工程訓練課程體系下開展數控伺服技術實驗項目的探索

賴思琦

（西南科技大學工程技術中心，四川 綿陽 621010）

工程訓練是本科生實踐訓練的重要環節之一，在培養學生的技能和專業知識中發揮著越來越重要的作用。目前，在工程訓練課程體系下，數控實習項目主要是進行加工代碼編程和設備操作練習。而對數控設備的設計結構、控制技術方面涉及較少。然而，隨社會對人才需求的發展，工程訓練課程實踐教學體系和內容也在不斷進行發展和改革。

數控設備伺服驅動系統的功能是控制伺服電機、絲桿、工作臺等部件的運動速度和位移量，是數控機床的重要組成部分。伺服系統的性能良好，能夠提高數控機床的精度和工作效率，確保機床在工作過程中具備良好的動態和靜態性能。由于數控伺服系統的重要性，非常有必要讓學生了解這類控制技術，特別對于機電類專業的學生更是如此。

1 實驗項目設計

數控伺服技術綜合性實驗項目的開發，其設計以數控技術、機電控制技術教學為主要出發點,充分體現其開放特性,使學生通過搭建數控伺服系統模型、伺服參數設置、在線實時調試等相關實驗實訓內容的學習，能夠全面了解數控機床伺服系統典型的基本結構、工作原理和工作過程,具備一定的對伺服系統進行操縱及調試、維護能力。

1.1 數控機床三維模型搭建實驗

以典型的數控加工中心為對象，建立了數控機床的三維幾何模型，通過實驗，讓學生清楚地了解數控機床部件的機械結構，了解數控伺服系統的工作原理，如圖1所示。

圖1 數控加工中心三維模型

1.2 伺服主軸實驗

以工程訓練中心的數控加工中心為對象，了解FANUC伺服控制器上主軸的接口應用，伺服主軸調速電氣的設計、布線、調試，以及伺服主軸參數設置及優化。

1.3 X/Y/Z伺服電機驅動控制實驗

了解FANUC 0I－MD數控系統與交流伺服驅動單元、伺服電機連接及使用方法，掌握數控系統、伺服驅動及電機的應用，布線與調試方法。利用系統的參數設定支持功能進行各軸伺服參數的手工設置。

1.4 在線伺服參數優化實驗

建立起完整的系統硬件構架，完成FSSB、主軸和基本伺服參數初始化設置后，系統就可以實現正常工作。為了充分發揮設備的性能，提高設備工作的速度和精度，還要根據數控機床的機械結構特性和產品工藝要求，對伺服參數作進一步優化調整。使用FANUC數控系統的以太網端口，建立計算機與數控系統的通訊，通過使用SERVO GUIDE伺服調試軟件對“電流控制（電流環）”、“速度控制（速度環）”、“位置控制（位置環）”這三個環進行在線調整，使用SERVO GUIDE對從CNC獲得的波形作出分析，以取得和機械特性相關的匹配參數，保證數控機床在高響應、高剛性下穩定工作。

2 實驗項目實施

在實驗項目實施中，要求在工程訓練課程體系下充分發揮現有的設備資源和教學優勢，實現機床操作、機電控制、設備調試各個環節串聯在一起，講解、操作教學一體化。每個環節都有明確目的和凝練的教學資源支撐，深化工程訓練課程體系下數控實習的深度和廣度，激發學生的積極性和主動性。通過對數控設備的 “了解”→“如何使用”→“為什么要這樣使用”→“該如何調整，讓使用效果更好”這四個步驟，讓機電類專業學生對數控技術的學習，從單純的操作深入到結構組成、控制原理的層次。特別是通過對數控伺服技術的學習，對數控設備的設計和構造有了一個清晰的認識，從而對數控技術知識的掌握達到較為深入的程度。實驗學時的安排如下表。

表1 數控伺服技術實驗學時

3 結束語

從工程訓練課程體系的發展出發，充分利用實驗室的數控設備資源和之前技術積累，開發新的實驗教學系統，編寫實驗指導書，將數控機床三維模型建模、專業伺服軟件訓練、數控綜合實驗設備相結合，探索數控伺服技術實驗項目，不僅提升了學生的專業知識和能力，更進一步豐富了工程實踐課程內容，提高了課程的質量。

［1］王雪峰，蔡有杰，王世剛.工程訓練中數控系統實訓指導注意事項解析[J].輕工科技，2014（2）：145-146.

［2］李東華，葛真，尚敬梅.現代工程教育理念指導下的工程訓練教學方法改革與實踐[J].中國現代教育裝備，2011（5）：113-115.

［3］梁焱.本科工程訓練平臺下數控教學模式探討[J].中國現代教育裝備，2010（15）：146-147.

［4］湯燕.中職教育中數控技術的專業構建[J].輕工科技，2013（11）：169-170.

［5］高海燕.工程訓練中心數控教學探討[J].職業時空，2012（3）：93，97.