数控机床维修实训设备改造的探究

　　摘 要：随着工业4.0的快速发展，传统的制造设备逐渐被以高档数控设备所替代，机床的维护与维修人才出现很大的人才需求。职业类院校专业设置需紧贴社会的岗位需求，近几年各大院校开设数控机床维修与装调专业，培养数控机床故障诊断与维修方面的专业人才。为合理有效利用数控车床，满足数控、机电专业学生的教学需求，提升学生动手能力和解决实际问题，从而提出对数控维修实训设备改造的几点思考，使之能够满足数控车床维修实训设备的要求。

　　关键词：数控车床 面板布局设计 电气控制改造 故障点设计

　　1 数控车床维修實训设备面板布局设计的研究

　　数控车床维修实训设备面板主要包括机床电气控制模块、数控装置信号接口、主轴变频器控制模块、进给伺服驱动模块、PLC控制模块，将各个模块分区布局，本着结构系统紧凑、美观简洁的原则进行布局设计。各模块名称及功能如下。

　　1.1 机床电气控制模块

　　机床电气控制模块包括了数控机床上电过程的电气控制原理图与各元器件的型号与功能，直观展示数控系统、主轴变频器、进给伺服驱动器和照明、排风等控制原理。

　　1.2 数控装置模块

　　数控装置模块主要为系统信号的输入输出端子。包括了主轴变频器、进给伺服驱动器、PLC模块、反馈等系统信号控制。可进行检测端子信号是否正常，并根据数控系统控制原理进行通信。

　　1.3 故障设置模块

　　该模块为故障设置区，采用隐蔽式安装，教师可通过故障按钮的通断来设置机床故障来考核学生维修知识的掌握程度。

　　1.4 PLC输入输出模块

　　将PLC 模块的输入输出端子排列到面板上，并将24V电源连接通断开关，通过开关控制输入信号，观察输出端子的变化以及数控系统内状态的变化。

　　1.5 主轴控制模块

　　主轴控制模块包括了变频器电压输入端子、电压输出端子、脉冲信号端子、速度控制端子等，采用香蕉接线柱布置在面板上，便于学生检测与排除信号故障。

　　1.6 进给驱动模块

　　主要包括了X、Z伺服驱动器以及各端子接口的布局，并展示伺服驱动器原理图与各端口的功能。

　　2 数控车床维修实训设备电气控制模块设计

　　2.1 维修实训实训设备主电路方案

　　实训设备强电控制主要有变频器输入电压控制、刀架电机控制、冷却电机控制、伺服驱动器电压输入控制、变压器、稳压电源电压输入控制等。电路保护采用了断路器、熔断器、空气开关的多重保护，接触器的三个主触点均连接了灭弧器，保护接触器不被频繁通断而烧坏。

　　2.2 维修实训设备控制电路设计

　　实训设备控制电路设计接触器 KM3、KM4、KM5、KM6线圈通过继电器K3、K4、K5、K6分别控制，实现对主轴、冷却液、刀架电机、伺服驱动主电路的控制。交流接触器主触点与线圈采用灭弧器保护触点。

　　3 故障点设计的研究

　　设计故障点的关键要符合实际应用中的普遍性和可行性，通过调研企业车间中常出现的机床故障，设计以下故障点。

　　3.1 电气部分故障点设置

　　电气部分故障设置为暗设置，故障开关放在试验台背面的电气柜中，共五个故障点，分别为变压器故障、主轴不能运行故障、系统无法启动故障、X轴不能运行故障、排风扇不能运行故障。

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