斯沃仿真软件在《数控机床维修》教学中的应用

朱俊

(常州信息职业技术学院机电工程学院 江苏常州 213164)

斯沃仿真软件在《数控机床维修》教学中的应用

朱俊

(常州信息职业技术学院机电工程学院 江苏常州 213164)

阐述了斯沃数控维修仿真软件的主要功能、优点及不足之处，以及在具体数控维修教学中的使用方法。针对仿真软件在教学应用中的先天不足，提出了各种教学手段取长补短、相互配合高效率地实践于教学的思路。

斯沃数控维修仿真软件;《数控机床维修》;应用

0 引言

《数控机床维修》是高等职业类院校机电类专业的一门专业核心课程。其任务为培养学生具有数控机床选购、安装、调试、验收、管理与维护、常见故障的诊断与维修的综合应用能力。数控机床是典型的机电一体化产品，其功能由微处理技术、液压与气动技术、机械技术及电子技术、信息技术等多领域有机结合而成，这就决定了在学习数控机床维修时，具有涉及领域宽、技术面广、难以掌握的特点，这就为《数控机床故障诊断与维修》的教学提出了很高的要求，其中的实训设施的配备与否、结构是否合理对于教学质量的影响是显而易见的。［1］

在组织《数控机床维修》课程“做”中“学”的教学过程中，不同的教学内容配备不同的实训设备，营造真实的实训环境，以满足本课程教学的需要。对于精度检验与质量评判等需要在实物上反复训练才能形成的能力，一般在理论实践一体化教学实训室开展。对于不易形象展示的数控机床PMC编程与调试，以及随机出现、难以复现的故障诊断与排除或者危险系数较大的机床接线方面的教学内容，计算机仿真提供了一个良好的实训平台，学生可以重复学习和训练，而不受到真实环境的约束。［2］

斯沃数控维修仿真软件即是为这样的一种教学需求量身订做的教学仿真平台，该软件利用先进的计算机仿真技术，对数控机床的电气装配、调试、排除故障等工作过程进行仿真模拟，是一款经济、可靠、高效的培训软件。

1 软件功能及教学中的具体应用

该软件共分为数控机床机械模块、电气模块、故障设置与排故模块、网络管理模块四大部分，以下详述各模块在教学中的具体应用。

1.1 数控机床机械模块

本模块提供了数控机床的三维机械结构模型，具体包括数控铣床、数控车床的整体结构，进给传动系统(X、Y以及Z轴)机械结构，主轴机械结构。如图1所示为数控加工中心主轴结构剖视图，相邻零件以不同的颜色显示，清晰展示了主轴的刀具自动夹紧装置和自动清洁装置的机械机构，主轴的支撑形式也一目了然。

图1 数控铣床主轴机械结构三维模型

在数控机床机械部分的教学中，讲解机床机械装配图时，结合软件的三维机械模型的展示，更便于学生掌握数控机床的机械结构。

1.2 电气模块

电气模块的功能包括硬件接线和参数设置两大部分的功能。

1)硬件接线。该软件能够完成西门子802C bl和FANUC 0i-MATE-MC两大常见型号的数控系统的硬件仿真接线。具体操作步骤为:

①计算机屏幕仿真为电气元器件安装板，利用“放置元件”命令在软件的元器件库中选择相应元器件合理布局在屏幕上。布局时，需要考虑美观、利于散热、节约材料、调试方便等要素。

②根据电气原理图中导线截面的标识，点击“接线”按钮，选择正确的导线粗细，选择导线颜色。

③导线选择完成后，光标移至元器件的端子，此时元器件端子显示一个实心圆，点击鼠标，导线的一端即固定完成，另一端同理可得。全部接线完成后，如图2所示。

图2 仿真接线

④全部连接完成后，点击“拾取”按钮，合上电源总开关、各断路器，数控系统，伺服驱动，主轴驱动能正常得电，即接线成功。

2)参数设置。接线完成正常上电后，即完成数控系统、伺服、变频器的参数设置工作。首先需要根据硬件配置，机床技术指标等条件列出参数设置表，然后鼠标右击需要设置参数的器件，点击“调试”，完成器件的参数输入的工作，如图3所示。软件仿真参数输入的操作过程与真实器件完全相同。

