一种数控机床故障模拟装置的开发及应用

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基于单片机的数控机床故障模拟装置的开发

专业教学机床故障排除，系统参数等。在设置故障时，通常采用的方法是人为断路，如压线皮，挑掉要断路的电线，以及接空线和更换坏件
１故障模拟装置的总体设计
片机的数控机床故障模拟装置，可广泛应用于数
控机床维修、机电一体化、自动化等专业教学领
域，开发的教学实训项目适合高职院校人才的培养，具有推广价值。
维修》均以ＴＨＷＳＫＷ一２Ａ数控机床维修技能实训考核装置为主要教学仪器。数控设备应用与维护
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎｔｈｅＣＮＣｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｔｅａｃｈｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ，ｐｅｏｐｌｅｏｔｅｆｎｕｓｅｄａｒｔｉｉｆｃｉａｌｍｅｔｈｏｄｓｓｅｔｆａｉｌｕｒｅｏｆＣＮＣｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌｓ，ｗａｓｔｅｔｉｍｅａｎｄｌｏｗｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．Ｔｏｓｏｌｖｅｔｈｉｓｐｒｏｂｌｅｍ，ｉｔｄｅｖｅｌｏｐｅｄｆａｕｌｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｄｅｖｉｃｅｂａｓｅｏｎＭＣＵ，ｉｎｃｌｕｄｅｓａｓｗｉｔｃｈｉｎｇｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙ，ｍｉｃｒｏｅｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ｒｅｌａｙｍｏｄｕｌｅｇｒｏｕｐａｎｄａｃｏｎｔｒｏｌｃｉｒｃｕｉｔ．Ｉｔｉｓｐｒｏｖｅｄｔｈａｔｔｈｅｄｅｖｉｃｅｈａｖｅｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔｏｐｅｒａｔｉｏｎａｎｄｈｉｇｈａｐｐｌｉｃａｂｉｌｉｔｙ，ａｎｄｃａｎｂｅｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌｔｅａｃｈｉｎｇＣＮＣｍａｃｈｉｎｅｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ，ｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ，ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｅａｃｈｉｎｇａｎｄｔｒａｉｎｉｎｇｐｒｏｇｒａｍｓｆｏｒｐｅｒｓｏｎｎｅｌｔｒａｉｎｉｎｇｃｏｌｌｅｇｅｓ，ｈａｓｐｒｏｍｏｔｉｏｎｌａｖａｌｕｅ．

利用虚拟技术研发数控机床

利用虚拟技术研发数控机床数控机床是一种通过计算机程序控制运动和操作切削工具的自动化机械设备。

近年来，随着虚拟技术的不断发展和进步，利用虚拟技术研发数控机床已经成为了一种重要的趋势。

本文将探讨利用虚拟技术研发数控机床所带来的好处以及在实践应用中的一些挑战。

一、虚拟技术在数控机床研发中的应用随着虚拟技术的发展，传统的数控机床研发方式面临一些问题，如模拟性能不足、成本高昂、研发周期长等。

而利用虚拟技术进行数控机床研发可以有效地解决这些问题。

1. 数控仿真虚拟技术可以通过数控仿真软件对数控机床进行全方位的仿真和验证。

研发人员可以在计算机上模拟真实的加工场景，实时观察数控机床的运动轨迹和切削状态，以及加工零件的形状和尺寸。

这种虚拟仿真技术可以大大缩短实际研发周期，减少试错成本。

2. 虚拟现实技术虚拟现实技术可以帮助研发人员更直观地了解数控机床的工作过程。

通过穿戴式设备（如头戴式显示器），研发人员可以身临其境地观察数控机床的操作和工作现场，从而更好地理解机床的工作原理和性能。

虚拟现实技术还可以提供交互式的操作界面，使得研发人员可以在虚拟环境中进行实时的调试和优化。

二、虚拟技术研发数控机床所带来的好处利用虚拟技术研发数控机床可以带来许多好处，包括但不限于以下几个方面：1. 提高研发效率通过虚拟仿真和虚拟现实技术，研发人员可以在计算机上进行实验和测试，减少实际试验的成本和时间。

