教學數控綜合實訓設備的研發分析

教學數控綜合實訓設備,數控綜合實訓裝置,數控綜合實訓臺是為迅速解決裝備制造業技能操作人員短缺，學生不能很快適應企業需求，教學與生產脫節而研發的教學、生產兩用數控設備。企業自動化程度的提高，對工件加工要求的提高，使企業數控設備迅速普及，設備的技能操作人員出現了嚴重短缺、斷檔的現象，制約了經濟的發展，成為社會關注的對象。沈陽市裝備制造工程學校為適合職業教育特點，適應企業數控設備的現狀，開發出不僅適用于專業職業學校的教學，也適用于社會職能部門的各種職業培訓、職業考評、職業鑒定及企業對各工種技能操作人員的培訓和考評的高科技、高質量、高性質的適用性數控綜合實訓臺。數控綜合實訓臺在設計上運用現代設計理論，使用AotuCAD、SolidWork、Protel 等計算機軟件，整個設計中體現了模塊化設計、網絡設計、程序設計理念。教學上，數控綜合實訓臺體現網絡教學、動態教學、課件教學、虛實教學相結合的優點。深入淺出，既直觀又容易掌握。對加快培養高素質技能人才，提高技能操作水平有著不可替代的優勢。
教學數控綜合實訓設備,數控綜合實訓裝置,數控綜合實訓臺適用于機械、機電、電器、數控等專業的教學，對各專業既有針對性又有全局性，有利于學生的宏觀了解、專業精進；有利于培養學生的邏輯思維、創造性思維；有利于學生適應企業所需，快速進入角色，成為企業需要的操作者。
一、特點
教學數控綜合實訓設備,數控綜合實訓裝置,數控綜合實訓臺的特點是直觀、明了、方便教學。數控綜合實訓臺分成機械、電器兩大部分。機械部分保持完整，保證加工精度，可靠工作；從經濟與安全、節約材料和能源考慮，將機械部分的尺寸縮小、改善防護、減少功耗。電器部分改變以往原理與配線相脫離的方式，采用模塊式結構，分成電源、系統、接口、伺服、主軸、刀臺幾大模塊，模塊中原理與接線相對應，將機床中以往為了安全而封閉的電氣控制部分，都展現到實訓臺的臺面上，各模塊之間既獨立又相互聯系。工作時各模塊上對應原理圖顯示工作狀態的關鍵接點，安裝在實訓臺面板上。學生在學習的過程中既能直觀地看到由各種電器元件與機械動作的相互關系，又能方便地通過原理圖分析、測量各測試點，了解對應機械動作電器原件的工作狀態。
技能教學一直是職業教育的一個“瓶頸”，如何適應企業的需求，如何使學生學有所用，使教學與企業需求有機結合起來，是一個很現實的問題。怎樣能適合企業的需求，從教學自然過渡到生產，依照這種思想數控綜合實訓臺研發成功。數控綜合實訓臺一方面擴大了學生視野范圍，增強了直觀性，便于感性認識；另一方面，教學數控綜合實訓設備,數控綜合實訓裝置,數控綜合實訓臺還是個網絡設備，各設備間組成一個網絡，資源共享，方便交流。老師在教師機上授課，學生在相應學生機上向老師學習，并與身邊的設備相對應，做到眼、耳、手齊到位。實訓臺還設置了故障設置系統、考核系統，可對學生故障排除能力、操作能力、編程能力、綜合能力進行全面的考核，激發學生的求知欲望，提高學生的期望值，改善教學效果。另外實訓臺配備了教學用課件，通過形象教學、趣味教學、網絡教學，培養學生的學習興趣和認知能力。
二、原理與模塊
2.1 原理
CNC 技術現今已是成熟的技術。數控綜合實訓臺執行國家原機械工業部技術標準：JB/T8324，2-1996；電氣標準執行：GB5226，1-2002；防護標準執行：GB15760-1995。在產品設計中運用了現代設計理論。電器主體部分采用質量可靠度高的FANUC—0i—Mate—TC系統及配套的伺服、主軸、編碼器。電器元件在確定結構、工作條件、所需動力后，計算出工作電流，選擇相適應的相關原器件保證設備的安全、可靠運行。機械結構設計上使用Solidwork 計算機軟件立體設計，平面組成采用AutoCAD 計算機軟件，電路板應用Protel 計算機軟件，保證了各部分準確性，也保證了數控綜合實訓臺的可靠安全。
2.2 模塊