图3 西门子802C bl数控系统参数设置仿真

1.3 故障设置与排故模块

软件提供常见的数控机床电气故障排除仿真实训。该软件可以设置的故障分为四类:元器件故障、连接线松动(接触不良)故障、参数故障以及接线端子故障，是对生产实际中数控机床可能出现的故障的高度总结和概括，为学生提供了一个“源于真实，高于真实”的实训平台。在日常教学中，教师可以在教师机上设置故障，如图4所示，左侧为软件内置的故障，选中要设置的故障，点击“设置”按钮，该故障出现在右侧的窗口中，该故障生效。逐个设置故障，保存，将设置好的故障文件通过局域网发给学生，学生根据报警号或故障现象，利用必要的工具进行排故，如万用表，如图5所示。学生查出故障修改正确后再通过网络发给教师，教师端软件根据学生的排查结果给学生自动评分。

图4 教师端故障设置窗口

图5 故障排除工具——万用表

该软件经过笔者多年教学应用，效果是显而易见的。仿真软件和真实实训设备都能完成训练的实训内容，可以先在仿真软件上完成，然后选择其中最典型的内容在真实元器件上再操作一遍。实际教学中笔者将数控机床各部分接线的训练全部安排在仿真软件中进行，然后选择其中最典型的电动刀架的安装与调试在真实的实训设备上完成，大大提高了实训的效率，刀架的安装与调试，整个班级完成实训为4个课时，仿真软件应用之前为10课时。

2 软件存在的不足

尽管该软件在实际教学中的应用效果相当不错，但其中的一些问题也是存在的。

①参数是否设置及正确与否对于机床的运行无任何影响。这显然与真实的机床调试相去太远，甚至是误导学生。另外，机床参数修改后，参数修改效果无任何体现，这也是严重的不足。所以在实际教学中，软件仿真仅仅训练参数的设置操作，对于参数的意义理解还必须放在真实的实训设备上训练。

②万用表只能用来测电压，测电阻目前还不能，限制了排故的手段，所以教师在设置故障时就需要考虑到该限制。

③PLC编程是数控机床安装与调试的重点内容，但该软件没有任何提及，也是一大遗憾，该部分的训练需要完全放在真实的实训设备上进行。

④希望提供的元件库再丰富一些，能够允许使用者自行构建数控机床电气控制线路。

3 结束语

总之，用斯沃仿真软件进行数控机床维修仿真，实验过程相当接近实际操作的效果。各种电气元器件选择范围广(最新的版本已包含FANUC系统)，成本低廉，不会像实际操作那样多次重复使用，导致元器件损坏以及导线、端子等耗材的损耗，使电路调试变得快捷方便。斯沃仿真软件不但提供各种丰富的电气元器件，还提供了调试测量工具，从而可以摆脱实验室实验条件的限制，低成本、零损耗开展各种数控维修实验。因此，斯沃仿真软件是一款适合机床维修初学者优秀的仿真实验开展平台，提供了一个实验器材完备的综合性数控维修技术实验室。［3］

［1］ 余仲裕.数控机床维修［M］.北京:机械工业出版社，2007:2-3.

［2］ 李叶龙，杨娟.高职院校《数控设备故障诊断与维修》教法探讨［J］.世界华商经济年鉴(高校教育研究)，2008(11):134-136.

［3］ 赵传尊.高职数控机床故障诊断与维修课程教学改革初探［J］.职教论坛，2009(23):203-204.

The Application of Swan Soft Simulation Software in CNC Maintenance Teaching

ZHU Jun
(School of Mechanical and Electrical Engineering，Changzhou College of Information Technology，Changzhou 213164，China)

The article introduces the main functions，the merits and demerits of Swan Soft Simulation Software，as well as its application in CNC Maintenance teaching.Aiming at the inborn shortage of simulation software in teaching，the article introduces various teaching methods serving for teaching.

SSCNC Maintenance Simulation Software;CNC Maintenance;application

book=8,ebook=8

TP 391.9

B

1672-2434(2010)03-0037-03

2010-04-19

朱 俊(1979-)，男，讲师，从事研究方向:数控机床维修