基于802S系統數控實訓設備的研制

龔秋生

摘要：數控維修高技能人才的培養離不開專業的實驗設備，因此開發具有自身特點、實用的實驗臺就有很現實的意義。本文以一種簡易型數控維修設備開發為例，從開發思路、電氣控制設計等多方面進行了經驗論述，希望能為從事數控維修教學人員和實驗設備研發人員提供借鑒。

關鍵詞：802S數控系統;實驗設備的研制;教學實踐

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2020）05-0211-01

通過企業調研了解到，社會上對數控設備維修和維護人員的需求量激增，為了更好的跟企業接軌，同時滿足學生多元化學習的需求，我們有針對性地開發實驗臺并配套實驗項目，有效改善了教學條件。

1實驗臺開發的思路

本著“強化教師，練會學生”、“側重電氣控制，簡化機械本體”和“便于使用”的大原則，由師生共同開發實驗臺。整個開發過程按照充分調研→反復研討、論證→最后確定和優化方案的思路進行。

（1）結合教學實際列出實驗設備需具備的主要功能;（2）選擇典型數控系統和各進給軸、主軸的控制方式，進行控制電路的初步設計并對核心部件和控制電路板進行初步布局;（3）對實驗臺的整體機械框架進行構思和設計;（4）對電路進行搭建和優化并進行系統聯調。

2電氣控制部分設計

結合實驗功能要求，選擇市場廣泛應用的西門子802S數控系統作為數控維修實驗臺的控制核心，采用步進驅動器+步進電機的控制模實現x、Y、z三個進給軸的控制，采用變頻器+三相異步電動機+編碼器反饋的控制模式實現主軸控制;結合控制功能的需要，設計控制部分電氣原理圖和接線圖，并選購配套的電氣元器件進行控制電路的搭建。經過設計確定主要電氣控制部分框圖如圖1所示，選擇的主要控制部件明細見表1。

3機械結構的設計

機械結構設計主要考慮實驗方便、可移動、系統易更換、安全及防塵等方面的因素，結合實驗臺所需數控系統、控制元件、電機等器件的重量、占用空間和整體布局，綜合其實用性和楊心部件的可更換性進行系統設計。

（1）為了簡化機械本體結構，采取開放的實驗臺形式，選用鋁型材搭建整體框架，把數控系統、步進驅動器、變頻器、電機及控制電路元器件合理布局在框架上;（2）考慮實驗設備經常需要移動位置，在機械結構的底部安裝轉向輪（帶鎖緊功能），有效提高實驗臺的可移動性和到位后的固定性，增強實用性;（3）考慮數控系統、整體的控制電路易拆卸和更換的因素，把數控系統和電路配電盤做成掛式結構;（4）兼顧安全性和防塵設計，在實驗臺框架的槽中安裝易拆卸的透明擋板。

經過系統設計，運用三維造型軟件完成機械結構的三維造型并運用ANSYS軟件進行有效的機械結構強度和剛度有限元分析，優化改進后確定最終結構。

4實驗臺的調試

完成實驗臺機械結構的搭建和電氣控制電路的連接后，運用SimoComU軟件設定各種參數，并對數控系統、控制電路和各軸電機進行單機和綜合調試，最終保證實驗臺的正常運行，調試完成的實驗臺如圖2。

5教學實踐

本實驗臺已經研制成功，并開展了相應實驗項目的實訓，有效的提升了學生相關的技術和技能，整體效果良好，為數控維修專業學生能夠更好的跟企業實際對接提供了有力的保障，本次開發是一次有益的嘗試，為學校在數控機床改造升級過程中有效利用現有資源進行數控實訓設備開發提供了經驗借鑒。