

3、柜体中间部分，左边装有总电源开关带漏电保护功能，总电源指示，柜体内部风机开关等；右边安装有一扇外翻的故障门，有专用钥匙锁上，设计比较隐蔽。打开故障门里面有28个考核开关，具备28项单项故障设计。

4、柜体上面部分是控制台的主控制区域，它分8个主控制单元：

⑴  数控系统控制单元：本单元是整个控制台的大脑，本控制台采用西门子802C系统；通过电脑平台进行更换控制软件，实现车床软件、铣床软件、铣削中心软件、车削中心软件等不同界面的操作。

⑵  全数字伺服驱动控制单元：它分X、Y、Z三个轴控制子单元。每个单元分别剖析了伺服驱动器的内部结构原理图、控制方式和接线方法等。本单元把各连接端子引到面板上，通过连接线的连接并可控制电机运行，方便学员进行操作连接。

⑶  三相变频控制单元：剖析变频控制原理，控制方式和接线方法等。本单元把各连接端子引到面板上，通过连接线的连接并可控制电机运行，实现无级调速，方便学员进行操作连接。

⑷  数控机床控制线路全局图：把数控机床的强电控制部分、继电器控制部分、数控系统的输入/输出部分全部展示出来，作为一个示范，以便学员能更加方便操作维修机床。

⑸  数控系统输入/输出控制单元：全面剖析了数控系统控制机床的原理与特点，内容包括伺服模拟信号输入/输出；主轴变频信号模拟量输出控制；冷却控制、机床零点信号控制、机床限位信号控制等。

⑹  强电元器件安装区：把所有强电元器件统一安装在此处，如：交流接触器、直流继电器、保险管、三相灭弧器等。

⑺  强电输出单元：把强电部分通过端子座引出，通过延长连接线对各单元进行连接。

⑻  开关控制和电压电流指示单元：通过电压表和电流表来检测电源工作情况；用开关来控制及保护电路。

四、产品特点

1、具有数控车床、车削中心、数控铣床、加工中心等数控机床安装调试、参数设置、PLC编程、故障诊断与维修、数控编程操作等功能。不同机床的切换通过装载西门子提供的软件或进行PLC编程实现

2、该装置采用开放式结构：将802C系统的控制逻辑输入/输出接口进行全面分解展示，并用端子形式引出，再用接线端子可引接到各个模块板上进行控制。方便学员进行判断、测量。

3、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，使受训对象最大限度地适应和满足市场需求。

4、设计有专门的故障设置区和排故操作单元。该故障系统提供全开放的端子接口，教师在故障设置区通过开关设置故障；学生通过对故障的在线分析判断、测量进行排故操作。

五、产品特色：

1、 实验台展示通用机床控制线路全局图，学员可以把此图作为设计电路的示范图，以便更加深入了解数控车床的控制方法。.

