数控机床装调及技术改造实训设备
一、设备概述：
实训设备要求采用模块化结构， 通过不同的组合， 可完成数控机床的电气装调与系统调试、数控 机床功能部件机械装配与调整、数控机床几何精度检测、数控机床故障诊断与维修、数控机床技 术改造与功能开发及零件加工等实训项目， 可满足企业对这类型人才的需求， 还适合数控机床装 调与技术改造技能大赛、数控装调工的职业技能鉴定。
二、设备组成要求
实训设备要求由电气控制单元、数控加工中心单元、主轴测试台单元三部分组成， 其中实训设备 的三个单元模块要求可以单独进行技能实训与教学， 方便学生学习数控设备维护与维修知识（数 控机床的电气设计、数控机床的安装调试、参数设置、伺服性能优化、数据备份、 PMC 编程、机 床技术改造、功能开发、故障诊断与维修等多种技能的实训） ；能够培养学生了解加工中心主轴 的结构、原理、拆装、主要机械指标的检测以及精度测量（培养学生认识主轴部件的机械结构、 主轴部件的装配、主轴部件的精度测量、主轴振动测试、主轴温升测试、主轴的噪音测试等综合 能力） ；还能够进行机床的机械部件的拆装调整与精度测量。又要求可以整体联机运行， 便于学 生综合学习电气与机床联调后的相关知识，同时还能够学习数控加工编程及零件加工实训。
1、电气控制单元：
电气控制单元要求由数控控制台、数控系统单元、伺服进给单元、机床控制电路单元、变压器单 元、航空接插件单元、三色灯单元、 PLC 实训单元等组成，其中机床控制电路单元、数控系统单 元、伺服进给单元等符合国家标准。
1.1 数控控制台： 要求数控控制台由骨架、侧视窗门、系统安装板、 PLC 信号点测试安装板、驱 动安装板、元器件安装网孔板、元器件辅助安装板、驱动器视窗门、元器件视窗门、变压器安全 防护罩、滚轮。
（1） 骨架外形尺寸≥850mm³800mm³1720mm（长³宽³高）， 包含有顶框、 C 型立柱、内围框、 C 型横档、变压器安装底板。顶框的外形尺寸≥850mm³800mm³60mm（长³宽³高） ，要求采用 ≥2.0mm 厚的冷轧钢板折弯成型，顶框上焊接内围框，内围框两面采用百叶窗的设计。 C 型立柱 采用四根长度≥1680mm， 厚度≥2.0mm 的冷轧钢板折弯成型， C 型折弯设计。内围框两侧采用≥ 2.0mm 的钣金折弯成型， 每侧各附有 3 个≥220mm³60mm 的腰型工艺孔， 内围栏两侧用 5 根≥20mm ³20mm 的方管连接。 C 型立柱上安装有 4 条 C 型横档， 横档采用 2.0mm 厚的钣金折弯而成， 每条 横档的 2 排折边上各冲有 9 个Φ 5 的安装工艺孔， 用于安装扎线支架， 上下两侧各冲有 2 个≥9mm ³15mm 的腰型孔。变压器安装底板的外形尺寸≥850mm³800mm³40mm（长³宽³高） ，采用厚度 为 2.0mm 的钣金折弯而成，底板背面增加 2 条≥770mm³90mm³38mm 加强筋。
（2） 侧视窗门要求有 4 块，分别是外形尺寸≥446mm³631mm³18mm 的视窗门，数量为 1 块； 外 形尺寸≥446mm³596mm³18mm 的视窗门， 数量为 3 块。每种视窗门均采用内部镂空并镶嵌有机玻 璃。
（3） 系统安装板的外形尺寸≥850mm³434mm³24mm， 其上开要求有数控系统、控制子面板 1、控 制子面板 2、斗笠式刀库信号点测试板的安装孔位，方便安装。系统安装板两侧还配备了两个红 色木胶拉手， 既方便设备移动， 同时红色的搭配， 使得设备整体更美观大方。系统安装板安装在 骨架的上半部分，设计成左端固定， 右端向左旋转开关门的形式， 开合程度最大可达 135°，方 便学生检测、维修数控系统和操作面板。
