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数字制造技术实验室,数控加工中心,数控机床四合一电气控制实验系

涵盖机械设计制造及自动化等专业所涉及的数控铣削加工技术和数控车削加工技术等多门加工技能实验课程。目前承担机械工艺技术等五个专业的实验教学，课程设计及毕业设计，并向学生开放。
一、数字制造技术实验室主要的实验课程有：
1．职业技能训练—加工中心中级技能训练；
2．职业技能训练—加工中心高级技能训练；
3．职业技能训练—数控车中级技能训练；
4．职业技能训练—数控车高级技能训练；
5．职业技能拓展训练—加工中心技师技能训练；
6．职业技能拓展训练—数控车技师技能训练。
二、数字制造技术实验室主要的配置设备：
A、MY-VMCL7135A型数控加工中心

一）主要结构及特点
机身底座、滑块、工作台、立柱、主轴箱等主要基础件采用高刚性的铸铁结构，金相组织稳定，在内部分布着网状结构的加强筋，保证了基础件的高刚性和抗弯减震性能；基础件采用树脂砂造型并经过喷砂回火震动实效处理，确保机床长期使用精度的稳定性，为机床性能的稳定性提供了保障；立柱底部为A字形跨式结构，结合大箱体底座，大幅减轻重切削时机身的振动；
1、本机床底座宽大厚实，重量足、重心低、支承优，为高速高精加工提供了有力保障；两侧大坡度的宽斜槽有利于排屑；并对吊装铲运进行了合理安排。
2、立柱为人字形，支承稳固，抗扭曲及冲击的能力大为提高。主轴箱体、滑鞍、工作台等都经过精心设计，充分考虑了高速高精的要求。
3、床身及主要部件均采用高规格的优质铸铁，通过先进的全树脂砂浇铸成型工艺及2次以上时效处理，极大的提高了机床结构的精度和稳定性，适应高速度、高精度加工。
4、机床关键结构件均由五面体加工中心、龙门导轨磨、专用镗铣卧加等大型进口高精度数控设备加工，工艺优、精度高。
5、机床的功能部件，包括主轴、滚珠丝杠、导轨、润滑装置、联轴器、丝杠轴承等均为进口/国内名优产品，可靠耐用。
6、三轴进给系统均采用超音频淬头工艺，耐磨性强，精度保持性好；主轴系统结构先进，回转精度高，抗振性好，具有较高的切削性能；
7、三轴滚珠丝杠均采用预拉伸安装，提高了丝杠的刚度，最大限度地减少由于高速运转热变形引起的误差。
8、滚珠丝杠轴承为专用丝杠轴承，极大的提高了进给轴的轴向刚性、精度和抗冲击力。
9、滚珠丝杠与交流伺服电机轴采用弹性联轴器进行无间隙直联传动，保证机械运动的准确定位。
10、配置自动润滑系统，对导轨和滚珠丝杠进行定时定量润滑，提高了机床加工精度和使用寿命。
11、机床配置全防护罩，采用整体的钣金防护底盘，加以得当的水油电气处理，整体新颖美观、可靠实用，
12、采用独立冷却水箱，铁屑及冷却液回收方便，无飞溅渗漏现象，为工厂的管理和工作区域的卫生提供了有力的保障。数控系统及驱动单元均为著名品牌的成熟产品；PLC历经多年应用，安全可靠；机床电气设计精当、工艺规范、电器均为国内品牌，故障低、经久耐用。
13、机床装配工艺精细，运动部分经激光干涉仪和球杆仪补正精度，大大提高了机床运行精度，机械精度远优于国标。
二）用途及适应性
