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设计与研究 D e s’g n a n d R e se a rc h 基于 P C自动设故的数控机床维修教学设备设计 李奇亮 南京铁道职业技术学院， 江苏 南京 2 1 0 0 1 5 摘要 基于 P C和强抗干扰技术设计出自动设故的数控机床维修教学设备 ， 该设备具有设故高效率和智能 化等特点。该项 目的完成为学生机床装调与维修实训创造了有利条件 ， 同时提升了教师的综合能力 和教学水平， 为进一步扩大校企合作领域奠定了坚实基础。 关键词故障数控车床教学设备电气控制系统 中图分类号 T B 4 7 文献标识码 B Th e t e a c h i n g e q u i p me n t d e s i g n f o r CNC ma c h i n e ma i n t e n a n c e b a s e d o n a u t o ma t i c s e t b y PC L I Q i l i a n g N a n j i n g I n s t i t u t e o f R a i l w a y T e c h n o l o g y ， N a n j i n g 2 1 0 0 1 5， C H N J Abs t r a c t Th e pa p e r d e s i g n e d a t e a c h i n g e q u i p me n t f o r CNC ma c hi n e ma i n t e n a n c e b a s e d o n a u t o ma t i c s e t b y PC a n d t h e s t r o n g a n t i j a m m i n g t e c h n o l o g y ，w h i c h h a s s o m e c h a r a c t e ri s t i c s s u c h a s e ffic i e n t s e t a n d i n t e l l e c t u a l i z e d d e s i g n ．T h e a c c o m p l i s h m e n t o f t h i s p r o j e c t c a n c r e a t e f a v o r a b l e c o n d i t i o n s f o r t h e p r a c t i c e c o ur s e，a n d e n h a n c e t h e t e a c h e r’ S c o mp r e h e n s i v e c a p a c i t y a n d t e a c hi n g l e v e l ，wh i c h a r e t h e s o l i d f o u n d a t i o n for e x p a n d i n g c o o p e r a t i o n b e t we e n c o l l e g e s a n d e n t e r p r i s e s ． Ke y wor ds F a u l t ；CNC La t h e；Te a c h i n g Eq u i p me n t ；El e c t ric a l Co n t r o l S y s t e m 根据机床行业调查 ， 数控人才的市场需求 已从初 期的数控操作 、 数控编程转 向了技术含量较高的数控 机床调试 、 维护与维修。维修力量不足是影响数控机 床利用率和完好率的主要 因素， 大量机械制造行业和 装备制造企业急需大量数控机床维修人才 j 。所以 加大对数控设备维护人员的培养 、 提升学习效果是 目 前职业院校相关专业的使命所在。 在数控设备应用与维护相关专业职业教育实践过 程中， 我们主要采用旧机床先拆装机床主要机械结构 及电气线路、 再人为设故让学生排除和虚拟数控机床 故障排除等两种方法进行教学， 发现存在以下问题 1 人为设置故障时总能被学生直接找到故障点 特别是电气线路的通断故障 ， 学生取捷径就可以 “ 高效率” 地找到故障， 从而违背了从现象去分析判断 并检查相关部位来找故障点的思路； 2 虚拟数控机床在装拆及电气连接方面实训效 果明显， 减轻对实际数控机床和实验台的设备 特别 是高档设备 压力； 虚拟数控机床一人一机有利于激 南京铁道职业技术学院青年科研基金项 目 Q 2 0 1 1 1 4 9 6 发学生的学习热情 ， 具有安全 、 经济等特点 ， 但其给学 生完全是一种模拟， 主要对认知能力的提高， 缺乏实际 动手能力的培养 ， 一般缺乏故障再现的随机性 。 基于此我们设计出基于 P c随机设故的数控教学 设备 ， 具有故障的隐蔽性强 ， 真实性好等特点。 1 P C与 C NC之间通信 计算 机和数控系统一般通过 R S 一 2 3 2串行 口通 信， 但 R S 一 2 3 2串行口通信有效距离短， 且实训设备在 生产车间， 现场条件恶劣 。