（4） PLC 信号点测试安装板的外形尺寸≥850mm³264mm³24mm， 安装板从左向右， 分别设有手持 式编码器挂钩、触摸屏、开关、指纹模块安装盒、 PLC 信号测试板。
（5） 驱动安装板的外形尺寸≥800mm³604mm³30mm，分别开有驱动电源安装孔、主轴驱动安装 孔、 2 个进给轴驱动安装孔、分离性检测器安装孔、小型驱动安装孔、 2 个 I/O 安装孔、方孔支 架安装孔、工艺走线孔。
（6） 元器件安装网孔板的外形尺寸≥800mm³870mm³30mm，用于安装机床控制电路，网孔板上 有 1428 个Φ 5³15mm 的腰型横孔和 1428 个Φ 5³15mm腰型竖孔，横孔和竖孔呈相间排布。
（7） 元器件辅助安装板要求有 3 块， 分别为外形尺寸≥450mm³120mm³22mm 装的电源组合开关 安板、外形尺寸≥450mm³260mm³57mm 的电源插座安装板、外形尺寸≥450mm³260mm³57mm 的 航空插座安装板。
（8） 驱动器视窗门要求设计成双折页的形式， 使得驱动器视窗门可以向左打开 270°， 将视窗门 可以靠在数控控制台的左侧。驱动器视窗门由两块钣金门构成，分别为主视窗门和辅助视窗门， 主视窗门要求内部镂空并镶嵌有机玻璃， 外形尺寸≥800mm³554mm³24mm， 辅助视窗门的外形尺 寸≥48mm³554mm³28mm， 主视窗门和辅助视窗门之间用两组 6 个自带外螺纹的合页铰链连接而 成。
（9） 元器件视窗门设计要求采用双折页的形式， 使得元器件视窗门可以向左打开 270°， 将视窗 门可以靠在数控控制台的左侧。元器件视窗门由两块钣金门构成， 分别为主视窗门和辅助视窗门， 主视窗门要求内部镂空并镶嵌有机玻璃的的设计， 外形尺寸≥800mm³1294mm³24mm，辅助视窗 门的外形尺寸≥48mm³1294mm³28mm， 主视窗门和辅助视窗门之间用四组 6 个自带外螺纹的合页 铰链连接而成。
（10） 变压器安全防护罩≥850mm³226mm³24mm 的通风板、≥850mm³276mm³24mm 的后固定板、 ≥763mm³540mm³5mm 的上绝缘透明隔板组成。
（11） 滚轮要求采用中型单轴灰色聚丙烯（PP） 轮。要求配置高精度轴承钢轴承及防尘盖。单只 滚轮能够承重≥115kg， 滚轮直径≥75mm， 轮面宽度≥32mm，带有刹车结构。滚轮分别安装在底 板加强筋的四个角上。
1.2 数控系统单元：
要求主要由 0i MF PLUS 数控系统、控制子面板 1、控制子面板 2 组成。数控系统和两块控制面板 镶嵌在≥850mm³434mm³24mm 的系统安装板上。
1.3 伺服进给单元：
伺服进给单元主要由 I/O、伺服放大器、分离型检测器等组成。 I/O、伺服放大器、分离型检测器 安装于≥800mm³604mm³30mm 的驱动安装板上。
1.4 机床控制电路单元：
机床控制电路单元安装于数控控制台上。机床控制电路单元分为强电部分和弱电部分， 分别安装 于≥800mm³870mm³30mm 网孔板上。强电部分设计有剩余电流动作断路器、熔断器、塑料外壳式 断路器等进行安全保护， 在发生漏电、短路、缺相、设备保护电路自动动作； 每个功能（如主轴 功能、冷却功能等） 都通过对应的小型断路器控制。弱电部分由 350W 开关电源、 24V 四组常开四 组常闭启动停止继电器、 24V 两组常开两组常闭急停继电器、 16 位输出八组继电器的继电器板组 成。
机床控制电路单元中配置智能化故障维修系统， 通过串口线与 PC 连接， 通过 PC 上的软件对设备 设置故障， 真实模拟发生的故障。
安全防护罩， 要求将机床控制电路单元置于其中， 安全防护罩的四周设计有机玻璃的形式， 在防 护罩的正面要求开一扇可开闭的有机玻璃门。
