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摘要：数控机床是高度自动化的机电一体化设备，是先进装备制造业的主流设备，了解其硬件组成、综合连接及电气控制系统显得尤其重要。以亚龙YL-558型0i mate TD/MD数控机床实训设备为例，浅谈硬件连接实践教学及改革方法。
关键词：数控机床;硬件连接;实践教学;改革
0 引言
数控机床是数字控制机床的简称，一般由主机、数控装置、伺服驱动装置及辅助装置等构成，集机械制造、自动化、计算机、光电等技术于一体，具有精度高、适应性强、自动化程度高、可靠性高等优点。亚龙YL-558型0i mate TD/MD数控机床实训设备采用FANUC数控系统，是根据数控机床制造企业与使用企业的岗位设置以及数控装调维修工的职业技能岗位要求进行研发制造的，主要由数控控制台、数控系统、PMC单元、伺服进给单元、机床电气控制系统、伺服变压器和实训考核系统等组成，可进行数控机床硬件连接与电气装调、数控机床机械装调、数控机床的参数调试、PMC编程等实训项目。YL-558型0i mate TD/MD硬件连接关系着机床能否正常工作，掌握数控机床硬件连接对机床故障诊断和维修起着非常重要的作用，因此硬件连接部分的实践教学及效果显得尤为重要。
1 数控机床硬件连接实践教学内容
数控机床硬件连接的实践操作性很强，对学生的动手能力、理解能力、理实结合能力要求较高，但是学生的基础薄弱，主动性欠缺，因此在教学中可通过细化实训项目，逐步深入训练，加强管理，提升教学效果。将硬件连接分为YL-558型0i mate TD/MD机床硬件认知、数控系统硬件综合连接、机床电气控制系统连接三个项目，由浅入深进行教学。
1.1 YL-558型0i mate TD/MD机床硬件认知
YL-558型0i mate TD/MD属于功能精简型数控机床，硬件主要包括一体型伺服放大器、I/O模块、数控系统主板、伺服电机、主轴电机、MDI面板及操作面板等，要求会查询各个硬件的型号规格，根据查得的型号规格查阅资料理解其结构、功能，如根据数控铣床伺服放大器上的铭牌得到其型号为βiSVSP20/20/40-11，那么就要知道L轴、M轴、N轴的最大电流是20A、20A、40A，主轴额定输出功率11kW。同时要掌握硬件上接口的含义，以YL-558型0i mate MD数控铣床一体型伺服放大器为例，其接口及含义如表1所示。车床和铣床硬件配备基本一致，但是伺服轴、操作面板结构和布局、伺服放大器型号和结构等不同之处需要特别注意。
1.2 数控系统硬件综合连接
数控系统硬件綜合连接主要指数控机床各个硬件之间的连接，YL-558型0i mate-D系列数控车床和数控铣床的结构和功能不同，因此在硬件连接上也有所差异。在掌握了硬件接口含义后，可根据功能进行综合连接，比如机床采用的是串行主轴，数控机床主板上的串行主轴接口JA41连接到伺服放大器上JA7B接口，实现数据的传送。车床和铣床的硬件综合连接有很大相似性，应归纳总结归纳两者之间的相似或相同点，再根据车床和铣床硬件综合连接不同之处进行重点强调，如I/O模块上的CB104-CB107的连接。数控铣床的硬件综合连接如图1所示。
1.3 机床电气控制系统的连接
数控机床的电气控制系统连接是机床硬件连接的重要组成部分，主要内容包括电气线路板上电器元件的功能和连接方法、YL-558型0i mate TD/MD电气原理图的识读、主电路、控制电路、PMC控制电路及一体化伺服驱动控制电路等。由于线路连接较为复杂，因此将电气原理图按照机床的功能要求进行分解，如将伺服主电源控制线路、系统启动控制线路、急停控制线路、MCC控制线路等控制部分从机床整体电气线路中分离出来，如遇到机床出现线路连接故障，可针对出现故障现象有目的性地查找相应线路进行诊断，进而将故障解除，使机床恢复正常。主电源控制线路如图2所示。
2 硬件连接教学方法的改革
在硬件连接整体教学过程中坚持“理实并重，学以致用”的原则，依据数控机床装调、维修、技术改造等方面的要求，将理论与实践相结合，增强学生的动手能力和学习能力。目前基本上采用项目教学法、任务驱动法等教学方法，以任务为载体、学生为主体、教师主导的方式激发学生学习兴趣、主动性和积极性，培养学生严谨的思维能力以及遇到问题时沉着冷静分析问题和解决问题的能力。如果在教学中没有相应的设备进行实操学习，那么相关的课程学习就是纸上谈兵;如果设备较少，学生较多就会导致部分学生学习效果不理想或者教学进度受到影响，因此采用新的方法学习数控机床硬件综合连接十分有必要。