本文 以 F A N U C 0 i Ma t e T D 系统控制的车床为通信对象， 采取了抗干扰能力较强 的远程通信方法 J ， 即利用 C N C系统的 R S 一 2 3 2通 信接口和协议， 通过高通信速率的 R S 一 4 8 5接 口转换 远程智能通信模块 图 1 ， 并选用 V i s u a l B a i s c 6 ． 0软 件开发上位机管理 程序 ， 既解 决了一台 P C机和多 台 数控机床进行通信的问题， 又为数控机床装调维修工 等相关技能鉴定考试提供硬件支持。 说明 ①一个4 8 5 转 2 3 2 智能模块可以接多台机 。 ‘uI ‘ 帚I 床， 在本文中还通过该串口通信实现机床对应的单片 机控制系统有计划地控制对应 的线路通断电路 ； ②机 床端 4 8 5转 2 3 2智能模块的 D 2 端子可以并联 ， 而且 上位机通过专用指令可以对每个通信端口的参数设置 编程， 确保了柔性设置的可行性。 ② 图1 设备通信原理 2 设故系统设计原理 设置故障的内容主要包括 3个方面 数控系统参 数错误更改或不匹配硬件连接； 漏电、 缺相以及设备保 护电路自动动作等电气线路故障； 在机械方面， 故障设 置主要针对误差补偿不当甚至是错误造成定位误差过 大的问题 。 V B的 M S C o mm通信控件控制属性较多 』 ， 在编 制通信软件过程中要遵 守 F A N U C数控系统 的通信协 议， 反译和处理与 F A N U C数控系统相关的传输数据 格式转换 ， 否则接收到的数据将是乱码。 1 串口通信设置 智能通信模块提供了专用指令用于通信设置， 利 用 V B软件通过向该模块发送控制指令就可以设定 和 实现参数的读取和修改， 以控制模块进行正确的数据 通信。以本文使用 1 - 7 5 2 0和1 - 7 5 2 7 通信智能通信模 块为例， A A B N [ b a u d r a te ] 指令用于设置 C O M端口 的波特率 ， 其 中 是指令前导符 ； A A表示模 块地址 ， 取值 0 0 H～F F H； N表示操作方式 1是改 写， 0是 读取； [ b a u d r a t e ] 就是通信波特率值， 如 0 0 B 1 4 8 0 0 C r L f 即表示将 C O M1的波特率更改为 4 8 0 0 。 2 数控系统参数设故 上位机直接控制 F A N U C数控 系统参数可 以通过 以太网使用 C N C参数设定或伺服 G U I D E 。本文基于 V B程序和C N C之问串口通信对系统参数进行间接设 置， 以考查学生对部分参数不正确造成机床故障的判 断能力 ， 提升对该参数的理解。如本文软限位系统中， 通过设置 P R M 3 0 0 4 5 0 ， 就会出现硬超程报警等。 D e s ig n a n d R e se a 设计与研究 上述的间接设置方法是将机床正常情况下参数备 份的文件修改局部， 再进行数据恢复， 其中关键技术在 于熟悉 C N C系统参数备份的文件结构和外接P c进行 数据的恢复操作步骤。 参数恢复的关键是 通过传输电缆连接 P c与数 控系统并使机床处在 E D I T状态 ； 设定数控 系统和 P C 匹配的传 输参 数； 在数控 系统 中， 按 软键 [ P A R A M] [ O P R T ] [ R E A D] [ E X E C ] ， 等待 P C将相应数据传人； 通过 V B程序把修改后的文件发送到 C N C系统。 3 电气设故 为实现 自动设故 ， 本文通过串 口芯片 MA X 2 3 2与 单片机通信， 以控制关键线路的通断。为此， 本文利用 P r o t e l D X P制作基于 A T 8 9 S 5 1线路故障设置 P C B版 ， 其原理如图2 。 图2 电气设故原理 正常情况下 ， 单片机引脚 P 1 ． 3输出低 电平 ， 三极 管 Q 1 1截止 ， 继电器线圈没有电位差， 继 电器衔铁释 放 ， 保持常开状态 ， 起到断开电流 的作用 ， 同时状态二 极管也点亮； 当单片机接受到 P c需要设置 W7 1 线路 故障点命令时， 引脚输出高电平， 三极管 Q l 1 饱和导 通 ， 5 V电源加到线圈两端 ， 继 电器吸合 ， 常开触点闭 合 ， 继电器起到断开线路的作用 ， 同时状态二极管也熄 灭。状态二极管起到调试作用， 一般隐藏在考核箱内。 3 基于 V B的设故软件设计 本文设故软件采用服务器／ 客户机模型开发出教 师机软件和客户端软件。教师机软件是整个系统管理 图3 设故软件界面 9 7 设计与研究 D e s a n d R e se a 数控落地铣镗床温度影响滑枕定位精度的补偿系统 包 秀杰 齐齐哈尔二机床 集团 有限责任公司设计研究院， 黑龙江 齐齐哈尔 1 6 1 0 0 5 摘要 分析 了数控铣镗床滑枕产生进给精确定位偏差的原 因， 介绍了以基准杆和位移传感器方式对实现滑 枕精确定位进行补偿的关键结构和实现过程。 关键词 数控铣镗床滑枕位移传感器定位补偿 中图分类号 T H1 2 2 文献标识码 B Re s e a r c h o n r a m f e e d a c c u r a t e p o s i t i o n i n g c o mp e n s a t e s y s t e m o f CNC mi l l i n g -b o r i n g ma c h i n e B A O X i u j i e D e s i g n I n s t i t u t e ， Q i q i h a r N o ． 