MY－VMCL7135A型立式加工中心是三轴控制的现代化加工机床，采用华中、发那科等数控系统，配斗笠式12T刀库可自动连续完成对零件的铣、钻、镗、攻等多种工序，适用于大批量生产各种平面、孔、复杂形状表面的加工，节省工装，缩短生产周期，提高加工精度。应用场合非常广泛。
机床大件采用稠筋封闭式框架结构，刚性高，抗振性好，床身、立柱、铣头、床鞍、工作台等大件全部采用高强度铸铁，组织稳定，确保品质。合理的结构与加强筋的搭配，保证了基础件的高刚性。宽实的机床床身，箱型腔立柱、负荷全支撑的导轨，可确保加工时的负载能力。
机床X、Y向导轨为直线导轨（即线轨），确保机床移动轻松、平稳。Z向为贴塑-淬硬导轨组合，确保垂直方向的稳定性。
主传动采用伺服主轴电机、同步带轮、同步齿形带传动，传动噪声低。主轴在8000RPM范围内无级变速，对各类零件加工的适应能力很强。主轴组件整套进口，可靠稳定，确保加工精度。X、Y、Z三轴采用高精密滚珠丝杆，搭配预压式双螺帽，确保最低背隙。三轴滚珠丝杆采用精密级滚珠丝杆专用轴承，运转精度高。滚珠丝杆和伺服电机以绕性联轴器直联，效率高，背隙小。
三）主要技术参数

技术名称		技术参数
工作台尺寸		800×320mm
行程	X轴/快速进给	510mm/15M
	Y轴/快速进给	350mm/15M
	Z轴/快速进给	400mm/10M
主轴最高转速		8000rpm
刀柄形式		BT40-120mm
切削进给速度		1～8000mm/min
T形槽数×槽宽		3×14mm
T形槽间距		110mm
主轴端部到工作台距离		70-470mm
主轴中心至立柱距离		375mm
工作台最大承重		300kg
最小设定单位		0.001mm
重复定位精度		≤±0.0075mm
定位精度		≤±0.01mm
主轴伺服电机		(3.7/5.5kw/30min)
气源压力		5～7kgf/cm²
刀库形式/数量		斗笠式/12把
机床外形尺寸		2000×1720×2500mm
重量		约2600kg

B、MYK-04B数控机床四合一电气控制实验系统

一）组成部分
数控机床四合一电气控制与维修实验系统由数控控制台和三坐标演示平台等部件组成实验考核教学设备。系统采用西门子802C数控系统，数控机床的X、Y、Z轴由伺服电机控制，主轴电机由变频器控制，并带有光电编码器，冷却泵电机，三坐标演示平台X、Y、Z轴拖板采用滚珠丝杆进行传动，测验台上还配有模拟六工位刀架模块，学生可以学习到802C伺服电机的控制、变频器控制、四工位电动刀架、霍尔元件、接近开关的原理和PLC指令、编程、接线及在数控机床中的应用、数控车床编程、铣削加工机床编程、车削加工中心C轴编程、维修等。
二）配置：
1、由控制屏和实验桌及演示平台桌组成。控制台为铁质双层亚光密纹喷塑结构，铝质面板；实验桌为铁质双层亚光密纹喷塑结构，桌面为防火、防水、耐磨高密度板。演示平台桌为密度板制作。
2、三相380V交流电源供电，漏电保护器控制总电源，控制屏的供电由钥匙开关和启停开关控制。电压表监控电网电压，电流表监控设备工作总电流，并设有指示灯指示和保险丝保护。
3、数控系统单元：“SINUMERIK 802C base line”数控系统，可控制3个模拟量控制进给轴和1个模拟主轴及C轴。
4、驱动模块：X/Y/Z/C进给轴采用交流伺服电机和驱动器构成半闭环系统。