数控机床硬件连接教学可以采用虚拟仿真技术，即用一个系统模仿机床硬件综合连接和电气控制，在计算机上就可以进行学习，这样就可以解决没有设备或者设备不足的情况。目前LabVIEW是一个非常成功的虚拟仪器系统开发平台，可以用LabVIEW软件开发出YL-558型0i mate-D系列数控机床硬件连接实训系统，进行实训操作的模拟。
YL-558型0i mate系列数控机床实训系统可设计为硬件功能认知模块、硬件虚拟连接练习模块、电气线路虚拟接线练习模块三个模块，可以进行机床的硬件模块的功能和接口含义的学习、硬件虚拟综合连接练习、电气线路虚拟接线练习。将实训系统用于“数控机床连接与调试技术”、“机床电气控制实训”等课程的理论与实践教学中，可丰富教学方法，提升教学效果。
采用YL-558型0i mate系列数控机床硬件连接实训系统进行教学有以下优势：
①减少实训设备损坏，解决学生频繁拆接实训设备接线对YL-558型0i mate TD数控车床、0i mate MD数控铣床设备造成的各类机械、电气故障问题，如线路接触不良、电气元件容易损坏、短路等问题。②学生可以比对现用设备完成硬件模块功能、硬件虚拟连接、电气线路虚拟接线的实训项目，解决学生认识YL-558型0i mate-D系列数控机床硬件连接不直观、不到位的问题。③提升虚拟仿真实训条件，解决设备不足的问题，同时可以进行远程指导学习。④利用虚拟仿真实训系统进行教学，通过友好的人机交互界面，操作练习真实感强、安全性高、互动性好，可反复练习，加深对实训内容的理解。
虚拟仿真技术的应用是现代教学发展的趋势，数控机床也是先进装备制造业的主流设备，将虚拟仿真技术用于数控机床的硬件连接是教学改革的重要一步，促使学生学习方式和教学方式发生改变，并推进了信息化教学的发展。
3 结语
数控机床硬件连接正确是机床正常工作的前提条件，为机床参数调试和PMC编程的顺利进行奠定了基础，也是数控机床装调与技术改造赛项的重点考核内容，因此本部分学习十分重要。采用虚拟仿真实训系统进行机床硬件连接的学习，可以将仿真系统和现有设备实现无缝对接，改变传统教学方式，促进教学效果的提升。
参考文献：
[1]周兰，陈少艾.FANUC 0i-D/0i Mate-D数控系统连接调试与PMC编程[M].北京：机械工业出版社，2012.
[2]邵泽强，李坤.数控机床电气线路装调[M].北京：机械工业出版社，2019.
[3]亚龙.亚龙YL-558型0i mate TD数控车床实训设备实训指导手册[S].
[4]B-64305CM/01. FANUC Series 0i-MODEL D/FANUC Series 0i Mate-MODEL D连接说明书[S].
关键词：数控机床;硬件连接;实践教学;改革
0 引言
数控机床是数字控制机床的简称，一般由主机、数控装置、伺服驱动装置及辅助装置等构成，集机械制造、自动化、计算机、光电等技术于一体，具有精度高、适应性强、自动化程度高、可靠性高等优点。亚龙YL-558型0i mate TD/MD数控机床实训设备采用FANUC数控系统，是根据数控机床制造企业与使用企业的岗位设置以及数控装调维修工的职业技能岗位要求进行研发制造的，主要由数控控制台、数控系统、PMC单元、伺服进给单元、机床电气控制系统、伺服变压器和实训考核系统等组成，可进行数控机床硬件连接与电气装调、数控机床机械装调、数控机床的参数调试、PMC编程等实训项目。YL-558型0i mate TD/MD硬件连接关系着机床能否正常工作，掌握数控机床硬件连接对机床故障诊断和维修起着非常重要的作用，因此硬件连接部分的实践教学及效果显得尤为重要。
1 数控机床硬件连接实践教学内容
数控机床硬件连接的实践操作性很强，对学生的动手能力、理解能力、理实结合能力要求较高，但是学生的基础薄弱，主动性欠缺，因此在教学中可通过细化实训项目，逐步深入训练，加强管理，提升教学效果。将硬件连接分为YL-558型0i mate TD/MD机床硬件认知、数控系统硬件综合连接、机床电气控制系统连接三个项目，由浅入深进行教学。
1.1 YL-558型0i mate TD/MD机床硬件认知
YL-558型0i mate TD/MD属于功能精简型数控机床，硬件主要包括一体型伺服放大器、I/O模块、数控系统主板、伺服电机、主轴电机、MDI面板及操作面板等，要求会查询各个硬件的型号规格，根据查得的型号规格查阅资料理解其结构、功能，如根据数控铣床伺服放大器上的铭牌得到其型号为βiSVSP20/20/40-11，那么就要知道L轴、M轴、N轴的最大电流是20A、20A、40A，主轴额定输出功率11kW。同时要掌握硬件上接口的含义，以YL-558型0i mate MD数控铣床一体型伺服放大器为例，其接口及含义如表1所示。车床和铣床硬件配备基本一致，但是伺服轴、操作面板结构和布局、伺服放大器型号和结构等不同之处需要特别注意。