2 M a c h i n e T o o l G r o u p C o ． ， L t d ． ， Q i q i h a r 1 6 1 0 0 5 ， C H N Abs t r a c t Th i s a r t i c l e s t u d i e s r e a s o n o f r a m f e e d a c c u r a t e p o s i t i o n i n g d e v i a t i o n o f CNC mi l l i n g b o rin g ma c h i n e．I t i n t r o d u c e s t h e k e y s t r u c t u r e a n d r e a l i z i n g p r o c e s s o f r a m f e e d a c c u r a t e p o s i t i o n i n g c o mp e ns a t e b y t h e wa y o f r e f e r e n c e r o d a n d d i s p l a c e me n t t r a n s d u c t i o n ． Ke y wo r d s C NC Mi l l i n g - b o r i n g Ma c h i n e；R a m；Di s p l a c e me n t T r a n s d u c e r ；A c c u r a t e P o s i t i o n i n g Co mp e n s a t e S y s t e rn 对于数控机床， 其加工精度是衡量数控机床制造 水平的一个重要因素， 其中数控铣镗床滑枕在工作过 程中， 受温度因素影响 ， 长度会变化 ， 使滑枕的理论值 与实际定位值产生偏差， 从而严重影响了数控铣镗床 的加工精度。为了消除温度变化对数控铣镗床滑枕定 位精度的影响， 采用数控铣镗床滑枕进给精确定位补 偿技术。该项技术的成功应用， 已提高了数控铣镗床 的加工精度， 降低数控铣镗床的调试周期， 从而降低了 和维护的核心 ， 以控制各台机床考核内容 、 评定学生成 绩和学生信息管理。教师登录成功后的界面如图3 。 主界面 利用 V B的 t a b s t r i p控 件制 作 ， 在 P r i v a t e S u b Fo r mL o a d 函数 内共添加 4个 T a b对象 指定考 题 、 随机出题 、 通信设置和 A b o u t 。其关键语句是 S e t r e fi b st a b s t r p ． T a b s ． A d d ，，” 指定考题” ， 1 r e fi b s ． T o o l T i p T e x t ” S p e c i f y t h e q u e s t i o n s ” 学生机主要完成将检测到的电气故障线路号上传 到教师机， 在实训阶段还可以提示故障判断思路以及 fl a s h动画演示整个排故过程。 4 结语 通过对现有的 C J K 6 1 2 5 i 型车床数控化改造 和基 于P c的自 动设故系统开发， 实现了利用一台计算机 远程对多台机床随机设故、 自动评分、 成绩统计 ， 通过 形成性考核方式考核学生掌握技能的真实水平。实践 证明， 不仅较好地解决 了远距离通信 、 资源合理利用 、 抗干扰能力的问题， 提高了原有旧机床的综合利用率， 而且能满足数控机床装调和维修教学和实训， 为我院 数控机床装调维修工技能鉴定基地创造物质条件。 参考文献 [ 1 ] 吴金娇 ， 刘树 青． 虚拟数控机床在数控维 修教学 中的应 用 [ J ] ． 中国 现代教育装备， 2 0 1 1 1 7 5 ． [ 2 ] 汪木兰． 数控原理 与系统 [ M] ． 北京 机械工业 出版社 ， 2 0 0 4 ． [ 3 ] 张滢， 刘宝明， 王子豪， 等．微机与数控机床远程通信软件开发[ J ] ． 组合机床与自动化加工技术， 2 0 0 5 5 3 4 3 5 ． [ 4 ] 范逸之．V i s u a l B a s i c 与分布式监控系统 R S - 2 3 2 ／ 4 8 5串行通信 [ M J． 北京 清华大学出版社， 2 0 0 2 ． [ 5 ] 曹锦江， 汪木兰， 左健民． P c机与F A N U C数控系统远程通信软件的 开发[ J ] ． 智能控制技术， 2 0 0 6 ， 3 5 7 5 3 5 5 ． 作者 李奇亮， 男， 1 9 8 2年生， 硕士， 助教， 主要研 究方向为机 电一体化及装备技术， 已发表论文 5篇。 编辑谭 弘颖 收 稿日 期 2 o 1 l 一 0 4 0 2 文章编号 1 2 0 1 2 8 如果 您想发表对本文的看法． 请将文章编号填入读 者意见调 查表中的 相应位置。 特 等 ⋯ ‘ l
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