基于802S系统数控实训设备的研制

龚秋生

摘要：数控维修高技能人才的培养离不开专业的实验设备，因此开发具有自身特点、实用的实验台就有很现实的意义。本文以一种简易型数控维修设备开发为例，从开发思路、电气控制设计等多方面进行了经验论述，希望能为从事数控维修教学人员和实验设备研发人员提供借鉴。

关键词：802S数控系统;实验设备的研制;教学实践

中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2020）05-0211-01

通过企业调研了解到，社会上对数控设备维修和维护人员的需求量激增，为了更好的跟企业接轨，同时满足学生多元化学习的需求，我们有针对性地开发实验台并配套实验项目，有效改善了教学条件。

1实验台开发的思路

本着“强化教师，练会学生”、“侧重电气控制，简化机械本体”和“便于使用”的大原则，由师生共同开发实验台。整个开发过程按照充分调研→反复研讨、论证→最后确定和优化方案的思路进行。

（1）结合教学实际列出实验设备需具备的主要功能;（2）选择典型数控系统和各进给轴、主轴的控制方式，进行控制电路的初步设计并对核心部件和控制电路板进行初步布局;（3）对实验台的整体机械框架进行构思和设计;（4）对电路进行搭建和优化并进行系统联调。

2电气控制部分设计

结合实验功能要求，选择市场广泛应用的西门子802S数控系统作为数控维修实验台的控制核心，采用步进驱动器+步进电机的控制模实现x、Y、z三个进给轴的控制，采用变频器+三相异步电动机+编码器反馈的控制模式实现主轴控制;结合控制功能的需要，设计控制部分电气原理图和接线图，并选购配套的电气元器件进行控制电路的搭建。经过设计确定主要电气控制部分框图如图1所示，选择的主要控制部件明细见表1。

3机械结构的设计

机械结构设计主要考虑实验方便、可移动、系统易更换、安全及防尘等方面的因素，结合实验台所需数控系统、控制元件、电机等器件的重量、占用空间和整体布局，综合其实用性和杨心部件的可更换性进行系统设计。

（1）为了简化机械本体结构，采取开放的实验台形式，选用铝型材搭建整体框架，把数控系统、步进驱动器、变频器、电机及控制电路元器件合理布局在框架上;（2）考虑实验设备经常需要移动位置，在机械结构的底部安装转向轮（带锁紧功能），有效提高实验台的可移动性和到位后的固定性，增强实用性;（3）考虑数控系统、整体的控制电路易拆卸和更换的因素，把数控系统和电路配电盘做成挂式结构;（4）兼顾安全性和防尘设计，在实验台框架的槽中安装易拆卸的透明挡板。

经过系统设计，运用三维造型软件完成机械结构的三维造型并运用ANSYS软件进行有效的机械结构强度和刚度有限元分析，优化改进后确定最终结构。

4实验台的调试

完成实验台机械结构的搭建和电气控制电路的连接后，运用SimoComU軟件设定各种参数，并对数控系统、控制电路和各轴电机进行单机和综合调试，最终保证实验台的正常运行，调试完成的实验台如图2。

5教学实践

本实验台已经研制成功，并开展了相应实验项目的实训，有效的提升了学生相关的技术和技能，整体效果良好，为数控维修专业学生能够更好的跟企业实际对接提供了有力的保障，本次开发是一次有益的尝试，为学校在数控机床改造升级过程中有效利用现有资源进行数控实训设备开发提供了经验借鉴。