2024年4月6日发(作者：栗日)
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ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００９－９４９２．２０１３．１０．０１０
基于ＦＡＮＵＣ ０ｉ Ｍａｔｅ—ＴＤ系统数控维修实训台的设计与实现
尹昭辉，冯金冰
（淮安信息职业技术学院，江苏淮安 ２２３００３）
摘要：数控维修实训台是培养数控维修人才重要的实训设备。数控维修实训设备的结构、性能及适应性对学生能力的培养有直
接的影响。结合市场，根据学生的特点，详细叙述了基于ＦＡＮＵＣ Ｏｉ Ｍａｔｅ—ＴＤ数控系统数控维修实训台设计的思路、方法及实
现的过程，为研制同类型数控系统的实训实验台提供了依据。
关键词：ＦＡＮＵＣ；数控维修；实训台
中图分类号：ＴＰ２３ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００９—９４９２（２０１３）１０—００３４—０３
Ｔｈｅ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ Ｐｌａｔｆｏｒｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ
ＦＡＮＵＣ ０ｉ Ｍａｔｅ－ＴＤ Ｓｙｓｔｅｍ
ＹＩＮ Ｚｈａｏ—ｈｕｉ．ＦＥＮＧ Ｊｉｎ—ｂｉｎｇ
（Ｈｕａｉａｎ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｕａｉａｎ２２３００３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｕｅｓｄ ｆｏｒ ＣＮＣ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｐｌａｙ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｏｌｅ ｉｎ ｔａｌｅｎｔ ｔｒａｉｎｉｎｇ．Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ
ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ ａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙ ａｆｆｅｃｔｓ ｔｈｅ ｓｔｕｄｅｎｔｓ ａｂｉｌｉｔｙ ｔｒａｉｎｉｎｇ．Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｉｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｎｅｅｄ ｏｆ ｔｅａｃｈｉｎｇ，ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ
ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｍａｒｋｅｔ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｕｄｅｎｔｓ，ｄｅｔａｉｌｅｄ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ ｔｈｏｕｇｈｔ，ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ
ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｕｅｓｄ ｏｒ ｆＣＮＣ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＦＡＮＵＣ ０ｉ Ｍａｔｅ—ＴＤ．Ｉｔ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｏｆ ｔｈｅ