5、三相交流伺服电机直接安装在三坐标演示平台上，与滚珠丝杆通过联轴器联接，便于观察电机运动。演示效果逼真与实际机床无异。
6、主轴模块：主轴电机采用变频器控制，并设计有主轴编码器与它通过同步带进行连接，用于速度反馈。
7、刀架控制模块：展现车床四工位电动刀架和六工位模拟加工中心刀库（车削中心刀库）的电控原理。
三）总体布局方案：
1、本控制柜整体外壳为铁质钣金喷塑结构，坚固耐用。输入三相四线制380V交流电源。
2、柜体下面部分设计有两扇活动门，打开门里面空间宽敞，可安放仪器或其它物品；
3、柜体中间部分，左边装有总电源开关带漏电保护功能，总电源指示，柜体内部风机开关等；右边安装有一扇外翻的故障门，有专用钥匙锁上，设计比较隐蔽。打开故障门里面有28个考核开关，具备28项单项故障设计。
4、柜体上面部分是控制台的主控制区域，它分8个主控制单元：
⑴ 数控系统控制单元：本单元是整个控制台的大脑，本控制台采用西门子802C系统；通过电脑平台进行更换控制软件，实现车床软件、铣床软件、铣削中心软件、车削中心软件等不同界面的操作。
⑵ 全数字伺服驱动控制单元：它分X、Y、Z三个轴控制子单元。每个单元分别剖析了伺服驱动器的内部结构原理图、控制方式和接线方法等。本单元把各连接端子引到面板上，通过连接线的连接并可控制电机运行，方便学员进行操作连接。
⑶ 三相变频控制单元：剖析变频控制原理，控制方式和接线方法等。本单元把各连接端子引到面板上，通过连接线的连接并可控制电机运行，实现无级调速，方便学员进行操作连接。
⑷ 数控机床控制线路全局图：把数控机床的强电控制部分、继电器控制部分、数控系统的输入/输出部分全部展示出来，作为一个示范，以便学员能更加方便操作维修机床。
⑸ 数控系统输入/输出控制单元：全面剖析了数控系统控制机床的原理与特点，内容包括伺服模拟信号输入/输出；主轴变频信号模拟量输出控制；冷却控制、机床零点信号控制、机床限位信号控制等。
⑹ 强电元器件安装区：把所有强电元器件统一安装在此处，如：交流接触器、直流继电器、保险管、三相灭弧器等。
⑺ 强电输出单元：把强电部分通过端子座引出，通过延长连接线对各单元进行连接。
⑻ 开关控制和电压电流指示单元：通过电压表和电流表来检测电源工作情况；用开关来控制及保护电路。
四）特点：
1、具有数控车床、车削中心、数控铣床、加工中心等数控机床安装调试、参数设置、PLC编程、故障诊断与维修、数控编程操作等功能。不同机床的切换通过装载西门子提供的软件或进行PLC编程实现
2、该装置采用开放式结构：将802C系统的控制逻辑输入/输出接口进行全面分解展示，并用端子形式引出，再用接线端子可引接到各个模块板上进行控制。方便学员进行判断、测量。
3、模块化设计，既可用于教学、也可用于课程设计、毕业设计和实验，有利于提高学生设计数控机床电气控制系统、诊断数控设备故障的能力，使受训对象最大限度地适应和满足市场需求。
4、设计有专门的故障设置区和排故操作单元。该故障系统提供全开放的端子接口，教师在故障设置区通过开关设置故障；学生通过对故障的在线分析判断、测量进行排故操作。
五）特色：
1、测验台展示通用机床控制线路全局图，学员可以把此图作为设计电路的示范图，以便更加深入了解数控车床的控制方法。.