教學數控綜合實訓設備,數控綜合實訓裝置,數控綜合實訓臺的中心就是實訓臺，在實訓臺上以模塊的形式展示了數控機床的電器部分。除系統和操作板在床身上外，機床的電源部分、接口部分、伺服部分、主軸部分、刀臺部分、計算機部分及系統和操作面板的測試點都在實訓臺面板上，如圖1。
2.2.1 電源
電源是數控綜合實訓臺工作能量的源泉，數控綜合實訓臺采用三相380V 電源，通過開關接入，經分開關，為24V 直流電源提供能量；為110V 交流控制電源提供能量；為伺服控制器、變頻器提供220V 工作電源；為冷卻電機、刀臺電機運轉提供380V 動力電源。按照各開關的上電順序實訓臺配備相應的動畫課件，使學生在直觀、形象、趣味的學習過程中掌握知識。各開關需測量的部位在臺面上給出了測試點，方便了解設備的通電狀況及設備在運行中要注意的問題。
2.2.2 數控系統
CNC 系統采用FANUC-oi-Mate-TC 系統，該系統穩定、安全、可靠、技術先進。系統在自動、編輯、MDI、JOG、工作狀態時都可進行故障設置，考核學生對設備的掌握程度。工作時各種狀態下關鍵點的電位，在實訓臺的測試點上可方便地進行測量，便于學生比較、分析系統的工作狀態。
2.2.3 接口部分
接口部分是CNC 系統控制信號，與現場執行元件的橋梁，它將系統發出的信號轉化成執行元件的動作，并把現場的狀態及輸入設備錄入情況轉送到系統，供系統分析、運算發出合適的指令信號。在數控綜合實訓臺接口模塊中，可看到各控制繼電器的動作，了解設備的工作狀態。
2.2.4 主軸變頻器
主軸變頻器是控制主軸電機運轉的電器元件，變頻器通過頻率的變化調整，控制電機的轉速。它接受來自系統的控制信號，對主軸電機發出正轉、反轉、停止的指令信號。數控綜合實訓臺變頻模塊上設計了主軸的正轉、反轉、停止的故障設置方法。
2.2.5 伺服控制器
伺服控制器是按照數控系統的信號，控制伺服電機工作的電器元件，設有X 軸和Z 軸兩個伺服控制器，分別控制刀具在X 軸和Z 軸方向加工的進給運動。對伺服系統設計了X 軸、Z 軸、正進給、負進給、手動進給等幾項故障設置。
2.2.6 旋轉刀臺
旋轉刀臺是機床加工中，根據不同的要求，不同的材料，提供不同的刀具。旋轉刀臺上裝有4 把不同的加工刀具，通過電機旋轉到達不同的位置取得不同的刀具，滿足不同的加工要求。此部分我們也設計了轉動、鎖緊等幾種故障設置。
以上是對數控綜合實訓臺組成模塊的介紹，各模塊間既獨立，又相互制約，形成了完整的數控綜合實訓臺。
3、數控綜合實訓臺在職業教育中的優勢
3.1 空間優勢
教學數控綜合實訓設備,數控綜合實訓裝置,數控綜合實訓臺將設備的控制部分完全展現在了實訓臺的臺面上，方便了教師講解，以及學生的直觀觀察，增加了感性認識，有利于深入淺出地進行教學。
3.2 網絡優勢
教學數控綜合實訓設備,數控綜合實訓裝置,數控綜合實訓臺是網絡設備，老師在教師機上給學生講課，學生在相應學生機上學習，并進行模擬。老師可對各學生機上同學的操作情況進行指導，改正錯誤。實訓臺的故障設置系統、電腦自動考評系統考核學生對設備的了解程度，使老師了解學生放手施教。數控綜合實訓臺實現了學生同時操作，還解決了師資不足的問題。
3.3 課件教學
采用了計算機網絡教學，老師通過教師機在電腦上授課，學生在學生機上學習。就可把教學內容作成形象的教學課件，這樣既直觀又能增加學生的學習興趣，使學生在趣味中學習，提高教學質量。
4、結束語
教學數控綜合實訓設備,數控綜合實訓裝置,數控綜合實訓臺是職業教育教學體系結合企業現狀，研制開發的集教學、生產兩大功用的數控設備。教學中能發揮方便、直觀、形象、趣味的優勢，生產中又是高精度的加工設備，使學生在虛擬中學習，實際中操作，虛實相結合達到學習的目的。數控綜合實訓臺的形象教學、趣味教學，虛實相結合的教學方式，必將在職業教育中大放異彩，培養出更多適合社會需求的技能操作者，從而成為職業教育的“新寵”。

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