ｓａｍｅ ｋｉｎｄ ｏｆ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｌ ａｐｌａｔｆｏｒｍ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＦＡＮＵＣ；ＣＮＣ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ；ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｌ ｐｌａａｔｆｏｒｍ
０引言
近年来，我国机械制造业的水平发展迅速，
数控机床占有率越来越高，同时，企业对数控机
示，该实训台也由计算机数控装置、输入输出装
置、伺服单元、测量反馈装置、机床运动执行机
构等部分组成。各部分根据数控指令完成相应的
动作。
床维修人才的需求也相应增加，特别是对当前国
内市场应用广泛的配备ＦＡＮＵＣ
系统的数控机床的维修，显得
极为迫切。为培养这样的高技
能人才，实验实训设备在高职
院校发挥着重要作用。
本实训台应具有数控机床
的大部分功能，能充分地模拟
加工过程，但又要考虑老师的
教学和学生的学习实践的便捷
性，它又不同于实际的生产性
机床。首先从结构上要符合数
控机床的基本原理 Ｉ。如图１所
收稿日期：２０１３—０４—１０
图１数控机床的组成
尹昭辉 等：基于ＦＡＮＵＣ ０ｉ Ｍａｔｅ—ＴＤ系统数控维修实训台的设计与实现
１数控维修实训台的设计思想
在目前的数控人才培养过程中，对于操作和
ｆ 。 ， ＮＫ Ｉ 线器模块ｌ 皇矍楚 Ｉ
数控面板
编程方面的能力培养，生产性数控机床可以满足
要求，但在数控机床维修方面的培养，特别对于
电气控制部分维修，生产性机床就明显不能满足
设备操作萌板 回 Ｉ变额嚣｝ 圈国 匝Ⅱ
要求，因为它的电气元件都集中在电气柜中，不
四蕊圈哑田
具备开放性，不易于教学，也不允许非专业人员
困回 圆圆圆
拆装，对于数控系统的参数、ＰＭＣ程序而言，机
回回
安装卜字滑台
床厂家也不希望用户随意修改出厂参数和相关技
维修资料放霞 圭轴电机ｌ ｌ冷却电机ｌ ｌ 架电机ｌ 维修工具放置
术内容，多数做加密处理 。但对于教学来说，恰
ｌ开关电｛！氍ｌ
恰希望通过完成一个机床的安装、调试的完整过
ｌ变压器Ｉ
程来掌握数控机床的电气设计、电气组成、参数
设置、数控编程、梯形图设计、故障诊断等多项
图２ 数控维修实训台的布局设计
技能，理论联系实际，达到数控维修人才培养目
标。根据教学和学生学习的特点，设计数控维修
高可靠性、高性能价格比的ＣＮＣ，最多可控制２
实训台时，主要考虑以下几个方面问题。
个轴，１个主轴，８．４英寸液晶显示屏，方便存储
（１）由于目前数控车床应用比较广泛，也具
卡的编辑操作，支持系统初始化设定，参数设定
有数控机床的典型性，结构相对简单，故实训台
简单，具有标配的伺服单元 。
设计以数控车床为模拟对象，性价比较高。
３＿２数控维修实训台模块配置
（２）数控系统选择上，考虑市场占有率高，
３．２．１数控装置模块
功能较全，工作安全可靠，接口标准，安装调试
ＦＡＮＵＣ ０ｉ Ｍａｔｅ—ＴＤ系统可控制２个伺服电机
方便。
电机轴和１个开环主轴（接变频器），伺服电机控制
（３）结构上采用开放式和模块化的设计，尽
由动力和反馈构成，各部分由标准接口相连。如
可能的把组成数控机床的各个部分都能在实训台
图３所示。
上展示出来，让学生有一个直观的数控机床结构
组成的概念。
（４）考虑数控系统功能的扩展，在使用的过
程中可不断开发新的实训实验项目，机械执行件
数字
伺服厂———一
可以根据需要灵活配置。
ｌ 进给伺服
进给伺服
模拟ｌ Ｌ驱动器
电机
———一
（５）充分考虑操作的安全性，特别是用电的
计算机
控制部分