虚拟技术还可以帮助研发人员快速调整和优化机床的设计参数，提高试验效率和成果产出。

2. 降低研发成本利用虚拟技术进行数控机床研发可以降低实际试验和制造的成本。

通过虚拟仿真，研发人员可以在计算机上进行大量的实验和测试，减少原型机的制造和试验所需的资源和资金投入。

3. 提高产品质量虚拟技术可以在机床研发的早期阶段就发现和解决潜在的设计问题。

通过虚拟仿真，研发人员可以对机床的结构和运动进行全面而准确的分析，从而优化设计，提高产品的质量和性能。

三、虚拟技术研发数控机床的挑战与未来发展趋势虽然利用虚拟技术研发数控机床具有许多好处，但在实践应用中仍然面临一些挑战和难题。

虚拟数控机床的开发及其在教学中的应用

ＤｅｅｏｍｅｆＶｉｔｌＮＣａｈｎｏｎｔｖｌｐｎｔｏｒｕａＭｃｉｅＴｏｌａｄＩｓＡｐｐｉａｉｎｉａｈｎｇｌｃｔｏｎＴｅｃｉ
ＹＯＸｎｊｎＩｉｊｎＺＡＧＦｎｙｎＡｉｇ，ＬＵＬａｕ，ＨＮｅｇａｇｕｎ（ａｔｈｎｎｖｒｔｏｃｎｅａｄＴｃｎｌｇ，ｈｎｈｉ０２７，ｈｎ）ＥｓＣｉａＵｉｓｙｆｉｃｎｅｈｏｙＳａｇａ２０３ＣｉａｅｉＳｅｏ
虚拟数控机床的开发及其在教学中的应用
姚兴军，刘连军，张凤阳
（东理工大学机械与动力工程学院，上海２０３）华０２７
摘要：利用数控加工仿真平台ＶＲＣＴ开发虚拟数控机床，并将其成功应用于课堂教学和实验教学中。在ＶＲＣＴＥＩＵＥＩＵ的基础上借助ＰｏＥ的建模功能构建虚拟机床的结构模型，通过对现有数控指令系统的修改，建立能够仿真ＳＮＭＥＩｒ／ＩＵＲＫ８２０Ｓ的数控系统，并定制更适合于教学的虚拟数控机床界面。教学实践表明：虚拟数控机床不但具有安全、经济的特点，
１虚拟数控机床的建立真实的数控机床包括了机械结构和控制系统两部
分。在ＶＲＣＴ平台上构建虚拟数控机床也需要有ＥＩＵ两部分内容：机床结构模型的建立和机床控制系统的建立。现分别描述如下。
而且有利于激发学生的学习热情，能达到良好的教学效果。
关键词：虚拟数控机床；仿真；ＶＲＣＴ；教学；ＳＮＭＥＩ０ＳＥＩＵＩＵＲＫ８２中图分类号：Ｔ６９Ｐ９．文献标识码：ＢＧ５；Ｔ３１９文章编号：１０３８２１）６—１１３０１— ８１（０００ —

