数控铣床电器控制与维修实验台

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，本公司开发了数控车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车床系统控制原理、电气设计方法、元器件的选择、车床电气安装及调试、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zui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、 数控铣床电器控制与维修实验台产品组成部分

西门子802C系统数控车床实训台由数控控制台和车床部件及二坐标平台组成实训考核教学设备。系统采用西门子802C车床数控系统，数控车床的X、Z轴由伺服电机控制，主轴由变频器控制，并带有光电编码器，X、Z轴拖板采用滚珠丝杆进行传动，刀架为四工位电动刀架，学生可以学习到802C伺服电机的控制、变频器控制、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等及数控车床编程、加工、维修。

数控控制台提供一套完整的控制系统，控制系统拥有完整的西门子802C数控技术的系统，控制台全面剖析了西门子802C系统的控制原理和结构，按符合真实数控设备的要求进行电气连接，可以带动实训机床进行数控加工；同时数控控制台在控制系统内部提供数控机床常见故障的设定、维修、考核等电路故障系统，该故障系统提供全开放的端子接口，可以设置电路故障、主要器件故障、PLC故障及操作系统内部故障，供学生进行测量，判断。由教师设定故障，学生可以实现在线测量排故，也可以实现断电测量进行排故，提高学生解决问题的能力。

二、 产品突出特点:

本公司具有多年生产数控的经验，因此对西门子801数控系统内部进行全面剖析展示到面板上，把数控车床的功能全部采用接插件控制。所有控制单元控制方法如下：

1、               实验台展示通用车床控制线路全局图，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801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

三、    实训的功能

1、  西门子802C系统数控车床实训台对电气设备维修提供的实训项目有：

1) 主轴变频单元的调试运行与故障诊断实验

2) 全数字交流伺服电机运行与故障诊断实验

3) 数控车床电气控制设计与分析实验

4) 电动刀架控制原理实验及接线与故障诊断实验

5) 数控车床系统控制机床螺纹加工实验

6) 数控车床的冷却与照明及故障诊断实验

7)  数控车床电子手轮实验

8) 变频器U，V，W，外部开路；

9)  驱动电源，外部开路；

10) 主轴电机电源（380V） ，外部开路；

11) 刀架锁紧电源，外部开路；

12) 24号电源，外部开路；

13) 驱动电源，外部开路；

14) 工作灯电源（24V），外部开路；

15) 手轮A＋信号，外部开路；

16) 手轮5号电源，外部开路；

17) 主轴正转信号（24V）电源，外部开路；

18) 冷却信号（24V）电源，外部开路；

19) 刀架锁紧信号电源，外部开路；

20) X正限信号，外部开路；

21) Z零点信号，外部开路；

22) Z负限位信号，外部开路；

23) 0V电源，外部开路；

24) 主轴正转M03信号，外部开路；

25) 主轴公共地信号，外部开路；

26) 主轴模拟量，外部开路；

27) T1号刀具信号，外部开路；

28) T3号刀具信号，外部开路；

29) 冷却电源，外部开路；

30) 驱动电源，外部短路；

31) 刀架反转信号，外部开路；

32) 变压器电源，外部开路；

33) 主轴编码器A+信号，外部开路；

34) 驱动器24V电源，外部开路；

35) 主轴编码器5V电源，外部开路；

36) 主轴模拟量输入/输出(参数30130号)，内部开路；

37) 主轴编码器脉冲(参数31020)，内部开路；

38) 减速开关生效(参数34000)，内部开路；

39) 减速开关方向生效(参数34010)，内部开路；

40) 减速开关速度生效(参数34040)，内部开路；

41) 参考点定位速度生效(参数34070)，内部开路；

42) 轴负软限位设定生效(参数36100)，内部开路；

43) 轴正软限位设定生效(参数36110)，内部开路；

44) 反向间隙补偿生效(参数32450)，内部开路；

45) 机床丝杆螺距设计生效(参数31030)，内部开路；

46) 伺服电机编码器脉冲设计生效(参数31020)，内部开路；

47) 伺服电机zui大速度设计生效(参数32000)；内部开路；

48) 系统点动速度快速生效(参数32010)，内部开路；

49) 系统点动速度生效(参数32020)，内部开路；

50) 系统控制类型设计生效(参数14510-16)，内部开路；

51) 系统驱动控制类型设计生效(参数14510-17)，内部开路；

52) 系统控制刀位数设计生效(参数14510-20)，内部开路；

53) 系统控制换刀监控时间设计生效(参数14510-21)，内部开路；

54) 系统控制刀架卡紧时间设计生效(参数14510-22)，内部开路；

55) 系统控制刀架是否有效(参数14512-11-7)，内部开路；

56) 系统主轴是否有效(参数14512-11-6)，内部开路；

57) 系统冷却是否有效(参数14512-11-0)，内部开路；

58) 系统屏蔽急停有效(参数14512-16-0)，内部开路；

59) 系统点动键定义X+键(参数14510-26)，内部开路；

60) 系统点动键定义X-键(参数14510-27)，内部开路；

61) 系统点动键定义Y+键(参数14510-28)，内部开路；

62) 系统点动键定义Y-键(参数14510-29)，内部开路；

63) 系统点动键定义Z+键(参数14510-30)，内部开路；

64) 系统点动键定义Z-键(参数14510-31)，内部开路；

2、 西门子802C系统数控车床实训台对零件加工提供的实训项目有：

1) 数控车床的结构和工作原理；

2) 车削零件外圆程序的编写；

3) 车削多台阶外圆程序的编写；

4) 车削圆弧程序的编写

5) 车削斜面程序的编写

6) 车削螺纹程序的编写；

7) 循环指令编程实训；

8) 数控系统与计算机通讯实训；

9) CAD/CAM自动编程实训(配合计算机和软件)；

五、数控控制台布局的*特点：

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，它分九个主控制单元：

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801车床系统；也可根据客户实际要求进行选型配置。

⑵全数字伺服驱动控制单元：它分X、Z两个轴控制子单元。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。控制变频器功率为0.18KW，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 四工位电动刀架控制单元：剖析电动刀架控制原理，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刀架，方便学员进行操作连接。

⑸ 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。

⑹ 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；四工位电动刀架控制、主轴编码器控制、冷却控制、机床零点信号控制、机床限位信号控制等。

⑺ 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。

⑻ 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。

⑼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。

六、数控控制台技术性能：

●、输入电源：三相五线制380V交流电源。

●、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

七、西门子802C系统数控车床实训台的配置清单