主轴厂————一
安全，既是对操作者的保护，也是对设备的保护。
ｌ主轴变频器
三相异步
电动机
２数控维修实训台布局设计
由于实验台的教学功能要求，所以各个模块
位置编码器反馈
主轴编码器
不能封闭，应以区域分布，全部展示，其分布如
图２所示。
图３ ＦＡＮＵＣ ０ｉ Ｍａｔｅ—ＴＤ系统结构
３数控维修实训台系统的选定和配置
３．１数控系统的选定
３．２．２电源模块
目前在我国ＦＡＮＵＣ系统具有很高的市场占有 控制单元的电源是由外部提供，由外部开关
率，而且得到了用户的充分好评。特别在学校的
电源输出２４Ｖ—ＤＣ电源给数控系统供电，需要重
实训设备中，ＦＡＮＵＣ系统也应用很广，综合考虑
点考虑的是电源的洁净和波动的幅度，否则会对
性价比，选定ＦＡＮＵＣ ０ｉ Ｍａｔｅ—ＴＤ数控系统，它是
数控系统造成干扰和损害。
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３．２＿３操作面板模块
操作面板主要分为数控操作面板（ＭＤＩ面
板）和设备（机床）操作面板两部分，数控操作
面板由ＦＡＮＵＣ系统标配，含有数字、字母、符
号、显示功能切换、编辑操作等各按键组成，基
本相同于一般计算机键盘功能。机床操作面板则
主要控制机床的一些功能动作，包括电源开关，倍
率控制、工作方式选择、选择功能、辅助动作、急
个端子。变频器选择三菱Ｅ７４０系列，价格合理、
功能齐全，面板操作方便直观，具有瞬停电处理
及速度跟踪再启动功能，确保系统实现连续运行
机制。
３．２．７运动执行模块设计
本实训台的主要目的是为了教学，模拟一个
数控车床的基本动作，不需要加工产品，所以该
实训台的运动执行机构由双轴十字滑台、主轴电
机及编码器、四工位电动刀架等模块组成。
停等功能，该面板选取有两种方式，一是采用逐个
按钮或旋钮控制，通过继电器模块组和分线器连
接，二是选择市场上适配的集成面板，目前应用最
广的是第二种方式，它通过Ｉ／Ｏ单元和系统通信。
３．２．４输入／输出（Ｉ／Ｏ）模块
实训台上有很多的开关量信号，比如超程检
查、零点信号、机床面板上的各个按钮、旋钮、
（１）Ｘ／Ｚ双轴十字滑台
Ｘ／Ｚ双轴十字滑台可以模拟数控车床两个轴
方向的运动，带有超程和回零功能，两方向丝杠
通过联轴器与ＦＡＮＵＣ标配伺服电机连接。
（２）主轴电机及编码器
由于采用模拟主轴控制方式，主轴电机选择
～
指示灯以及各种动作的输出信号等等，这些信号
需要和数控系统进行传输通信。ＦＡＮＵＣ系统本身
带有Ｉ／Ｏ ＬＩＮＫ，它是一个串行接口，将系统和各
款三相异步电动机，由于不带负载运动，可以
选择０．７５ ｋＷ小型电机，为了能够保证模拟车螺
纹的动作，需要配备主轴脉冲编码器，用来检测
主轴的实际转速，此编码器通过同步齿形带与主
轴电机相连，实现１：１测速。
（３）四工位电动刀架
个部分连接起来，并在各设备间高速传送Ｉ／Ｏ信
号。由于实训台的信号相比实际机床Ｉ／Ｏ信号较
少，故采用单板式Ｉ／Ｏ ＬＩＮＫ，有９６个输入点，６４
个输出点，有ＣＢ１０４、ＣＢ１０５、ＣＢ１０６、ＣＢ１０７四
四工位电动刀架是一般经济型数控车床标配
的部件，该实训台也同样采用一款四工位电动刀
架，规格型号可以比实际车床小。数控系统发出
个５０脚接口可以通过５０芯扁平线缆与外部相连，
并通过ＪＤ １ Ｂ与数控系统连接，连接方式与线缆选
择按ＦＡＮＵＣ标准执行。
３．２．５伺服驱动模块
该实训台为一数控车床控制方式，有 轴和
ｚ轴两个伺服运动方向，该部分采用ＦＡＮＵＣ标配
伺服驱动，由两个伺服驱动器、两个伺服电机以
及相应的线缆组成，由于实训台主要模拟机床的
换刀信号，刀架将按照指令要求旋转到相应的刀
位，逻辑动作由ＰＭＣ控制，到位检测信号经继电
器模块组和分线器模块进人Ｉ／Ｏ ＬＩＮＫ，正转和反
转输出信号经Ｉ／Ｏ ＬＩＮＫ经分线器模块发送给各中
间继电器执行，换刀的逻辑动作一般由抬起、转
位、落下、锁紧四个动作完成。