2、西门子802C数控系统：本测验台把802C数控系统的控制接口扩展到测验台的面板上，再用接线端子可引接到各个模块板上进行控制。
3、三相变频控制单元：通过接插线连接到数控系统上进行变频控制，增加学员的动手能力，增加对控制过程中的故障问题有更多的了解和分析。
4、全数字伺服驱动控制单元：通过接插线连接到数控系统上进行伺服驱动控制，增加学员的动手能力，让学员对伺服控制器有个全面的了解和分析能力。
5、四工位电动刀架控制单元：通过接插线连接到数控系统上进行换刀控制，增加学员的动手能力，让学员对自动刀架的控制过程和原理有更全面的了解。
6、手脉单元：通过接插线连接到数控系统上进行手动控制机床座标运动
六）实验的功能：
1、对电气设备维修提供的实验项目有：
1)数控系统的基本操作
2)低压电气元件的原理与接线
3)主轴变频单元的调试运行与故障诊断测验
4)全数字交流伺服电机运行与故障诊断测验
5)数控机床电气控制设计与分析测验
6)电动刀架控制原理测验及接线与故障诊断测验
7)数控车床系统控制机床螺纹加工测验
8)数控机床的冷却与照明及故障诊断测验
9)数控机床电子手轮测验
10)加工中心刀具库的应用
11)变频器U，V端，外部开路；
12)驱动电源，外部开路；
13)主轴电机电源（380V），外部开路；
14)刀架锁紧电源，外部开路；
15)24V信号电源，外部开路；
16)驱动电源，外部开路；
17)工作灯电源（24V），外部开路；
18)手轮A＋信号，外部开路；
19)手轮0V信号电源，外部开路；
20)主轴正转信号（24V）电源，外部开路；
21)冷却信号（24V）电源，外部开路；
22)刀架锁紧信号电源，外部开路；
23)X正限信号，外部开路；
24)Z零点信号，外部开路；
25)Z负限位信号，外部开路；
26)0V电源，外部开路；
27)主轴正转M03信号，外部开路；
28)主轴公共地信号，外部开路；
29)主轴模拟量，外部开路；
30)T1号刀具信号，外部开路；
31)T3号刀具信号，外部开路；
32)冷却电源，外部开路；
33)刀架反转信号，外部开路；
34)变压器电源，外部开路；
35)主轴编码器A+信号，外部开路；
36)驱动器24V电源，外部开路；
37)主轴编码器0V电源，外部开路；
38)主轴模拟量输入/输出(参数30130号)，内部开路；
39)主轴编码器脉冲(参数31020)，内部开路；
40)减速开关生效(参数34000)，内部开路；
41)减速开关方向生效(参数34010)，内部开路；
42)减速开关速度生效(参数34040)，内部开路；
43)参考点定位速度生效(参数34070)，内部开路；
44)轴负软限位设定生效(参数36100)，内部开路；
45)轴正软限位设定生效(参数36110)，内部开路；
46)反向间隙补偿生效(参数32450)，内部开路；
47)机床丝杆螺距设计生效(参数31030)，内部开路；
48)伺服电机编码器脉冲设计生效(参数31020)，内部开路；
49)伺服电机最大速度设计生效(参数32000)；内部开路；
50)系统点动速度快速生效(参数32010)，内部开路；
51)系统点动速度生效(参数32020)，内部开路；
52)系统控制类型设计生效(参数14510-16)，内部开路；
53)系统驱动控制类型设计生效(参数14510-17)，内部开路；
54)系统控制刀位数设计生效(参数14510-20)，内部开路；
55)系统控制换刀监控时间设计生效(参数14510-21)，内部开路；
56)系统控制刀架卡紧时间设计生效(参数14510-22)，内部开路；
57)系统控制刀架是否有效(参数14512-11-7)，内部开路；
58)系统主轴是否有效(参数14512-11-6)，内部开路；
59)系统冷却是否有效(参数14512-11-0)，内部开路；
60)系统屏蔽急停有效(参数14512-16-0)，内部开路；
