[实用新型]开放式数控机床实验平台

说明书

(一)所属技术领域

本实用新型涉及一种用于机电一体化控制加工操作实验教学平台，尤其能将车床、铣床、钻床、磨床对应数控机床控制系统的电路设计、连接、测试、CNC内部PLC程序修改、工件的三维设计、对应工件的机代码程序设计、实验机床的操作实验开放给学生的多元化机电实验教学平台。 

(二)背景技术

目前，公知的数控机床的教学实验主要是在固有的数控铣床、数控车床上来进行学生实验教学，学生只能在完整的固有机床上来练习机代码编程，及对机床的操作，而对整个机床的系统电路结构，控制方法并不了解，未能进行真正意义的机床机电控制实验。在市面上还找不到真正意义的开放式数控机床实验平台。 

为了适应机电一体化人才的市场需求，使实验者对车床、铣床、钻床、磨床相应的控制系统的整个结构，控制电路的设计，测试，CNC内部PLC程序修改，数控程序的编写，机床的操作控制都有一个完整的锻炼，使学生撑握数控机床控制系统的设计能力，机代码程序的编写能力，机床的实际操作能力。 

此集车床、铣床、钻床、磨床于一体的开放式实验平台，能非常有效地锻炼学生的机电一体化设计能力，且目前市面上还没有真正意义的数控机床实验平台，而数控机床又是机床发展的必然趋势，故此系统具有市场前景。 

(三)发明内容

为了使学生能设计、连接、测试车床、铣床、钻床、磨床的控制电路，并进行机代码编程、操作最终机床，本实用新型提供了一种开放式数控机床实验平台。主要解决能让学生去设计控制电路，而机床供电一般为交流380V，要能有效保证学生的生命安全，要合理地设计实验平台的分布结构，并将各元件的运行情况实时有效地反馈给学生。 

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：开放式数控机床实验平台，由床身、控制站、控制柜、实验接线面板组成，将教学车床、教学铣床、教学钻床、教学磨床结合到一起，所有的设计连线、反馈提示都处于控制柜的前面板。将强电与弱电控制线分开，系统控制线为开放式的，以便由学生自己动手设计连接实现控制。380V交流进来后，采用隔离变压器，保证对地电压安全。CNC中的PLC控制程序也开放给学生，学生可根据设计的连接电路修改PLC控制程序。控制柜的前面板为实验接线及反馈指示面板，采用急插件接口。将交流接触器上强电线路接定，通过透明有机玻璃机箱封闭，并将连接电路印在透明有机玻璃上。前面板上包括的接口有：CNC的输入/输出端口、各轴限位开关及零点开关端口、继电器控制端口、手轮端口、CNC上的电机控制线端口，还包括有各继电器、交流接触器、行程限位开关、零点开关状态的指示灯。前面板上对用户的反馈主要包括反馈给用户的LCD界面，及采集状态的LED指示灯和语音提示。前面板的下方为电机线端口，用铁盒盖好，打开盖子则自动断电，接好电机线，盖好盖子，系统才能开启电源。 

床身：选用全新混合式小床身，具有三个进给轴，二个主轴，集车床、铣床、磨床、钻床于一体的床身。控制器：选用西门子数控系统，802S，可实现车、铣、磨、钻动作的控制。手轮：选用西门子标准三轴手脉。电机：三个进给轴选用步进电机，及相应步进电机驱动器； 二个主轴都选交流电机，及一个交流变频器，选择控制二个交流主轴。机柜：选用钢架结构标准机柜，机柜门板采用钢板加有机玻璃结构，可使机柜内部结构一目了然，便于教学。电气开关：选用通过3C认证，知名品牌的产品，保障安全。接口：选用拨插式端口，卡上就可以，使实验连接方便。 

本实用新型的有益效果是，集车床、铣床、钻床、磨床于一体，学生能设计、连接、测试车床、铣床、钻床、磨床的控制电路，并进行机代码编程、操作最终机床加工自己设计的工件。 

(四)附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。 

图1为选用的机床各轴分布结构图； 

图2为机床运动结构图； 

图3为控制站结构图； 

图4为控制柜前面板接口及指示分布结构图； 

图5为控制柜内部强电元件分布结构图。 

图1中：1.Z轴导轨，2.Y轴导轨，3.X轴导轨，4.主轴一，5.主轴二。 

图2中：6.X轴运动方向及范围，7.Y轴运动方向及范围，8.Z轴运动方向及范围，9.主轴一的交流电机，10.主轴二的交流电机。 

图3中：11.CNC控制器，12.控制站底座，13.系统电源指示灯，14.系统启动按钮，15.系统停止按钮，16.车床系统选择开关，17.磨床系统开关，18.钻床系统开关，19.急停开关。