一、常用数控实验实训设备的类型
1.基本型：这种形式的数控维修实训设备的机械部分进行了简化,但是数控部分与实际的数控系统基本相同,主要体现在实验实训设备的端子、配置、连接电缆、外形视觉上等与实际的数控设备基本相同,这主要是体现*接触工程实际的思想。如南京日上数控实训设备。
2.改装型：这种形式的数控维修实训设备的机械部分进行了简化，数控系统的布线形式与实际的数控系统有所不同，系统的电器元件布置在一个实验面板上，学生通过面板上的插接孔，连接导线完成实验实训项目。如天煌仪教数控实训设备。
以上类型，各有优缺点，使用时都有不尽人意的地方，说明对系统进行优化的一些方案。该系统采用的是华中世纪星数控装置，属于基本型，其数控系统的前视图见图1。从图可以看出，其实质是将一台实际数控机床的控制部分展开了，因采用了工程中应用的元件，较真实的体现了实际应用，但是在实际教学中，该系统的主要问题有：故障设置麻烦，经常的拆卸端子，使端子的螺丝损毁，另外，用电缆连接的各种信号线根本无法测量，也无法设故障等问题，在应用中，我们进行了一些优化工作，使得更好的适合于教学。
二、数控维修设备优化设计方案
不管是那一种数维修实训设备，在设计时应进行优化设计，使得数控实训设备*胜任教学要求。
1.维修实训设备要符合人机工效学
数控装置的显示器与键盘以及机床操作面板的高度要设计好，是高度可调的，以便于调试维修与操作，一般实训时学生是站立的，根据男女生身高的差别，高度应在1.65米左右，这样，观察与操作都比较方便，因为对系统的操作绝大多数是通过显示器与键盘实现，所以不能忽视这个环节，否则容易使得学生疲劳，或看不清楚等原因使得教学效果下降。显示要清晰，颜色要鲜明,尽量少用偏灰、偏淡的颜色,各种示意图形要清楚明了,手不容易触及的部分不设或少设测量点等。
2.真实性
尽量保持真实，这便于学生*接触工程实际，体现“工程环境”理念，整个装置尽量真实体现工程应用，所用的器件尽量是工程中实际应用的，装置中的器件主要有：机械部件、气动元件、可编程控制器、各种传感器件、仪表、变频器、交流伺服电机、步进电机等。当然,教学实验实训设备不可能与实际*相同，但是这个原则是要遵循的。
3.安全性
安全主要包括人身安全与设备安全。电源尽量要通过隔离变压器供电，采用三相交流低压电机，确保人身安全。裸露的高压端子要做好警示，防护等工作。另外，在数控装置与键盘的下部不要安放伺服装置(伺服装置较高)，否则在操作时容易碰上信号线或裸露的电力线，造成不必要的麻烦。紧急停止按钮必须保证手易触及的地方。电缆走线若不架空铺设，从地上走线时，要妥善处理，不能出现漏电，或将人绊倒等事故的发生。设备对电机转速、转矩和机械功率等参数进行显示的仪表要有防错线功能，以免接错线时，将仪表烧毁，但同时，这些仪表也必须要具备，以便于学生观察当前操作结果，出现意外时，也能及时发现。
4.硬件线路故障设置功能
电气控制线路因工业现场的振动和噪声经常出现插头的松动，因反复的动作使得导线的折断，所以断线故障数控系统是常见的故障，因此对断线故障的诊断与学习是数控实训的主要项目，为了达到这个目的，我们将主要的线路设置通断开关，教师在实训期间可以设置任意预知的故障，培养学生故障的分析能力或考察学生学习的效果，根据数控机床常见的故障类别进行识别对哪些导线设置开关，哪些不设。数控系统中归零问题是比较常见的，而归零问题主要与编码器有关，因此对旋转编码器的＋5电源线，地线，pa，pb，pc线分别设置开关，这里要注意，旋转编码器的信号线在实际使用时厂家不允许通过端子或插头转接的，但是当通断开关的接触电阻很小时(一般小于0.09欧姆)，在教学情况下其影响可以忽略。其它的需设置开关的信号线主要有：主轴速度控制有关的主轴模拟信号线，急停信号线,psm模块与mcc相连的控制线，24伏的控制电源线，伺服系统的模拟指令输出信号线outa，指令脉冲输出线cp＋，cp-，指令方向输出线dir，＋5v，a，b,c编码器反馈线。进给与主轴伺服的使能线是伺服系统工作的重要控制线，对其应设置通断开关，让学生学习使能线的作用。但是有些线不能设置通断开关如串行通信线，因为信号的共地问题会引起芯片的烧毁，又如输出继电器的浪涌冲击二极管。还有系统的接大地的导线不能断，电机的热保护线、电机电源线不要设置开关，许多的系统有的故障检测线，这些信号线一般不设开关。
5.具有软故障设置功能
数控系统是一个复杂的系统，通过硬件开关的设置可以设置较多的故障现象，以便于教学，但是数控的参数错误、plc程序错误等只能通过软件设置功能实现。软件故障的设置可以由教师手动设置，也可以通过软件自动设置，实际应用中，灵活掌握。
6.设置测量点
维修时经常需要测量数控装置和伺服装置的某些参数，如信号波形、电压、电流等，为了便于测量，应设置一些测量点，测量点的设置应满足易测量，且具有典型性。在数控装置内部电路上已设置了许多的测量点，在设计设备时，要使得这些测量点便于学生测量。在现有的数控实训实验设备中，很少考虑测量点的设置，使得教学时，这项任务无法实现。
7.系统可方便拆卸
为了让同学了解数控装置、伺服系统、电源模块的内部电路结构,在设计时要对这些装置进行处理，使其装卸方便,便于学生观察、测量、学习。因为有些部件对维修者而言是非常重要的,例如ram的电池的更换,易损的电力电子器件(如gtr，igbt)的更换等,这就要求,数控装置与伺服装置能比较容易的拆卸。输入输出端子板上经常需要接线,对于螺丝等易损部分要特别设计。各种继电器接头、各种按钮开关接头、电磁阀电控接口等应设计成可插拔的,在进行实训时方便插拔连接,这一点非常重要。目前,许多的维修实训设备中不能对装置进行拆卸,使得学生不了解装置的电路结构,达不到教学的任务。8.提供全开放端子接口
必要的线要通过端子进行转接，增加了接线端子，学生可在上面进行电气装配的实操，信号的测量，故障的设定等。
9.直观性
若条件许可，尽可能的在实训设备控制面板上绘制整个电气系统的原理图，便于学生学习与实际操作。10.智能考核功能
设备可以具备自动设障、自动清障、自动评分、成绩统计等功能，能设置不同类型的独立故障和更多复合故障，真实呈现故障的多样性。还可以通过网络连接进行数控技术的考核，这样能大大减轻教师故障设定、评分、统计等工作量。
三、结束语
通过对数控维修实验实训设备的优化设计，使其满足教学的要求，这对于将要配置该设备的学校的招标技术人员给以参考,更重要的是对于数控设备生产厂家有一个了解教学的实际需求,生产出更加符合要求的产品。
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