动作，不带负载，所以在伺服电机的选择上选用
功率较小的ｐｉ型电机，伺服驱动器选用ｐｉ系列
ＳＶ２０ Ａｕ６Ｂ一６１３０一Ｈ００２伺服放大器，通过ＦＳＳＢ总
线与数控系统相连，具备位置反馈功能，其它各
接口连接遵照ＦＡＮＵＣ标准执行。
３．２．６主轴变频器模块
主轴的驱动一般有两种方式，一是伺服主
４数控维修实训台的强电电路设计
电路设计如图４所示，主电源经熔断器隔离
变压器、熔断器分为六路。其中一路作为指示灯
电源；一路送至控制变压器为强电控制电路提供
电源；一路送至一路经开关电源，提供２４Ｖ稳压
电源送至ＣＮＣ单元和Ｉ／Ｏ单元；一路经伺服变压
器、空气开关进人伺服放大器，再分两路输出：
分别控制 轴伺服电机、ｚ轴伺服电机；另一路经
空气开关为变频器提供电源控制主轴电机。
轴，二是模拟主轴，由于目前大多数数控车床采
用模拟主轴，故该实训台也采用模拟主轴控制方
式，即用变频器来控制一台三相异步电动机，数
控系统通过控制发出的直流电压信号来控制变频
器的输出电压的频率，从而改变三相电机的转
５数控维修实训台的故障点电路设计
故障点电路设计一种是采用在控制电路中串
联拨动开关来设计故障点。图５中ＳＫＩ～ＳＫ６分别
（下转第８３页）
速，信号由系统的ＪＡ４０发出连接变频器的２、５两
匦鋈
陈秋华 等：一种新型转子环氧树脂涂敷机
２
了循环再用粉末的质量，也有效地防止了粉末外
泄；同时由于采用箱槽布局结构，达到了减少堆
积粉末平面的目的。
经过实验测试，环氧树脂粉末利用率超过
９０％，同时粉尘泄漏与粉末堆积得到了很好的控
制，极大地提高了涂敷产品质量的稳定性。
参考文献：
［１］周锦添．微电机槽绝缘流水线型涂敷设备研制及涂层
质量控制［Ｊ］．电机电器技术，１９９８（２）：３９—４２．
［２］梁志锋，周锦添，吴智恒，等，微电机转定子内槽粉
末涂敷设备的研究［Ｊ］．机械，２００１（５）：５８—６０．
［３］陈彦良．脉冲式袋滤集尘机操作改善与能源节约
［Ａ］．工业减废暨永续发展研讨会论文集［Ｃ］．２００２．
［４］瞿仁静．无动力（微动力）除尘技术［Ｊ］．环境科学
导刊，２００９．２８（３）：７９—８１．
１．转子２．气刷３．过滤箱４．过滤网
图３过滤箱结图
第一作者简介：陈秋华，男，１９５７年生，广东惠阳人，大
学专科，工程师。研究领域：机械电气工程技术。
（编辑：王智圣）
统处于负压状态，能够快速收集未被利用的环氧
树脂粉末，减少粉末在空气中暴露的时间，保证
・—－
’一－——＋一－—・・ 一－——・ 一・—— 一－＋一—— 一－＋．－＋－．－４－．＋－＋－＋－＋－—— 一
（上接第３６页）
路、冷却电动启动信号电路、刀架电机启动信号
总电源卜＿—１熔断器卜一—峒离变压器ｒ—－１熔断器
电路中。在拨动开关断开的情况下产生故障，拨
动开关闭合，故障解除。采用此种方法主要设置
常见的典型故障。
６结论
通过设计和实际使用，基于ＦＡＮＵＣ数控系
统的数控维修实训台动作正常，运行良好，能够
满足实训的需要，基本达到市场上销售的数控维
修实训台的性能，获得了使用教师和学生的一致
好评，为研制同类实训台以及数控机床改造提供
了一些依据，同时也开辟了以自研设备带动实验
图４ 强电电路设计示意图
室建设、课程建设和师资队伍建设新思路。
参考文献：
［１］夏玉苓．数控维修实验台研究进展［Ｊ］．科技与企
业。２０１３（５）：３１４—３１５．
［２］吴胜强．多功能开放式数控机床调试维修综合实验台
的研发［Ｊ］．邢台职业技术学院学报，２０１２（１）：
７６－７９．
［３］Ｂｅｉｊｉｎｇ—ＦＡＮＵＣ技术部．Ｂｅｉｊｉｎｇ—ＦＡＮＵＣ Ｏｉ—Ｄ／０ｉ
Ｍａｔｅ－ＴＤ简明联机调试手册［Ｚ］．北京：北京发那科
机电有限公司，２００５．
图５ 故障点设计电路
第一作者简介：尹昭辉，男，１９７９年生，江苏淮安人，硕
串联在变频器启动信号电路、伺服使能信号电
路、系统电源启动信号电路、刀架刀位信号电
