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【摘 要】本文通过对电机自动化CNC系统技术、发展趋势和在生产中的应用分析，结合实际教学情况，得出我院与三菱电机自动化（中國）有限公司在本院电气系共建的自动化（FA/CNC机电一体化等）实验室中的三菱电机自动化CNC系统在教学应用中的使用方法，使机电类学生清晰明了的学习和掌握CNC的有关技术。
【关键词】三菱电机自动化CNC；教学应用；伺服驱动
1.我国CNC的现状和发展
近30年来，随着改革开放的逐步深入，国外的很多新技术新产品不断冲击着中国国内的市场，导致了制造业加工业迅猛发展，给机床行业的拓展和进步带来了巨大的契机。
中国的机床行业从以往的以小型机床为主体的大量制造，到现在大中型机床，成套成线产品的比重逐步增大；从以前普通的手动控制机车，到现在的高速高精度数控车床（CNC）。
CNC就是数控机床，是计算机数字控制机床（Computer numerical control）的简称，是一种由程序控制的自动化机床。自从1952年美国麻省理工学院研制出世界上第一台数控机床以来，数控机床在制造工业，特别是在汽车、航空航天、以及军事工业中被广泛地应用，数控技术无论在硬件和软件方面，都有飞速发展。
可预见，CNC的发展趋势是：高速、高精密化；高可靠性；数控车床设计CAD化、结构设计模块化功能复合化；智能化、网络化、柔性化和集成化。
2.我院三菱电机自动化实验室的CNC系统简介
我院三菱电机自动化实验室的CNC系统由数控控制台和实训铣床部件组成的示教设备，采用FCA70P数控系统，数控铣床的X、Y、Z轴由伺服电机HF223S-A48控制，主轴由变频器控制，X、Y、Z轴采用滚珠丝杆进行传动。
FCA70P数控系统是三菱电机自动化与韶关技师学院校企合作的成果，与国内流行的CNC教学设备有着很大的区别，该教学设备在国内为首次投放，是三菱电机自动化CNC中最为普遍使用和最新一代的数控加工中心。主要特点是在节能环保的基础上，实现多任务的教学并完全掌握三大方面的技能知识：设备电气维护知识掌握；编程应用的知识掌握；设备研究开发的知识掌握。
3.我院三菱电机自动化实验室CNC系统的教学应用
本文通过分析CNC系统技术、发展趋势和在生产中的应用，结合实际教学情况，得出以下几点CNC系统在教学中的使用方法，使学生清晰明了的学习和掌握CNC技术。
3.1重视实践操作，培养学生动手能力，让学生整体把握CNC构成
本自动化实验室CNC示教平台的任务是培养学生成为在数控机床诊断与维修方面具有基本分析能力与解决问题能力的技术人材。在学习本CNC系统之前，学生虽然已学过一些相关的专业课，对数控机床的结构、组成及工作原理已经有所了解，但是在实践教学过程中，往往由于设备的不足，实习时间受到限制，学生的实际操作能力仍是一个弱项。数控机床故障诊断与维修这项技能本身就要求学生进行大量的实践操作，具有一定较强的动手能力，所以在教学安排上应有足够的实验、实训课时，可安排一些实训专周，最好让每个学生都能到数控机床上实际操作一段时间，自己设计加工一些产品，关键是让学生动起来；在此基础上，给学生看一下机床各个零部件的实物，打开机床现场给学生讲解机床内部各组成部分，让学生理解每一部分的工作原理，以及相互间的联系，对数控机床的结构、组成及工作原理有更深入的了解，然后再去讲故障诊断，不仅能提高学生的学习兴趣，也能使学生很容易的接收理解。
因此，学生第一步必须认识CNC系统构成，掌握控制线路全局图和CNC的操控方法，以便更加深入了解数控机床的控制方法。
教学时可以在数控控制台和控制系统内部提供数控机床常见故障的设定、维修、考核等电路故障系统。该故障系统提供全开放的端子接口，可以设置电路故障、主要器件故障、PLC故障及操作系统内部故障，供学生进行测量，判断。由教师设定故障，学生可以实现在线测量排故，也可以实现断电测量进行排故，提高学生解决问题的能力。
例如：假设在伺服系统和驱动单元中设置故障，就要理解CNC伺服系统和驱动单元的连接、设置和检查顺序。
3.1.1检查顺序
（1）检查端子排的螺丝是否有松动。如有松动，应将松动的部分拧紧。
（2）检查伺服电机的轴承和制动部分是否有松动。
（3）检查电缆是否有破裂破损。特别是电缆和机床一起移动时，应按照使用条件进行定期检查。
（4）检查负载连接部的轴是否有偏心现象。
3.1.2伺服/主轴驱动单元发生异常时，将发出警告或报警。发生警告和报警时，应注意以下事项，并在确认各种情况后，进行检修
（1）报警编号的显示如何。
（2）异常和故障是否有重现性。（报警历史记录调查）
（3）电机和伺服驱动单元的温度和环境温度是否正常。
（4）伺服驱动单元、控制单元和电机是否已接地。