1.5 变压器单元：
变压器单元要求安装于≥850mm³800mm³40mm 的喷塑安装板上， 要求由AC380V/AC220V 的三相伺 服变压器、 AC380V/AC220V/AC110V 的控制变压器、电抗器、滤波器、控制总电的交流接触器和接 地端子组成。
1.6 航空接插件单元：
要求航空接插件单元套与机床端进行连接，进行电气控制单元与数控加工中心单元联调。
1.7 三色灯单元：
要求安装三色（红色、黄色、绿色） 警示灯， 能真实反应出系统所处的状态（红色： 机床报警状 态；黄色： 机床待机状态；绿色：机床工作状态） 。
1.8 PLC 实训单元
PLC 实训单元要求预留有能够新增元器件的区域， 能够根据需要进行增加设计所用的元器件，该 区域的电源与系统电源需隔离， 预留外围辅助设备的输入输出引出端， 可实现通电测试功能， 可 用于进行数控机床电气设计与安装。
2、数控加工中心单元：
数控加工中心单元要求由立式数控加工中心光机单元、刀库单元、加工中心主轴单元、润滑单元、 打刀缸单元、航空接插件单元、防护等组成。
2.1 立式数控加工中心光机单元：
要求为一台 X、Y、Z 伺服电机控制的立式加工中心机床， 主轴为伺服主轴电机驱动。底座、滑座、 工作台、立柱、主轴箱等主要基础件要求采用铸铁结构， 在底座的内部分布着的加强筋， 滑座为 箱体式结构；基础件要求采用树脂砂造型。 X、Y、Z 向导轨均为直线导轨， 配合自动润滑， 实现
机床的高速运动； 机床具有 X、Y、Z 三个数控进给轴， 三轴电机均为交流伺服电机， 伺服电机带 有高精度脉冲编码器。 X、Y、Z 三轴电机经联轴节直接带动滚珠丝杠（滚珠丝杠副采用双螺母预 紧） ，机床的 X、Y、Z 三个坐标轴均可进行快速运动， 并完成各坐标的自动、精确定位。工件在 一次装夹后可完成钻、扩、铰、攻丝、铣削、镗孔等多道工序的加工。 X、Y、Z 三个方向导轨、 丝杠采用密闭防护， 保证丝杠及导轨的清洁， 确保机床的传动及运动精度。
2.2 刀库单元：
要求采用斗笠式刀库。
2.3 加工中心主轴单元：
要求主轴单元转速可达 10000rpm 以上。
2.4 润滑单元：
要求采用集中自动润滑装置，定时、定量的自动间歇式润滑。
2.5 打刀缸单元：
要求打刀缸单元的上部是气缸， 下部是液压缸。液压缸与油杯相通， 液压缸底部为压杆回程气缸。
2.6 航空接插件单元：
要求用于电气控制单元与数控加工中心单元的联调。
2.7 防护单元：
要求机床防护为全闭式外防护， 能够有效防止切屑飞出机床外。
3、主轴测试台单元：
单元要求由主轴安装单元、机械拆装实训台组成。
3.1 主轴安装单元
设备要求够让学生在拆装加工中心主轴的同时了解主轴的内部机械结构,并在安装过程中能对主 轴各部件间的精度进行检测， 主轴安装完成后， 还可以安装主轴检具， 通过检具对主轴其他精度 进行检测； 该设备还能够让学生进行设备保养， 让学生养成对设备勤保养的习惯， 从而增加设备 的使用寿命，主轴机械部件要求采用 BT40 的加工中心主轴，适配有前后轴承、松拉刀机构， 主 轴与电动机采用联轴节的形式直连。
3.2 机械拆装实训台
要求配置有方型网孔板。桌面上要求配置主轴安装架，安装架内要求安装一台三相异步电动机， 当主轴机械部件安装完成后放置在安装架上与三相异步电动机以联轴节的形式直连。实训台要求 配备有电气控制箱， 箱内带有变频器， 用于驱动机械拆装实训台上的三相异步电动机， 带动主轴 旋转。
4、电气设计模块
设备要求可根据实现功能要求， 绘制原理图。自主选用不同规格元器件进行电路设计， 实现所需 功能。电气设计模块上配置有变频主轴模拟量，测头功能连接线， 方便使用。