士，讲师。研究领域：数控技术及装备。
（编辑：向飞）
2024年4月6日发(作者：栗日)
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ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００９－９４９２．２０１３．１０．０１０
基于ＦＡＮＵＣ ０ｉ Ｍａｔｅ—ＴＤ系统数控维修实训台的设计与实现
尹昭辉，冯金冰
（淮安信息职业技术学院，江苏淮安 ２２３００３）
摘要：数控维修实训台是培养数控维修人才重要的实训设备。数控维修实训设备的结构、性能及适应性对学生能力的培养有直
接的影响。结合市场，根据学生的特点，详细叙述了基于ＦＡＮＵＣ Ｏｉ Ｍａｔｅ—ＴＤ数控系统数控维修实训台设计的思路、方法及实
现的过程，为研制同类型数控系统的实训实验台提供了依据。
关键词：ＦＡＮＵＣ；数控维修；实训台
中图分类号：ＴＰ２３ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００９—９４９２（２０１３）１０—００３４—０３
Ｔｈｅ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ Ｐｌａｔｆｏｒｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ
ＦＡＮＵＣ ０ｉ Ｍａｔｅ－ＴＤ Ｓｙｓｔｅｍ
ＹＩＮ Ｚｈａｏ—ｈｕｉ．ＦＥＮＧ Ｊｉｎ—ｂｉｎｇ
（Ｈｕａｉａｎ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｕａｉａｎ２２３００３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｕｅｓｄ ｆｏｒ ＣＮＣ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｐｌａｙ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｏｌｅ ｉｎ ｔａｌｅｎｔ ｔｒａｉｎｉｎｇ．Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ
ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ ａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙ ａｆｆｅｃｔｓ ｔｈｅ ｓｔｕｄｅｎｔｓ ａｂｉｌｉｔｙ ｔｒａｉｎｉｎｇ．Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｉｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｎｅｅｄ ｏｆ ｔｅａｃｈｉｎｇ，ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ
ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｍａｒｋｅｔ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｕｄｅｎｔｓ，ｄｅｔａｉｌｅｄ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ ｔｈｏｕｇｈｔ，ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ
ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｕｅｓｄ ｏｒ ｆＣＮＣ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＦＡＮＵＣ ０ｉ Ｍａｔｅ—ＴＤ．Ｉｔ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｏｆ ｔｈｅ