2、 西门子802C数控系统：本实验台把802C数控系统的控制接口扩展到实验台的面板上，再用接线端子可引接到各个模块板上进行控制。

3、 三相变频控制单元：通过接插线连接到数控系统上进行变频控制，增加学员的动手能力，增加对控制过程中的故障问题有更多的了解和分析。

4、 全数字伺服驱动控制单元：通过接插线连接到数控系统上进行伺服驱动控制，增加学员的动手能力，让学员对伺服控制器有个全面的了解和分析能力。

5、 四工位电动刀架控制单元：通过接插线连接到数控系统上进行换刀控制，增加学员的动手能力，让学员对自动刀架的控制过程和原理有更全面的了解。

6、 手脉单元：通过接插线连接到数控系统上进行手动控制机床座标运动

六、实训的功能：

1、数控机床四合一电气控制与维修实训台对电气设备维修提供的实训项目有：

1)  数控系统的基本操作

2)  低压电气元件的原理与接线

3)  主轴变频单元的调试运行与故障诊断实验

4)  全数字交流伺服电机运行与故障诊断实验

5)  数控机床电气控制设计与分析实验

6)  电动刀架控制原理实验及接线与故障诊断实验

7)  数控车床系统控制机床螺纹加工实验

8)  数控机床的冷却与照明及故障诊断实验

9)  数控机床电子手轮实验

10)  加工中心刀具库的应用

11)  变频器U，V端，外部开路；

12)  驱动电源，外部开路；

13)  主轴电机电源（380V） ，外部开路；

14)  刀架锁紧电源，外部开路；

15)  24V信号电源，外部开路；

16)  驱动电源，外部开路；

17)  工作灯电源（24V），外部开路；

18)  手轮A＋信号，外部开路；

19)  手轮0V信号电源，外部开路；

20)  主轴正转信号（24V）电源，外部开路；

21)  冷却信号（24V）电源，外部开路；

22)  刀架锁紧信号电源，外部开路；

23)  X正限信号，外部开路；

24)  Z零点信号，外部开路；

25)  Z负限位信号，外部开路；

26)  0V电源，外部开路；

27)  主轴正转M03信号，外部开路；

28)  主轴公共地信号，外部开路；

29)  主轴模拟量，外部开路；

30)  T1号刀具信号，外部开路；

31)  T3号刀具信号，外部开路；

32)  冷却电源，外部开路；

33)  刀架反转信号，外部开路；

34)  变压器电源，外部开路；

35)  主轴编码器A+信号，外部开路；

36)  驱动器24V电源，外部开路；

37)  主轴编码器0V电源，外部开路；

38)  主轴模拟量输入/输出(参数30130号)，内部开路；

39)  主轴编码器脉冲(参数31020)，内部开路；

40)  减速开关生效(参数34000)，内部开路；

41)  减速开关方向生效(参数34010)，内部开路；

42)  减速开关速度生效(参数34040)，内部开路；

43)  参考点定位速度生效(参数34070)，内部开路；

44)  轴负软限位设定生效(参数36100)，内部开路；

45)  轴正软限位设定生效(参数36110)，内部开路；

46)  反向间隙补偿生效(参数32450)，内部开路；

47)  机床丝杆螺距设计生效(参数31030)，内部开路；

48)  伺服电机编码器脉冲设计生效(参数31020)，内部开路；

49)  伺服电机最大速度设计生效(参数32000)；内部开路；

50)  系统点动速度快速生效(参数32010)，内部开路；

51)  系统点动速度生效(参数32020)，内部开路；

52)  系统控制类型设计生效(参数14510-16)，内部开路；

53)  系统驱动控制类型设计生效(参数14510-17)，内部开路；

54)  系统控制刀位数设计生效(参数14510-20)，内部开路；

55)  系统控制换刀监控时间设计生效(参数14510-21)，内部开路；

56)  系统控制刀架卡紧时间设计生效(参数14510-22)，内部开路；

57)  系统控制刀架是否有效(参数14512-11-7)，内部开路；

58)  系统主轴是否有效(参数14512-11-6)，内部开路；

59)  系统冷却是否有效(参数14512-11-0)，内部开路；

60)  系统屏蔽急停有效(参数14512-16-0)，内部开路；

61)  系统点动键定义X+键(参数14510-26)，内部开路；

62)  系统点动键定义X-键(参数14510-27)，内部开路；

63)  系统点动键定义Y+键(参数14510-28)，内部开路；

64)  系统点动键定义Y-键(参数14510-29)，内部开路；

65)  系统点动键定义Z+键(参数14510-30)，内部开路；

66)  系统点动键定义Z-键(参数14510-31)，内部开路；

2、 数控机床四合一电气控制与维修实训台对零件加工提供的实训项目有：

1)  车削零件外圆程序的编写；

2)  车削多台阶外圆程序的编写；

3)  车削圆弧程序的编写

4)   车削斜面程序的编写

5)    车削螺纹程序的编写；

6)    循环指令编程实训；

7)    数控系统与计算机通讯实训；

8)    铣零件平面程序的编写；

9)    铣削多台阶平面程序的编写；

10)     铣削圆弧程序的编写

11)     铣削斜面程序的编写

12)     铣削键槽程序的编写；

13)     齿轮加工程序的编写；

14)     加工键槽的实训；

15)     车削C轴编程功能

16)     数控系统与计算机通讯实训；

17)     数控系统与计算机DNC加工实训；

18)     文字雕刻自动编程实训(配合计算机和软件)；

19)     CAD/CAM三维曲面自动编程实训(配合计算机和软件)

七、数控控制台技术性能：

●、输入电源：三相四线制380V交流电源，50Hz。

●、漏电保护：漏电动作电流≤30mA；具有接地保护。

●、工作环境：温度-100-+400C。

●、整机功耗：＜3KW

●、考核柜尺寸：1370×600×1890mm

八、数控机床四合一电气控制与维修实训台的配置清单

 

序号	材料名称与规格型号	数量	单位
1	数控系统（采用西门子802C）	1	台
2	实训控制台（采用铁质钣金喷塑结构）	1	台
3	数控三座标运动平台	1	台
4	三座标桌	1	张
5	变频器(1.5KW)	1	台
6	全数字交流伺服驱动单元	3	台
7	三相交流伺服电机		3台
8	手持脉冲发生器	1	台
9	四工位自动刀架	1	台
10	主轴电机与主轴编码器组	1	台
11	冷却电机	1	台
12	正负限位开关	4	只
13	机床回零开关	2	只
14	故障点分布图	1	份
15	西门子光盘	1	张
16	CAD/CAM软件光盘	1	张
17	电动刀架使用说明书	1	本
18	全数字交流伺服单元使用手册	1	本
19	变频器使用手册	1	本
20	西门子802C简明安装调试	1	本
21	西门子802C诊断说明	1	本
22	西门子802C简明操作与编程	1	本
23	西门子802C操作与编程（车床）	1	本
24	西门子802C操作与编程（铣床）	1	本
25	实训台使用说明书	1	本