随着经济化和国民经济的快速开展，我国逐步变成世界制造业中心，数控机床的运用日益广泛。设置机电一体化、数控、自动化等专业的高校，在教育体系中通常都开设《数控原理与体系》和《数控体系归纳实习》等专业主干课程来教育数控技能。该课程特色是理论与实习紧密结合，是一门归纳实习性很强的课程。在以往该课程教育中，试验设备相对较少和单一，没有把数控业界广泛运用的数控体系用于试验教育, 导致学生对国内外的数控技能工作进程不清楚，教育效果不抱负。学生结业今后进入社会上手慢，适应性差。作为运用性本科教育，应尽能够把社会广泛运用和技能融合到教育中，能使学生更快适应社会开展的需要。

FANUC体系是国内外数控机床广泛选用的体系，功用较强；另外作为老师和科研人员要对FANUC体系多方面把握，也短少适宜的数控试验设备，国内关于FANUC体系而开发的试验设备较少。为此，咱们研发了NBF系列“FANUC数控体系归纳试验设备”试验平台。FANUC数控体系产品规格较多，下面以FANUC的Power Mate 0 (下文简称PM0) 数控体系为例介绍该试验设备研发的规划思维、性能特色、构造构成、软件功用开发以及试验内容等。

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一、试验设备设计思维

关于数控编程操作学习，通常只需有数控机床即可实习教育，而关于数控机床电气运用学习，仅有数控机床是不可的，因为数控机床首要电器通常放在机床电气柜中，功用不具开放性，电气调试和修理需专业人员，机床厂家都不期望最终用户修正出厂参数和有关技能内容。而数控机床电气学习恰恰期望经过参加开放性的数控机床的运用来学习把握数控体系的电气规划、电气构成、参数设置、数控编程、梯形图规划、故障诊断等多项归纳试验实习功用，经过归纳试验实习，到达理论联系实际和归纳着手能力的进步。考虑到学生学习的特色，规划数控归纳试验设备时，依据以下几个原则：

1．尽能够的把构成数控机床电气都能在试验设备上反映，给学生学习有一个完好的数控机床电气构成概念；

2．试验设备既能做演示性试验，又能给学生做独立试验；

3．规划要考虑到FANUC数控体系报价对比宝贵，给学生运用学习，既不能影响学习效果，又能维护宝贵的试验设备；

4．归纳试验设备首要意图进行电气学习，也能够进行编程操作，机械履行件能够依据需要可灵敏配置；

5．FANUC数控体系功用很强，要尽能够多的把FANUC数控体系功用开放给学生学习；

6．依据数控技能开展特色，通常数控体系和伺服体系开展速度纷歧，为今后部分更新和兼容交换留有空间。依据上述规划思维，研发了该试验设备。

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二、实验装置性能特点

1．开放性：结构设计简单、清晰，大部分用有机玻璃安装，对电气组成容易掌握，数控系统上的系统参数和PMC（可编程机床控制器）程序都是开放的，学生可以自行消化和增减参数、程序，以掌握各项实验内容含义，由于有可靠备份，演示参数和PMC梯形图程序可以删除；

2．块化：实验装置模块化设计，数控机床电气组成的各部分功能清晰；

3．能强：提供常用的输入开关和输出信号，在实验装置上可以进行电气设计、电气组成、参数设置、数控编程、梯形图设计、故障诊断等多项综合实验实习功能；

4．安全性：把相关电器都安装在透明的电气支架里，有运动的地方如电机等，都可靠地安装在执行支架上，还在外面安装了一个透明的有机玻璃罩，既安全又方便学习；

5．扩展性：在实验装置上已经是一个完整的数控机床电气组成，由于选择进给电机扭矩6 NM，可以根据需要扩展配置机床机械，只要把电机安装在机床机械上即可；实现完整机床机械功能；

6．兼容性：FANUC数控系统的进给伺服轴接口通用性较强，考虑数控系统和伺服系统容易兼容升级，在设计时把数控控制部分和伺服驱动执行部分分开设计；

7．完整性：除了机床机械外，整个数控机床电气在该实验装置上都能体现，为了演示和操作机床，还设计了通用机床操作面板和机床动作模拟控制板。

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三、实验装置结构组成

NBF-1型FANUC数控（车床）系统综合实验装置主要是由BEIJING-FANUC的PM0数控车床系统；外置I/O 模块；全数字伺服放大器和β伺服电机；主轴无级变频调速和电机；刀架电机；机床操作面板和其控制机床模拟信号板以及运动执行台等组成。如图1所示。

1．机械结构

实验装置支撑结构由金属制作，剩余部分使用有机玻璃，电机等较重的器件安装在金属支架上；伺服放大器等较轻的器件直接安装在有机玻璃上。这样实验装置上安装什么器件，一目了然，便于学习。

2．电气结构

综合实验装置由两部分组成：一部分是数控系统控制部分；另一部分是伺服放大和电机等强电执行部分。在控制部分，主要安装有FANUC控制器、CRT/MDI、外置I/O模块、机床操作面板、模拟操作和显示平台等。设计的机床操作面板如图2所示。在执行部分，主要安装两轴伺服放大、主轴变频器、主轴位置编码器、伺服电机和主电机、刀架电机以及机床电器等，除机床的机械部分外，数控机床电气都清楚安装在实验台上，加上器件透明安装，容易理解数控机床电气组成。

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四、软件功能设计

为了使实验装置成为一台完整的数控机床电气，除进行电气硬件调试外，还开发了PMC梯形图程序以及参数设置。提供的PMC程序和参数全部向学生开放，学生既可以利用提供的完整PMC程序和参数设置，进行数控机床加工编程操作学习；也可以参考PMC程序，自行开发PMC程序；也可以利用提供的PMC程序，学习设置参数，理解参数各项功能。原始PMC程序和参数就是删除了也无所谓，在实验装置上配套提供了数据存储卡。

五、开设实验内容

在该实验装置平台上，可以开设如下实验实习内容：

1. FANUC数控系统硬件连接组成实验；

2. FANUC数控系统功能参数设置实验；

3. FANUC数控系统PMC编程实验；

4. FANUC数控系统控制进给伺服电机实验；

5. FANUC数控系统控制主轴变频电机实验；

6. FANUC 数控系统控制电动刀架实验；

7. FANUC 数控系统螺纹加工功能实验；

8. FANUC数控系统电气调试实习；

9. FANUC数控系统编程加工操作实习；

10. FANUC数控系统典型故障分析与维修实习。

六、结束语

“FANUC数控系统综合实验装置”的研制，极大丰富了本院自动化（数控）专业的实验教学条件，提高了学生学习《数控原理与系统》和《数控系统综合实践》两门课的积极性，提高了数控专业实验教学水平，达到了教学大纲预期教学目的。学生提前介入学习社会，有利于学生更好的适应社会技术发展。该实验装置除面向本院学生外，还面向社会培养FANUC数控技术应用人才。在本院FANUC数控系统应用中心应用3年多来，学员不管对学习加工编程操作、参数设置、伺服调试、故障诊断和维护还是对学习梯形图PMC编程和调试，普遍感觉不错。对掌握FANUC系统的电气应用技术提供了很好的学习条件，也为教师进一步掌握FANUC 数控系统强大的功能提供了很好的实验平台。该实验装置也为多所院校使用。

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