ｓａｍｅ ｋｉｎｄ ｏｆ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｌ ａｐｌａｔｆｏｒｍ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＦＡＮＵＣ；ＣＮＣ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ；ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｌ ｐｌａａｔｆｏｒｍ
０引言
近年来，我国机械制造业的水平发展迅速，
数控机床占有率越来越高，同时，企业对数控机
示，该实训台也由计算机数控装置、输入输出装
置、伺服单元、测量反馈装置、机床运动执行机
构等部分组成。各部分根据数控指令完成相应的
动作。
床维修人才的需求也相应增加，特别是对当前国
内市场应用广泛的配备ＦＡＮＵＣ
系统的数控机床的维修，显得
极为迫切。为培养这样的高技
能人才，实验实训设备在高职
院校发挥着重要作用。
本实训台应具有数控机床
的大部分功能，能充分地模拟
加工过程，但又要考虑老师的
教学和学生的学习实践的便捷
性，它又不同于实际的生产性
机床。首先从结构上要符合数
控机床的基本原理 Ｉ。如图１所
收稿日期：２０１３—０４—１０
图１数控机床的组成
尹昭辉 等：基于ＦＡＮＵＣ ０ｉ Ｍａｔｅ—ＴＤ系统数控维修实训台的设计与实现
１数控维修实训台的设计思想
在目前的数控人才培养过程中，对于操作和
ｆ 。 ， ＮＫ Ｉ 线器模块ｌ 皇矍楚 Ｉ
数控面板
编程方面的能力培养，生产性数控机床可以满足
要求，但在数控机床维修方面的培养，特别对于
电气控制部分维修，生产性机床就明显不能满足
设备操作萌板 回 Ｉ变额嚣｝ 圈国 匝Ⅱ
要求，因为它的电气元件都集中在电气柜中，不
四蕊圈哑田
具备开放性，不易于教学，也不允许非专业人员
困回 圆圆圆
拆装，对于数控系统的参数、ＰＭＣ程序而言，机
回回
安装卜字滑台
床厂家也不希望用户随意修改出厂参数和相关技
维修资料放霞 圭轴电机ｌ ｌ冷却电机ｌ ｌ 架电机ｌ 维修工具放置
术内容，多数做加密处理 。但对于教学来说，恰
ｌ开关电｛！氍ｌ
恰希望通过完成一个机床的安装、调试的完整过
ｌ变压器Ｉ
程来掌握数控机床的电气设计、电气组成、参数
设置、数控编程、梯形图设计、故障诊断等多项
图２ 数控维修实训台的布局设计
技能，理论联系实际，达到数控维修人才培养目
标。根据教学和学生学习的特点，设计数控维修
高可靠性、高性能价格比的ＣＮＣ，最多可控制２
实训台时，主要考虑以下几个方面问题。
个轴，１个主轴，８．４英寸液晶显示屏，方便存储
（１）由于目前数控车床应用比较广泛，也具
卡的编辑操作，支持系统初始化设定，参数设定
有数控机床的典型性，结构相对简单，故实训台
简单，具有标配的伺服单元 。
设计以数控车床为模拟对象，性价比较高。
３＿２数控维修实训台模块配置
（２）数控系统选择上，考虑市场占有率高，
３．２．１数控装置模块
功能较全，工作安全可靠，接口标准，安装调试
ＦＡＮＵＣ ０ｉ Ｍａｔｅ—ＴＤ系统可控制２个伺服电机
方便。
电机轴和１个开环主轴（接变频器），伺服电机控制
（３）结构上采用开放式和模块化的设计，尽
由动力和反馈构成，各部分由标准接口相连。如
可能的把组成数控机床的各个部分都能在实训台
图３所示。
上展示出来，让学生有一个直观的数控机床结构
组成的概念。
（４）考虑数控系统功能的扩展，在使用的过
程中可不断开发新的实训实验项目，机械执行件
数字
伺服厂———一
可以根据需要灵活配置。
ｌ 进给伺服
进给伺服
模拟ｌ Ｌ驱动器
电机
———一
