數控系統硬件連接實踐教學改革探索

張延杰

摘要：數控機床是高度自動化的機電一體化設備，是先進裝備制造業的主流設備，了解其硬件組成、綜合連接及電氣控制系統顯得尤其重要。以亞龍YL-558型0i mate TD/MD數控機床實訓設備為例，淺談硬件連接實踐教學及改革方法。

關鍵詞：數控機床;硬件連接;實踐教學;改革

0? 引言

數控機床是數字控制機床的簡稱，一般由主機、數控裝置、伺服驅動裝置及輔助裝置等構成，集機械制造、自動化、計算機、光電等技術于一體，具有精度高、適應性強、自動化程度高、可靠性高等優點。亞龍YL-558型0i mate TD/MD數控機床實訓設備采用FANUC數控系統，是根據數控機床制造企業與使用企業的崗位設置以及數控裝調維修工的職業技能崗位要求進行研發制造的，主要由數控控制臺、數控系統、PMC單元、伺服進給單元、機床電氣控制系統、伺服變壓器和實訓考核系統等組成，可進行數控機床硬件連接與電氣裝調、數控機床機械裝調、數控機床的參數調試、PMC編程等實訓項目。YL-558型0i mate TD/MD硬件連接關系著機床能否正常工作，掌握數控機床硬件連接對機床故障診斷和維修起著非常重要的作用，因此硬件連接部分的實踐教學及效果顯得尤為重要。

1? 數控機床硬件連接實踐教學內容

數控機床硬件連接的實踐操作性很強，對學生的動手能力、理解能力、理實結合能力要求較高，但是學生的基礎薄弱，主動性欠缺，因此在教學中可通過細化實訓項目，逐步深入訓練，加強管理，提升教學效果。將硬件連接分為YL-558型0i mate TD/MD機床硬件認知、數控系統硬件綜合連接、機床電氣控制系統連接三個項目，由淺入深進行教學。

1.1 YL-558型0i mate TD/MD機床硬件認知

YL-558型0i mate TD/MD屬于功能精簡型數控機床，硬件主要包括一體型伺服放大器、I/O模塊、數控系統主板、伺服電機、主軸電機、MDI面板及操作面板等，要求會查詢各個硬件的型號規格，根據查得的型號規格查閱資料理解其結構、功能，如根據數控銑床伺服放大器上的銘牌得到其型號為βiSVSP20/20/40-11，那么就要知道L軸、M軸、N軸的最大電流是20A、20A、40A，主軸額定輸出功率11kW。同時要掌握硬件上接口的含義，以YL-558型0i mate MD數控銑床一體型伺服放大器為例，其接口及含義如表1所示。車床和銑床硬件配備基本一致，但是伺服軸、操作面板結構和布局、伺服放大器型號和結構等不同之處需要特別注意。

1.2 數控系統硬件綜合連接

數控系統硬件綜合連接主要指數控機床各個硬件之間的連接，YL-558型0i mate-D系列數控車床和數控銑床的結構和功能不同，因此在硬件連接上也有所差異。在掌握了硬件接口含義后，可根據功能進行綜合連接，比如機床采用的是串行主軸，數控機床主板上的串行主軸接口JA41連接到伺服放大器上JA7B接口，實現數據的傳送。車床和銑床的硬件綜合連接有很大相似性，應歸納總結歸納兩者之間的相似或相同點，再根據車床和銑床硬件綜合連接不同之處進行重點強調，如I/O模塊上的CB104-CB107的連接。數控銑床的硬件綜合連接如圖1所示。