61)系统点动键定义X+键(参数14510-26)，内部开路；
62)系统点动键定义X-键(参数14510-27)，内部开路；
63)系统点动键定义Y+键(参数14510-28)，内部开路；
64)系统点动键定义Y-键(参数14510-29)，内部开路；
65)系统点动键定义Z+键(参数14510-30)，内部开路；
66)系统点动键定义Z-键(参数14510-31)，内部开路；
2、对零件加工提供的实验项目有：
1) 车削零件外圆程序的编写；
2) 车削多台阶外圆程序的编写；
3) 车削圆弧程序的编写
4) 车削斜面程序的编写
5) 车削螺纹程序的编写；
6) 循环指令编程实验；
7) 数控系统与计算机通讯实验；
8) 铣削零件平面程序的编写；
9) 铣削多台阶平面程序的编写；
10) 铣削圆弧程序的编写
11) 铣削斜面程序的编写
12) 铣削键槽程序的编写；
13) 齿轮加工程序的编写；
14) 加工键槽的实验；
15) 车削C轴编程功能
16) 数控系统与计算机通讯实验；
17) 数控系统与计算机DNC加工实验；
18) 文字雕刻自动编程实验(配合计算机和软件)；
19) CAD/CAM三维曲面自动编程实验(配合计算机和软件)
六）数控控制台技术性能：
1、输入电源：三相四线制380V交流电源，50Hz。
2、漏电保护：漏电动作电流≤30mA；具有接地保护。
3、工作环境：温度-100-+400C。
4、整机功耗：＜3KW
5、考核柜尺寸：1370×600×1890mm
C、MY-08TD-3A数控铣床装调与维修考核实验设备

一）产品特点:
1、产品依据数控机床装调维修工职业及岗位的技能要求，结合数控机床维修技术领域的特点，能让学员在较为真实的环境中进行训练，以锻炼学员的职业能力，提高职业素养。
2、产品结合目前国内数控系统的使用情况，以及数控教学和设备的现状，提供了发那科数控系统，符合目前国内数控教学的现状和特点，为数控教学和实操训练提供支撑。
3、以实际工作任务为载体，根据工作任务开展过程中的特点划分实施环节，分系统设计、电气安装与连接、机械装配与调整、机电联调与故障排除、机床精度检测、机床试加工等几个真实工作过程的职业实践活动，再现典型数控机床电气控制及机械传动的学习领域情境，着重培养学员对数控机床的机械装调、电器安装接线、机电联调、故障检测与维修、数控机床维护等综合能力。
4、与实际应用技术相结合，包含数控系统应用、PLC控制、变频调速控制、传感器检测、伺服驱动控制、低压电气控制、机械传动等技术，培训学员对数控机床装调的基本工具和量具的使用能力，强化学员对数控机床的安装、接线、调试、故障诊断与维修等综合能力。
二）技术性能：
1、输入电源：三相四线AC380V±10% 50Hz
2、装置容量：≤3kVA
3、漏电保护动作电流≤30mA
4、漏电保护动作反应时间≤0.1S
5、电源插头16A
6、外形尺寸：800mm×600mm×1800mm（机床实验柜）
1100×900×1550mm （实物小铣床）
1200mm×600mm×780mm（操作台）
7、具有数控铣床故障诊断维修考核功能，可设置数控机床32个典型的电气故障。考核系统采用智能考核的方式，并具有联网的功能。故障可通过计算机设置，也可在智能考核终端上设置。学生对故障现象进行分析，在考核终端上输入相应的故障代码进行故障排除。
三）结构和组成：
1、系统由机床实验柜、实物小铣床和操作台等组成。
2、机床实验柜采用铁质亚光密纹喷塑结构，正面装有数控系统和操作面板，背面为机床电气柜，柜内器件布局与实际机床厂的模式一致。电气柜内的电气安装板为多功能网孔板，上面装有变频器、伺服驱动器、交流接触器、继电器、保险丝座、断路器、开关电源、接线端子排和走线槽等；电气柜底部还设有变压器和接地端子等。
3、实物小铣床底座采用铁质亚光密纹喷塑结构，上方设有实物小铣床安装平台，采用铸件结构，表面磨削加工；底座四周设有围边，可接溢出的润滑油和方便清理加工时留下的废屑。