（５）充分考虑操作的安全性，特别是用电的
计算机
控制部分
主轴厂————一
安全，既是对操作者的保护，也是对设备的保护。
ｌ主轴变频器
三相异步
电动机
２数控维修实训台布局设计
由于实验台的教学功能要求，所以各个模块
位置编码器反馈
主轴编码器
不能封闭，应以区域分布，全部展示，其分布如
图２所示。
图３ ＦＡＮＵＣ ０ｉ Ｍａｔｅ—ＴＤ系统结构
３数控维修实训台系统的选定和配置
３．１数控系统的选定
３．２．２电源模块
目前在我国ＦＡＮＵＣ系统具有很高的市场占有 控制单元的电源是由外部提供，由外部开关
率，而且得到了用户的充分好评。特别在学校的
电源输出２４Ｖ—ＤＣ电源给数控系统供电，需要重
实训设备中，ＦＡＮＵＣ系统也应用很广，综合考虑
点考虑的是电源的洁净和波动的幅度，否则会对
性价比，选定ＦＡＮＵＣ ０ｉ Ｍａｔｅ—ＴＤ数控系统，它是
数控系统造成干扰和损害。
自动化
３．２＿３操作面板模块
操作面板主要分为数控操作面板（ＭＤＩ面
板）和设备（机床）操作面板两部分，数控操作
面板由ＦＡＮＵＣ系统标配，含有数字、字母、符
号、显示功能切换、编辑操作等各按键组成，基
本相同于一般计算机键盘功能。机床操作面板则
主要控制机床的一些功能动作，包括电源开关，倍
率控制、工作方式选择、选择功能、辅助动作、急
个端子。变频器选择三菱Ｅ７４０系列，价格合理、
功能齐全，面板操作方便直观，具有瞬停电处理
及速度跟踪再启动功能，确保系统实现连续运行
机制。
３．２．７运动执行模块设计
本实训台的主要目的是为了教学，模拟一个
数控车床的基本动作，不需要加工产品，所以该
实训台的运动执行机构由双轴十字滑台、主轴电
机及编码器、四工位电动刀架等模块组成。
停等功能，该面板选取有两种方式，一是采用逐个
按钮或旋钮控制，通过继电器模块组和分线器连
接，二是选择市场上适配的集成面板，目前应用最
广的是第二种方式，它通过Ｉ／Ｏ单元和系统通信。
３．２．４输入／输出（Ｉ／Ｏ）模块
实训台上有很多的开关量信号，比如超程检
查、零点信号、机床面板上的各个按钮、旋钮、
（１）Ｘ／Ｚ双轴十字滑台
Ｘ／Ｚ双轴十字滑台可以模拟数控车床两个轴
方向的运动，带有超程和回零功能，两方向丝杠
通过联轴器与ＦＡＮＵＣ标配伺服电机连接。
（２）主轴电机及编码器
由于采用模拟主轴控制方式，主轴电机选择
～
指示灯以及各种动作的输出信号等等，这些信号
需要和数控系统进行传输通信。ＦＡＮＵＣ系统本身
带有Ｉ／Ｏ ＬＩＮＫ，它是一个串行接口，将系统和各
款三相异步电动机，由于不带负载运动，可以
选择０．７５ ｋＷ小型电机，为了能够保证模拟车螺
纹的动作，需要配备主轴脉冲编码器，用来检测
主轴的实际转速，此编码器通过同步齿形带与主
轴电机相连，实现１：１测速。
（３）四工位电动刀架
个部分连接起来，并在各设备间高速传送Ｉ／Ｏ信
号。由于实训台的信号相比实际机床Ｉ／Ｏ信号较
少，故采用单板式Ｉ／Ｏ ＬＩＮＫ，有９６个输入点，６４
个输出点，有ＣＢ１０４、ＣＢ１０５、ＣＢ１０６、ＣＢ１０７四
四工位电动刀架是一般经济型数控车床标配
的部件，该实训台也同样采用一款四工位电动刀
架，规格型号可以比实际车床小。数控系统发出
个５０脚接口可以通过５０芯扁平线缆与外部相连，
并通过ＪＤ １ Ｂ与数控系统连接，连接方式与线缆选
择按ＦＡＮＵＣ标准执行。
３．２．５伺服驱动模块
该实训台为一数控车床控制方式，有 轴和
ｚ轴两个伺服运动方向，该部分采用ＦＡＮＵＣ标配
伺服驱动，由两个伺服驱动器、两个伺服电机以
及相应的线缆组成，由于实训台主要模拟机床的
换刀信号，刀架将按照指令要求旋转到相应的刀
位，逻辑动作由ＰＭＣ控制，到位检测信号经继电
器模块组和分线器模块进人Ｉ／Ｏ ＬＩＮＫ，正转和反
转输出信号经Ｉ／Ｏ ＬＩＮＫ经分线器模块发送给各中
间继电器执行，换刀的逻辑动作一般由抬起、转
位、落下、锁紧四个动作完成。
动作，不带负载，所以在伺服电机的选择上选用