1.3 機床電氣控制系統的連接

數控機床的電氣控制系統連接是機床硬件連接的重要組成部分，主要內容包括電氣線路板上電器元件的功能和連接方法、YL-558型0i mate TD/MD電氣原理圖的識讀、主電路、控制電路、PMC控制電路及一體化伺服驅動控制電路等。由于線路連接較為復雜，因此將電氣原理圖按照機床的功能要求進行分解，如將伺服主電源控制線路、系統啟動控制線路、急停控制線路、MCC控制線路等控制部分從機床整體電氣線路中分離出來，如遇到機床出現線路連接故障，可針對出現故障現象有目的性地查找相應線路進行診斷，進而將故障解除，使機床恢復正常。主電源控制線路如圖2所示。

2? 硬件連接教學方法的改革

在硬件連接整體教學過程中堅持“理實并重，學以致用”的原則，依據數控機床裝調、維修、技術改造等方面的要求，將理論與實踐相結合，增強學生的動手能力和學習能力。目前基本上采用項目教學法、任務驅動法等教學方法，以任務為載體、學生為主體、教師主導的方式激發學生學習興趣、主動性和積極性，培養學生嚴謹的思維能力以及遇到問題時沉著冷靜分析問題和解決問題的能力。如果在教學中沒有相應的設備進行實操學習，那么相關的課程學習就是紙上談兵;如果設備較少，學生較多就會導致部分學生學習效果不理想或者教學進度受到影響，因此采用新的方法學習數控機床硬件綜合連接十分有必要。

數控機床硬件連接教學可以采用虛擬仿真技術，即用一個系統模仿機床硬件綜合連接和電氣控制，在計算機上就可以進行學習，這樣就可以解決沒有設備或者設備不足的情況。目前LabVIEW是一個非常成功的虛擬儀器系統開發平臺，可以用LabVIEW軟件開發出YL-558型0i mate-D系列數控機床硬件連接實訓系統，進行實訓操作的模擬。

YL-558型0i mate系列數控機床實訓系統可設計為硬件功能認知模塊、硬件虛擬連接練習模塊、電氣線路虛擬接線練習模塊三個模塊，可以進行機床的硬件模塊的功能和接口含義的學習、硬件虛擬綜合連接練習、電氣線路虛擬接線練習。將實訓系統用于“數控機床連接與調試技術”、“機床電氣控制實訓”等課程的理論與實踐教學中，可豐富教學方法，提升教學效果。

采用YL-558型0i mate系列數控機床硬件連接實訓系統進行教學有以下優勢：

①減少實訓設備損壞，解決學生頻繁拆接實訓設備接線對YL-558型0i mate TD數控車床、0i mate MD數控銑床設備造成的各類機械、電氣故障問題，如線路接觸不良、電氣元件容易損壞、短路等問題。②學生可以比對現用設備完成硬件模塊功能、硬件虛擬連接、電氣線路虛擬接線的實訓項目，解決學生認識YL-558型0i mate-D系列數控機床硬件連接不直觀、不到位的問題。③提升虛擬仿真實訓條件，解決設備不足的問題，同時可以進行遠程指導學習。④利用虛擬仿真實訓系統進行教學，通過友好的人機交互界面，操作練習真實感強、安全性高、互動性好，可反復練習，加深對實訓內容的理解。

虛擬仿真技術的應用是現代教學發展的趨勢，數控機床也是先進裝備制造業的主流設備，將虛擬仿真技術用于數控機床的硬件連接是教學改革的重要一步，促使學生學習方式和教學方式發生改變，并推進了信息化教學的發展。

3? 結語

數控機床硬件連接正確是機床正常工作的前提條件，為機床參數調試和PMC編程的順利進行奠定了基礎，也是數控機床裝調與技術改造賽項的重點考核內容，因此本部分學習十分重要。采用虛擬仿真實訓系統進行機床硬件連接的學習，可以將仿真系統和現有設備實現無縫對接，改變傳統教學方式，促進教學效果的提升。

參考文獻：

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[3]亞龍.亞龍YL-558型0i mate TD數控車床實訓設備實訓指導手冊[S].

[4]B-64305CM/01. FANUC Series 0i-MODEL D/FANUC Series 0i Mate-MODEL D連接說明書[S].