（5）是否处于加速、减速或正以一定速度运行，以及发生时的速度是多少。
（6）正转、反转是否错误。
（7）是否有瞬时停电。
（8）是否在某个特定的操作或指令时发生。
（9）发生频率如何。
（10）是在有负载时还是空载时发生。
（11）是否采取过更换驱动单元、更换零件及其他应急措施等。
（12）已长时间运行（开始运行后有几年）。
（13）电源电压是否正常。是否根据时间带发生较大的变化。
3.2使用对比的方法，和前置课程相联系，使学生对CNC系统PLC编程有更深层的理解
本自动化实验室CNC示教平台主要讲述对数控机床故障排除和维修方面的知识，同时其目标之一也是使学生掌握编程应用的技能知识，可以采用对比教学法，与以前课程学过的FX1N或FX2N的PLC对比学习，同时鼓励学生课外查阅资料，多学习一些有关的三菱PLC的知识，使学生能更好的掌握所学理论知识，真正做到理论与实践的结合，提高学生的综合实践能力。
本自动化实验室CNC系统所用PLC为三菱Q系列PLC，使用编程软件是MELSEC PLC（GX Developer）开发软件包。因此，讲解CNC的PLC编程时，因学生已经学习过FX系列PLC，具备基本的知识，所以采取与对比的方法，学生能够很快地进入角色；在讲解系统自诊断时，同样可以对比计算机的开机自诊断来讲解。
3.3注意进行总结，培养学生的思维方式
本自动化CNC系统示教学习的基本要求是：通过教学，使学生确立分析自动化CNC系统的基本思路与基本原则。在了解常用自动化CNC系统的工作原理基础上，通过对常见故障特点和发生原因的分析，掌握数控机床故障诊断所必需的理论知识，并配合相关的实验与实训，使学生在理论知识与实践相结合的情况下初步学会用数控机床中常用的检测技术与方法去分析现象，故障定位，并学会用基本方法去排除常见故障。
由于数控机床有多种系列，如法那科系列、西门子系列、三菱、华中系列、广州数控系列等，不同的数控机床其控制系统各不相同，故障表现形式也多种多样。本自动化CNC系统示教学习不可能对所有类型的机床的故障诊断都进行介绍，而学生毕业后所接触的机床也各不相同。所以在教学过程中应注意对一些典型故障的排除方法进行总结，使学生掌握故障排除及维修的基本思路、方法和原则。
4.结束语
随着自动化CNC技术的发展，数控机床故障诊断与维修的教学思路和方式也在不断发展，实践和理论教学环节的联系也越来越强。社会上对电气自动化和机电一体化专业毕业的学生在理论和实践方面的要求在不断提高，只有不断加强学习，才能适应现代数控机床故障诊断与维修的步伐。 [科]
【参考文献】
[1]杨辉.数控机床故障诊断与维修技能实训.北京理工大学出版社，2007.
[2]三菱公司.数控系统70/700系列说明书.
【关键词】三菱电机自动化CNC；教学应用；伺服驱动
1.我国CNC的现状和发展
近30年来，随着改革开放的逐步深入，国外的很多新技术新产品不断冲击着中国国内的市场，导致了制造业加工业迅猛发展，给机床行业的拓展和进步带来了巨大的契机。
中国的机床行业从以往的以小型机床为主体的大量制造，到现在大中型机床，成套成线产品的比重逐步增大；从以前普通的手动控制机车，到现在的高速高精度数控车床（CNC）。
CNC就是数控机床，是计算机数字控制机床（Computer numerical control）的简称，是一种由程序控制的自动化机床。自从1952年美国麻省理工学院研制出世界上第一台数控机床以来，数控机床在制造工业，特别是在汽车、航空航天、以及军事工业中被广泛地应用，数控技术无论在硬件和软件方面，都有飞速发展。
可预见，CNC的发展趋势是：高速、高精密化；高可靠性；数控车床设计CAD化、结构设计模块化功能复合化；智能化、网络化、柔性化和集成化。
2.我院三菱电机自动化实验室的CNC系统简介
我院三菱电机自动化实验室的CNC系统由数控控制台和实训铣床部件组成的示教设备，采用FCA70P数控系统，数控铣床的X、Y、Z轴由伺服电机HF223S-A48控制，主轴由变频器控制，X、Y、Z轴采用滚珠丝杆进行传动。
FCA70P数控系统是三菱电机自动化与韶关技师学院校企合作的成果，与国内流行的CNC教学设备有着很大的区别，该教学设备在国内为首次投放，是三菱电机自动化CNC中最为普遍使用和最新一代的数控加工中心。主要特点是在节能环保的基础上，实现多任务的教学并完全掌握三大方面的技能知识：设备电气维护知识掌握；编程应用的知识掌握；设备研究开发的知识掌握。
3.我院三菱电机自动化实验室CNC系统的教学应用
本文通过分析CNC系统技术、发展趋势和在生产中的应用，结合实际教学情况，得出以下几点CNC系统在教学中的使用方法，使学生清晰明了的学习和掌握CNC技术。