功率较小的ｐｉ型电机，伺服驱动器选用ｐｉ系列
ＳＶ２０ Ａｕ６Ｂ一６１３０一Ｈ００２伺服放大器，通过ＦＳＳＢ总
线与数控系统相连，具备位置反馈功能，其它各
接口连接遵照ＦＡＮＵＣ标准执行。
３．２．６主轴变频器模块
主轴的驱动一般有两种方式，一是伺服主
４数控维修实训台的强电电路设计
电路设计如图４所示，主电源经熔断器隔离
变压器、熔断器分为六路。其中一路作为指示灯
电源；一路送至控制变压器为强电控制电路提供
电源；一路送至一路经开关电源，提供２４Ｖ稳压
电源送至ＣＮＣ单元和Ｉ／Ｏ单元；一路经伺服变压
器、空气开关进人伺服放大器，再分两路输出：
分别控制 轴伺服电机、ｚ轴伺服电机；另一路经
空气开关为变频器提供电源控制主轴电机。
轴，二是模拟主轴，由于目前大多数数控车床采
用模拟主轴，故该实训台也采用模拟主轴控制方
式，即用变频器来控制一台三相异步电动机，数
控系统通过控制发出的直流电压信号来控制变频
器的输出电压的频率，从而改变三相电机的转
５数控维修实训台的故障点电路设计
故障点电路设计一种是采用在控制电路中串
联拨动开关来设计故障点。图５中ＳＫＩ～ＳＫ６分别
（下转第８３页）
速，信号由系统的ＪＡ４０发出连接变频器的２、５两
匦鋈
陈秋华 等：一种新型转子环氧树脂涂敷机
２
了循环再用粉末的质量，也有效地防止了粉末外
泄；同时由于采用箱槽布局结构，达到了减少堆
积粉末平面的目的。
经过实验测试，环氧树脂粉末利用率超过
９０％，同时粉尘泄漏与粉末堆积得到了很好的控
制，极大地提高了涂敷产品质量的稳定性。
参考文献：
［１］周锦添．微电机槽绝缘流水线型涂敷设备研制及涂层
质量控制［Ｊ］．电机电器技术，１９９８（２）：３９—４２．
［２］梁志锋，周锦添，吴智恒，等，微电机转定子内槽粉
末涂敷设备的研究［Ｊ］．机械，２００１（５）：５８—６０．
［３］陈彦良．脉冲式袋滤集尘机操作改善与能源节约
［Ａ］．工业减废暨永续发展研讨会论文集［Ｃ］．２００２．
［４］瞿仁静．无动力（微动力）除尘技术［Ｊ］．环境科学
导刊，２００９．２８（３）：７９—８１．
１．转子２．气刷３．过滤箱４．过滤网
图３过滤箱结图
第一作者简介：陈秋华，男，１９５７年生，广东惠阳人，大
学专科，工程师。研究领域：机械电气工程技术。
（编辑：王智圣）
统处于负压状态，能够快速收集未被利用的环氧
树脂粉末，减少粉末在空气中暴露的时间，保证
・—－
’一－——＋一－—・・ 一－——・ 一・—— 一－＋一—— 一－＋．－＋－．－４－．＋－＋－＋－＋－—— 一
（上接第３６页）
路、冷却电动启动信号电路、刀架电机启动信号
总电源卜＿—１熔断器卜一—峒离变压器ｒ—－１熔断器
电路中。在拨动开关断开的情况下产生故障，拨
动开关闭合，故障解除。采用此种方法主要设置
常见的典型故障。
６结论
通过设计和实际使用，基于ＦＡＮＵＣ数控系
统的数控维修实训台动作正常，运行良好，能够
满足实训的需要，基本达到市场上销售的数控维
修实训台的性能，获得了使用教师和学生的一致
好评，为研制同类实训台以及数控机床改造提供
了一些依据，同时也开辟了以自研设备带动实验
图４ 强电电路设计示意图
室建设、课程建设和师资队伍建设新思路。
参考文献：
［１］夏玉苓．数控维修实验台研究进展［Ｊ］．科技与企
业。２０１３（５）：３１４—３１５．
［２］吴胜强．多功能开放式数控机床调试维修综合实验台
的研发［Ｊ］．邢台职业技术学院学报，２０１２（１）：
７６－７９．
［３］Ｂｅｉｊｉｎｇ—ＦＡＮＵＣ技术部．Ｂｅｉｊｉｎｇ—ＦＡＮＵＣ Ｏｉ—Ｄ／０ｉ
Ｍａｔｅ－ＴＤ简明联机调试手册［Ｚ］．北京：北京发那科
机电有限公司，２００５．
图５ 故障点设计电路
第一作者简介：尹昭辉，男，１９７９年生，江苏淮安人，硕
串联在变频器启动信号电路、伺服使能信号电
路、系统电源启动信号电路、刀架刀位信号电
士，讲师。研究领域：数控技术及装备。
（编辑：向飞）