数控机床维修仿真软件

数控机床维修仿真软件简介数控机床是现代制造业中常见的设备，它通过计算机控制实现加工过程。

然而，数控机床在长时间使用过程中难免会出现故障，维修成为了关键的任务。

为了提高数控机床维修效率，仿真软件应运而生。

本文将介绍数控机床维修仿真软件的功能和优势。

功能1. 仿真分析数控机床维修仿真软件可以通过对数控机床的各个部件进行精确的建模，实现对机床内部运转过程的仿真分析。

用户可以通过软件了解每个部件的状态和运行情况，有助于准确诊断故障。

2. 虚拟维修软件可以提供虚拟维修功能，用户可以在虚拟环境中进行机床的维修操作，熟悉维修流程并学习正确的维修方法，避免在实际维修中出现错误。

3. 故障模拟软件具有故障模拟功能，可以模拟各种故障情况，帮助用户了解可能出现的故障原因和解决方法，在实际维修中更加从容应对各种情况。

4. 数据分析通过对维修过程中的数据进行记录和分析，软件可以帮助用户总结经验教训，改进维修方法，提高维修效率和质量。

优势1. 提高效率数控机床维修仿真软件能够帮助用户在不影响生产情况下进行维修操作，提高维修效率，缩短维修时间，降低停机损失。

2. 降低成本通过虚拟维修和故障模拟功能，软件可以减少实际维修中的错误操作，避免由此引起的损坏，减少维修成本。

3. 提高维修质量软件通过精确的仿真分析和数据记录，可以帮助用户更加准确地诊断故障，确保维修操作的正确性，提高维修质量。

4. 持续学习软件提供了虚拟维修和故障模拟的功能，用户可以在不断练习和学习的过程中积累经验，不断提升维修技能。

结语数控机床维修仿真软件作为现代制造业维修领域的重要工具，具有提高维修效率、降低成本、提高质量和持续学习的优势。

随着技术的不断进步，相信数控机床维修仿真软件将在未来发挥越来越重要的作用，为数控机床维修领域带来更多的便利和发展机会。

以上为数控机床维修仿真软件的介绍，希望能对您有所启发和帮助。

数控机床故障诊断模拟教学实验台的设计与开发

一
、
实验台总体设计
本文采用西门子ＳＩＮＵＭＥＲＩＫ８０２Ｄ数控系统，开发研制了数控调试维修实验台。它侧重于机床各部件的电气连接、各种信号测量、性能监控、调试维修、故障设置及排除、ＰＬＣ程序设计、ＮＣ调试等实验。对于数控机床的电气、诊断、调试等方面的实训教学，需要实验台具有开放式的特点，便于学生学习和理解。因此在教学实验台的设计思路中考虑设计一个开放的电气柜，便于学习和掌握ＣＮＣ数控系统的硬件连接、电气设计、梯形设计、参数设置、故障诊断等多方面数控知识。本数控实验台的设计采用了开放式、模块化的设计思想，尽可能多将数控机床的电器元件、组成等在实验台上展示出来，使学生对数控机
１ＦＫ７０６０－５ＡＦ７１ — １ＡＧＯ；Ｚ轴，１ＦＫ７０６３ — ５ＡＦ７１ — １ＡＨＯ。
３．模块设计与组成
体的数控机床故障诊断模拟实验设备。而由于数控机床价格昂
贵，无法在教学中普遍使用，需结合现有数控实验设备，设计并开发数控机床故障诊断模拟实验台，对学生进行专业性、实践性都很强的数控教学。
中图分类号：Ｇ６４２．４２３
文献标识码：Ａ
文章编号：１００７ — ００７９（２０１４）０２ — ０１８０ — ０２
பைடு நூலகம்
目前随着航空航天、模具制造、汽车等技术的不断发展，使数控机床成为制造业中必不可少的加工设备。数控机床由于具有高效率、高质量、高速度、高可靠性等特点，在自动化加工领域的占有率越来越高。Ｉｌ而数控机床在长期运转加工中不可避免会出现各种故障，因此对数控机床维修调试的高技能人才需求也越来越多。传统的数控机床维修高技能人才的培养是由师徒模式进行的，显然无法满足当前市场需求。高校要培养出实践动手能力很强的数控维修高技能人才，需要集教学、实验于一

