工程训练课程体系下开展数控伺服技术实验项目的探索

2015-01-02赖思琦

科技视界 2015年1期

赖思琦

（西南科技大学工程技术中心，四川绵阳 621010）

工程训练是本科生实践训练的重要环节之一，在培养学生的技能和专业知识中发挥着越来越重要的作用。目前，在工程训练课程体系下，数控实习项目主要是进行加工代码编程和设备操作练习。而对数控设备的设计结构、控制技术方面涉及较少。然而，随社会对人才需求的发展，工程训练课程实践教学体系和内容也在不断进行发展和改革。

数控设备伺服驱动系统的功能是控制伺服电机、丝杆、工作台等部件的运动速度和位移量，是数控机床的重要组成部分。伺服系统的性能良好，能够提高数控机床的精度和工作效率，确保机床在工作过程中具备良好的动态和静态性能。由于数控伺服系统的重要性，非常有必要让学生了解这类控制技术，特别对于机电类专业的学生更是如此。

1 实验项目设计

数控伺服技术综合性实验项目的开发，其设计以数控技术、机电控制技术教学为主要出发点,充分体现其开放特性,使学生通过搭建数控伺服系统模型、伺服参数设置、在线实时调试等相关实验实训内容的学习，能够全面了解数控机床伺服系统典型的基本结构、工作原理和工作过程,具备一定的对伺服系统进行操纵及调试、维护能力。

1.1 数控机床三维模型搭建实验

以典型的数控加工中心为对象，建立了数控机床的三维几何模型，通过实验，让学生清楚地了解数控机床部件的机械结构，了解数控伺服系统的工作原理，如图1所示。

图1 数控加工中心三维模型

1.2 伺服主轴实验

以工程训练中心的数控加工中心为对象，了解FANUC伺服控制器上主轴的接口应用，伺服主轴调速电气的设计、布线、调试，以及伺服主轴参数设置及优化。

1.3 X/Y/Z伺服电机驱动控制实验

了解FANUC 0I－MD数控系统与交流伺服驱动单元、伺服电机连接及使用方法，掌握数控系统、伺服驱动及电机的应用，布线与调试方法。利用系统的参数设定支持功能进行各轴伺服参数的手工设置。

1.4 在线伺服参数优化实验

建立起完整的系统硬件构架，完成FSSB、主轴和基本伺服参数初始化设置后，系统就可以实现正常工作。为了充分发挥设备的性能，提高设备工作的速度和精度，还要根据数控机床的机械结构特性和产品工艺要求，对伺服参数作进一步优化调整。使用FANUC数控系统的以太网端口，建立计算机与数控系统的通讯，通过使用SERVO GUIDE伺服调试软件对“电流控制（电流环）”、“速度控制（速度环）”、“位置控制（位置环）”这三个环进行在线调整，使用SERVO GUIDE对从CNC获得的波形作出分析，以取得和机械特性相关的匹配参数，保证数控机床在高响应、高刚性下稳定工作。

2 实验项目实施

在实验项目实施中，要求在工程训练课程体系下充分发挥现有的设备资源和教学优势，实现机床操作、机电控制、设备调试各个环节串联在一起，讲解、操作教学一体化。每个环节都有明确目的和凝练的教学资源支撑，深化工程训练课程体系下数控实习的深度和广度，激发学生的积极性和主动性。通过对数控设备的 “了解”→“如何使用”→“为什么要这样使用”→“该如何调整，让使用效果更好”这四个步骤，让机电类专业学生对数控技术的学习，从单纯的操作深入到结构组成、控制原理的层次。特别是通过对数控伺服技术的学习，对数控设备的设计和构造有了一个清晰的认识，从而对数控技术知识的掌握达到较为深入的程度。实验学时的安排如下表。