1.2 数控系统硬件综合连接
数控系统硬件綜合连接主要指数控机床各个硬件之间的连接，YL-558型0i mate-D系列数控车床和数控铣床的结构和功能不同，因此在硬件连接上也有所差异。在掌握了硬件接口含义后，可根据功能进行综合连接，比如机床采用的是串行主轴，数控机床主板上的串行主轴接口JA41连接到伺服放大器上JA7B接口，实现数据的传送。车床和铣床的硬件综合连接有很大相似性，应归纳总结归纳两者之间的相似或相同点，再根据车床和铣床硬件综合连接不同之处进行重点强调，如I/O模块上的CB104-CB107的连接。数控铣床的硬件综合连接如图1所示。
1.3 机床电气控制系统的连接
数控机床的电气控制系统连接是机床硬件连接的重要组成部分，主要内容包括电气线路板上电器元件的功能和连接方法、YL-558型0i mate TD/MD电气原理图的识读、主电路、控制电路、PMC控制电路及一体化伺服驱动控制电路等。由于线路连接较为复杂，因此将电气原理图按照机床的功能要求进行分解，如将伺服主电源控制线路、系统启动控制线路、急停控制线路、MCC控制线路等控制部分从机床整体电气线路中分离出来，如遇到机床出现线路连接故障，可针对出现故障现象有目的性地查找相应线路进行诊断，进而将故障解除，使机床恢复正常。主电源控制线路如图2所示。
2 硬件连接教学方法的改革
在硬件连接整体教学过程中坚持“理实并重，学以致用”的原则，依据数控机床装调、维修、技术改造等方面的要求，将理论与实践相结合，增强学生的动手能力和学习能力。目前基本上采用项目教学法、任务驱动法等教学方法，以任务为载体、学生为主体、教师主导的方式激发学生学习兴趣、主动性和积极性，培养学生严谨的思维能力以及遇到问题时沉着冷静分析问题和解决问题的能力。如果在教学中没有相应的设备进行实操学习，那么相关的课程学习就是纸上谈兵;如果设备较少，学生较多就会导致部分学生学习效果不理想或者教学进度受到影响，因此采用新的方法学习数控机床硬件综合连接十分有必要。
数控机床硬件连接教学可以采用虚拟仿真技术，即用一个系统模仿机床硬件综合连接和电气控制，在计算机上就可以进行学习，这样就可以解决没有设备或者设备不足的情况。目前LabVIEW是一个非常成功的虚拟仪器系统开发平台，可以用LabVIEW软件开发出YL-558型0i mate-D系列数控机床硬件连接实训系统，进行实训操作的模拟。
YL-558型0i mate系列数控机床实训系统可设计为硬件功能认知模块、硬件虚拟连接练习模块、电气线路虚拟接线练习模块三个模块，可以进行机床的硬件模块的功能和接口含义的学习、硬件虚拟综合连接练习、电气线路虚拟接线练习。将实训系统用于“数控机床连接与调试技术”、“机床电气控制实训”等课程的理论与实践教学中，可丰富教学方法，提升教学效果。
采用YL-558型0i mate系列数控机床硬件连接实训系统进行教学有以下优势：
①减少实训设备损坏，解决学生频繁拆接实训设备接线对YL-558型0i mate TD数控车床、0i mate MD数控铣床设备造成的各类机械、电气故障问题，如线路接触不良、电气元件容易损坏、短路等问题。②学生可以比对现用设备完成硬件模块功能、硬件虚拟连接、电气线路虚拟接线的实训项目，解决学生认识YL-558型0i mate-D系列数控机床硬件连接不直观、不到位的问题。③提升虚拟仿真实训条件，解决设备不足的问题，同时可以进行远程指导学习。④利用虚拟仿真实训系统进行教学，通过友好的人机交互界面，操作练习真实感强、安全性高、互动性好，可反复练习，加深对实训内容的理解。
虚拟仿真技术的应用是现代教学发展的趋势，数控机床也是先进装备制造业的主流设备，将虚拟仿真技术用于数控机床的硬件连接是教学改革的重要一步，促使学生学习方式和教学方式发生改变，并推进了信息化教学的发展。
3 结语
数控机床硬件连接正确是机床正常工作的前提条件，为机床参数调试和PMC编程的顺利进行奠定了基础，也是数控机床装调与技术改造赛项的重点考核内容，因此本部分学习十分重要。采用虚拟仿真实训系统进行机床硬件连接的学习，可以将仿真系统和现有设备实现无缝对接，改变传统教学方式，促进教学效果的提升。
参考文献：
[1]周兰，陈少艾.FANUC 0i-D/0i Mate-D数控系统连接调试与PMC编程[M].北京：机械工业出版社，2012.
[2]邵泽强，李坤.数控机床电气线路装调[M].北京：机械工业出版社，2019.
[3]亚龙.亚龙YL-558型0i mate TD数控车床实训设备实训指导手册[S].
[4]B-64305CM/01. FANUC Series 0i-MODEL D/FANUC Series 0i Mate-MODEL D连接说明书[S].