数控机床的模拟仿真技术应用介绍

数控机床的模拟仿真技术应用介绍数控机床是现代制造业中不可或缺的高精密加工设备，它的出现极大地推动了制造业的发展和进步。

而模拟仿真技术作为一种重要的辅助工具，在数控机床的研发、设计、优化和操作等方面发挥着重要作用。

本文将介绍数控机床的模拟仿真技术应用，包括其原理、应用领域和优势。

数控机床的模拟仿真技术，是通过计算机模拟和仿真，对机床的加工过程、工件形变、切削力、热变形等进行分析和预测，以达到机床性能的优化。

具体而言，它可以模拟机床的结构和工作原理，通过对刀具和工件的仿真处理，得出加工过程中的各种参数和效果。

这样的技术不仅可以辅助机床的设计和改进，还可以为操作员提供参考，提高加工质量和效率。

首先，数控机床的模拟仿真技术应用广泛。

它适用于各种类型的数控机床，例如铣床、车床、钻床等。

无论是传统的机械式数控机床，还是现代的电气控制数控机床，都可以通过仿真技术进行分析和优化。

同时，它也适用于不同的材料和产品加工，无论是金属材料还是非金属材料，无论是零件加工还是模具制造，都可以通过仿真技术进行模拟和分析。

其次，数控机床的模拟仿真技术有很多优势。

首先，它可以减少机床的试刀次数和加工时间，提高加工效率。

通过仿真可以事先进行加工路径的规划和验证，避免了试刀过程中的失误和浪费。

其次，它可以降低机床的故障率和维修成本。

通过仿真可以对机床的结构和传动系统进行分析，预测潜在的故障和问题，并及时进行调整和改进。

再次，它可以提高机床操作员的技能水平。

通过仿真可以模拟实际的操作过程，为操作员提供实践和培训的机会，提高其在实际操作中的理解和应变能力。

最后，数控机床的模拟仿真技术在未来的发展中也有着广阔的前景。

随着计算机技术和仿真软件的不断更新和发展，模拟仿真技术在机床制造和加工领域的应用将更加深入和广泛。

未来，可以预见的一个发展方向是基于虚拟现实（VR）技术的模拟仿真技术。

通过虚拟现实技术，操作员可以身临其境地进行机床的模拟操作和培训，提高操作的真实感和效果。

机床电器故障诊断实训系统实现

机床电器故障诊断实训系统实现一、系统设计虚拟仿真环境：该环境是系统的核心部分，通过虚拟现实技术将实际的机床电器系统模拟为虚拟的三维场景。

在该场景中，学生可以观察机床电器系统的工作状态，包括电路连接、传感器状态等。

故障诊断模块：该模块负责生成和管理机床电器系统中可能出现的故障。

系统内置多种故障类型，例如电源故障、开关故障等。

学生使用该模块进行故障诊断时，可以根据实际观察到的机床电器状态，判断出故障原因并提出相应的修复措施。

学生管理模块：该模块用于管理学生的实训记录、成绩等信息。

学生可以通过该模块进行实训进度的管理，查看自己的实训成绩并与其他学生进行交流。

二、系统实现1.系统需求分析：根据实训目标和学生需求，明确系统的功能和性能要求。

确定系统需要实现的故障类型、仿真环境的模型精度等。

2.虚拟仿真环境建模：根据实际机床电器系统的结构和工作原理，使用计算机图形学技术进行三维建模。

将机床电器系统的各个组件和元器件模型化，并利用物理引擎模拟其运动和互动效果。

3.故障诊断模块设计：根据常见的机床电器故障类型，设计相应的诊断算法。

通过监测机床电器系统的状态变化，将其与故障模型进行对比，找出可能的故障原因。

同时，为学生提供辅助工具和提示信息，帮助其进行准确的诊断与判断。

4.学生管理模块开发：设计并实现学生管理模块，包括用户登录、实训记录、成绩统计等功能。

同时，提供学习资源和学习社区，促进学生之间的交流与合作。

5. 系统测试与维护：在系统开发完成后，进行全面的功能测试和性能测试。

确保系统能够满足实训需求，并进行相应的维护和升级，修复潜在的bug和漏洞。

通过机床电器故障诊断实训系统的实施和应用，可以有效提高学生的实际操作能力和问题解决能力。

在实训过程中，学生可以通过虚拟仿真环境进行反复训练和实践，提升其故障诊断和维修技能。

同时，系统可以提供实时的故障记录和评估，方便教师进行学生实训成绩的考核和反馈。

一种具有故障预测及诊断功能的数控机床[实用新型专利]

专利名称：一种具有故障预测及诊断功能的数控机床专利类型：实用新型专利
发明人：陈迪蕾,孙楠,赵海发,田晓光,王雪,杨萌萌
申请号：CN201721045935.7
申请日：20170810
公开号：CN207408818U
公开日：
20180525
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种具有故障预测及诊断功能的数控机床，包括数控机床本体、故障监测系统、状态预测评估系统和故障诊断系统，数控机床本体包括机床本体、驱动系统、辅助系统和数控系统；故障监测系统包括数据监测装置和视频监测装置，状态预测评估系统包括故障预示模型和性能退化模型，故障诊断系统包括数据库服务器和工控上位机；本实用新型能有效实现数控机床的在线和远程故障预测和自动诊断功能，其诊断的高准确性和高效率均远高于传统基于经验的维修模式；在预测故障的同时还能提供相应的处理方法，可有效缩短设备停机时间，降低设备故障的排除难度，从而进一步提高维修效率。