4、操作台为钢木结构，用于机床部件的装配与测量，下方设有工具柜。
5、系统采用三相四线AC380V交流电源供电，并设有漏电保护器、指示灯指示和保险丝等，具有过载保护、短路保护和漏电保护装置，在电压异常或出现短路情况时自动动作，保护人身和设备安全。
6、数控系统采用发那科厂家的主流数控系统，能满足不同类型机床的实验教学。
7、X、Y、Z轴由交流伺服电机驱动，运动方向上设有正负限位、参考点等开关，采用接近式传感器；主轴由三相异步电机驱动，变频调速控制。
8、实物小铣床由床身、主轴箱、进给传动系统和辅助装置等组成，具有实际加工能力，可对铁、铝、铜、PVC、有机玻璃等材料进行车削加工。通过对数控小铣床的拆装训练，学员可掌握数控铣床水平度、平行度和垂直度的调整方法等，同时学会百分表、直角尺、游标卡尺等工量具的使用方法和机床机械精度的测量方法。
1）床身、主轴箱、工作台等均采用铸件结构，铸件经过时效处理、表面机加工和铲刮工艺等，确保机床精度稳定。
2）主轴箱由箱体、主轴、主轴电机等组成，可进行主轴箱的装配与调整、主轴电机的安装与调整等技能训练。主轴与主轴电机采用多楔带联接，且具有张紧力结构，可进行张紧力调整。
3）X、Ｙ、Z轴进给传动系统由滚珠丝杠螺母副、进口直线导轨、轴承、轴承支座、电机支座等组成，可进行导轨预紧力调整、滚珠丝杠的装配与调整等技能训练。
4）配有主轴芯棒等机床检具，可进行数控铣床几何精度检测方面的训练。
5）辅助装置由润滑系统、防护罩等组成。
6）MY-160实物小铣床主要参数：

工作台面积	400×240mm
T型槽	10×3
工作台最大承重	30Kg
X向行程/导轨形式	220mm/线轨
Y向行程/导轨形式	160mm/线轨
Z向行程/导轨形式	170mm/线轨
X/Y/Z向快速移动速度	伺服：3m/min
主轴鼻端距工作台面距离	70～240mm
主轴中心距立柱导轨面距离	243mm
主轴电机功率	0.55Kw
主轴转速（变频）	100-2800rpm（无级调速）
选用刀具直径范围	1-16mm
刀柄形式	BT30
定位精度	±0.01mm
重复定位精度	±0.008mm
数控系统控制轴数	3轴
机床外形尺寸(长宽高) 重量	1100×960×1550mm 癒g

四）实验项目：
1、电路设计、设备安装和电路连接：
（1）数控系统的安装、接线
（2）系统启停控制电路的设计与接线
（3）变频调速系统的电路设计、变频器、主轴电机的安装与接线
（4）交流伺服驱动系统的电路设计、驱动器、伺服电机的安装与接线
（５）冷却控制系统的电路设计、器件安装与接线
（６）急停、限位控制回路的设计与接线
（７）手摇脉冲发生器的接线
2、机械部件装配与调整：
（1）滚珠丝杠螺母副的装配与调整
（2）直线导轨副的装配与调整
（3）X轴上拖板的装配
（4）Ｙ轴上拖板的装配
（5）电机与联轴器的装配
（６）润滑系统的装配
（７）主轴箱的装配与调整
3、数控机床的功能调试：
（1）数控系统的基本操作
（2）数控系统基本参数的设置与调试
（3）数控系统进给轴参数设置与调试
（4）数控系统主轴参数设置与调试
（5）驱动器参数设置与调试
（6）变频器参数设置与调试
4、机电联调与故障排除：
（1）数控铣床机电联调
（2）数控铣床故障诊断与排除
5、数控铣床几何精度检测
6、数控铣床的程序编制与加工
（1）数控铣床编程
（2）数控铣床加工
7．数控机床的保养和维护
三、数字制造技术实验室测验室建设的总结：
通过训练培养学生的综合素质，运用所学技能进行工程设计和加工制造的能力，解决实际工程问题的能力和创新实践能力，培养学生的实验教学能力，同时极大拓宽了学生的知识领域，使学生的知识结构更加合理，以适应社会对职教师资和高技能人才的需求。

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