申请人：黄河交通学院
地址：454950 河南省焦作市武陟迎宾大道333号黄河交通学院
国籍：CN
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中图分类号：Ｈ１Ｔ５Ｔ６；Ｇ６文献标识码：Ａ
ＤｅｅｏｖｌｐｍｅｎｄＡｐｐｌａｉｎｏｎｔａｉｔｏｆＣＮＣａｃｎｏｃＭｈｉｅＴｏｌＦａｕｔＳｉｕｌｉｎＤｅｉｅｌｍａｔｏｖｃ
ＳＮＤｎ－ａ，ＡＧＸａ—ｉＳＮａ，ＥｉｇｏｇＵｏｇｓｎＴＮｉｑ，ＯＧＢｏＲＮＱｎ — ｎｈｏｔ
（ｃｏｌｆｃａｉａｃｅｃｎｎｉｅｒｇ，ＨｕＺｏｇＵｎｖｒｉｆＳｉｎｅａｄＴｃｎｌｇ，ＷｕａＳｈｏｈｎｃｌＳｉｎｅａｄＥｇｎｅｉｏＭｅｎａｈｎｉｅｓｔｏｃｅｃｎｅｈｏｏｙｙｈｎ４０７３０４，Ｃｈｎ）ｉａ
０引言
数控机床在运行过程中，内部零件受到力、、热摩擦、损等多种作用，运行状态不断发生变化，磨其为了避免发生故障时产生严重的后果，控装置的数
故障自诊断功能十分重要，护机床及帮助维修人保员迅速找到故障发生的原因和部位。在数控装置开发、测试故障自诊断功能的环节中，控装置需要与数主轴驱动器及主轴电机、服驱动器及伺服电机、伺
１系统总体设计
为了让测试人员模拟故障时方便快捷，且能并够为数控装置提供实时性的反馈信号，障模拟装故
置由上位机、位机、试站卡三部分，是故障模拟装置的系统结构图。上位机为运行ＷＩＤＷＳ操作系统的ＰＮＯＣ机，以为测试人员开可
Ａｂｓｒｃｔａｔ：ＢｅａｅｏｈａｋｏｅｔｎｌｔｏｍｏｈｅｄｖｌｐｍｅｔｐｏｅｓｏｈｅＣＮＣｅｉｅ，ｔｓｃｕｓｆｔｅｌｃｆｔｓｉｇｐａｆｒｆｒｔｅｅｏｎｒｃｓｆｔｄｖｃｈｉｐｐｒｐｏｏｅａｅｒｐｓｓａＣＮＣａｈｎｏｌｆｕｌｓｍｕａｉｎｔｃｎｑｅａｅｎｌｇｃｌｍｏｅ，ｄｖｌｐｄａｓｅｍｃｉｅｔｏａｔｉｌｔｅｈｉｕｓｂｓｄｏｏｉａｄｌｅｅｏｅｐ — ｏｃａａｔｓｍｕａｉｎｄｖｃ．Ｂｙｆｕｔｓｍｕａｉｎｓｔｒｉｌｆｕｌｉｌｔｏｅｉｅａｌｉｌｔｏｏｆｗａｅ，ｔｓｅｓｓｔｔｅｍａｈｎａｌｉｆｒａｉｎｎｅｅｔｒｅｈｃｉｅｆｕｔｎｏｍｔｅｄｓｏ
障模拟装置。并通过对华中数控ＨＣＯＮ－８数控系统进行故障模拟实验验证。实验结果表明该装置满足数控装置测试故障自诊断功能的需求，有效的提高了测试效率及安全性。
关键词：障模拟；控系统；辑模型故数逻
ｔｉｕａｅＯｂｅｓｍｌｔｄ，ｔｅｍａｈｎａｌｓｇａｅｕｔｎｇｆｏｕｎｎｇｔｅｌｇｃｌｍｏｅ，ｓｎｏｔｅＣＮＣｙ－ｈｃｉｅｆｕｔｉｎｌｒｓｌｉｒｍｒｎｉｏｉａｈｄｌｅｔｔｈｓｓ
文章编号：０１—２６（０２０１０２５２１）３—００１８—０４
一
种数控机床故障模拟装置的开发及应用木
孙东山，小琦，唐宋宝，清荣任
（中科技大学机械科学与工程学院，汉华武４０７）３０４
摘要：对数控装置开发过程中测试工具欠缺的现状，总线式数控装置为研究对象，析了数控机针以分
床故障模拟的技术特点，出了一种基于构建机床逻辑模型的故障模拟技术，提开发了一套专用的故
第３期
２１０２年３月
组合机床与自动化加工技术
ＭｏｕｌｒＭａｈｎｅＴｏｌ＆ＡｕｔｍａｉａｆｃｕｒｎｇＴｅｈｎｉｅｄａｃｉｏｏｔｃＭｎｕａｔｉｃｑｕ
ＮＯ３．Ｍａ．２１ｒ０２
ｔｍｙｔｅＦｅｄｂｓｔｓｉｇＣＮＣａｈｉｅｔｏａｌｒｅｐｎｅｃｐａｉｉｅ．ｅｂｉｌｕ，ｅｔｎｈｍｃｎｏｌｆｉｕｅｒｓｏｓａｂｌｔｓｉＫｅｒｓ：ｆｕｔｓｍｕａｉｎ；ＣＮＣｙｓｅ；ｌｇｃｌｍｏｅｙｗｏｄａｌｉｌｔｏｓｔｍｏｉａｄｌ