3.1重视实践操作，培养学生动手能力，让学生整体把握CNC构成
本自动化实验室CNC示教平台的任务是培养学生成为在数控机床诊断与维修方面具有基本分析能力与解决问题能力的技术人材。在学习本CNC系统之前，学生虽然已学过一些相关的专业课，对数控机床的结构、组成及工作原理已经有所了解，但是在实践教学过程中，往往由于设备的不足，实习时间受到限制，学生的实际操作能力仍是一个弱项。数控机床故障诊断与维修这项技能本身就要求学生进行大量的实践操作，具有一定较强的动手能力，所以在教学安排上应有足够的实验、实训课时，可安排一些实训专周，最好让每个学生都能到数控机床上实际操作一段时间，自己设计加工一些产品，关键是让学生动起来；在此基础上，给学生看一下机床各个零部件的实物，打开机床现场给学生讲解机床内部各组成部分，让学生理解每一部分的工作原理，以及相互间的联系，对数控机床的结构、组成及工作原理有更深入的了解，然后再去讲故障诊断，不仅能提高学生的学习兴趣，也能使学生很容易的接收理解。
因此，学生第一步必须认识CNC系统构成，掌握控制线路全局图和CNC的操控方法，以便更加深入了解数控机床的控制方法。
教学时可以在数控控制台和控制系统内部提供数控机床常见故障的设定、维修、考核等电路故障系统。该故障系统提供全开放的端子接口，可以设置电路故障、主要器件故障、PLC故障及操作系统内部故障，供学生进行测量，判断。由教师设定故障，学生可以实现在线测量排故，也可以实现断电测量进行排故，提高学生解决问题的能力。
例如：假设在伺服系统和驱动单元中设置故障，就要理解CNC伺服系统和驱动单元的连接、设置和检查顺序。
3.1.1检查顺序
（1）检查端子排的螺丝是否有松动。如有松动，应将松动的部分拧紧。
（2）检查伺服电机的轴承和制动部分是否有松动。
（3）检查电缆是否有破裂破损。特别是电缆和机床一起移动时，应按照使用条件进行定期检查。
（4）检查负载连接部的轴是否有偏心现象。
3.1.2伺服/主轴驱动单元发生异常时，将发出警告或报警。发生警告和报警时，应注意以下事项，并在确认各种情况后，进行检修
（1）报警编号的显示如何。
（2）异常和故障是否有重现性。（报警历史记录调查）
（3）电机和伺服驱动单元的温度和环境温度是否正常。
（4）伺服驱动单元、控制单元和电机是否已接地。
（5）是否处于加速、减速或正以一定速度运行，以及发生时的速度是多少。
（6）正转、反转是否错误。
（7）是否有瞬时停电。
（8）是否在某个特定的操作或指令时发生。
（9）发生频率如何。
（10）是在有负载时还是空载时发生。
（11）是否采取过更换驱动单元、更换零件及其他应急措施等。
（12）已长时间运行（开始运行后有几年）。
（13）电源电压是否正常。是否根据时间带发生较大的变化。
3.2使用对比的方法，和前置课程相联系，使学生对CNC系统PLC编程有更深层的理解
本自动化实验室CNC示教平台主要讲述对数控机床故障排除和维修方面的知识，同时其目标之一也是使学生掌握编程应用的技能知识，可以采用对比教学法，与以前课程学过的FX1N或FX2N的PLC对比学习，同时鼓励学生课外查阅资料，多学习一些有关的三菱PLC的知识，使学生能更好的掌握所学理论知识，真正做到理论与实践的结合，提高学生的综合实践能力。
本自动化实验室CNC系统所用PLC为三菱Q系列PLC，使用编程软件是MELSEC PLC（GX Developer）开发软件包。因此，讲解CNC的PLC编程时，因学生已经学习过FX系列PLC，具备基本的知识，所以采取与对比的方法，学生能够很快地进入角色；在讲解系统自诊断时，同样可以对比计算机的开机自诊断来讲解。
3.3注意进行总结，培养学生的思维方式
本自动化CNC系统示教学习的基本要求是：通过教学，使学生确立分析自动化CNC系统的基本思路与基本原则。在了解常用自动化CNC系统的工作原理基础上，通过对常见故障特点和发生原因的分析，掌握数控机床故障诊断所必需的理论知识，并配合相关的实验与实训，使学生在理论知识与实践相结合的情况下初步学会用数控机床中常用的检测技术与方法去分析现象，故障定位，并学会用基本方法去排除常见故障。
由于数控机床有多种系列，如法那科系列、西门子系列、三菱、华中系列、广州数控系列等，不同的数控机床其控制系统各不相同，故障表现形式也多种多样。本自动化CNC系统示教学习不可能对所有类型的机床的故障诊断都进行介绍，而学生毕业后所接触的机床也各不相同。所以在教学过程中应注意对一些典型故障的排除方法进行总结，使学生掌握故障排除及维修的基本思路、方法和原则。
4.结束语
随着自动化CNC技术的发展，数控机床故障诊断与维修的教学思路和方式也在不断发展，实践和理论教学环节的联系也越来越强。社会上对电气自动化和机电一体化专业毕业的学生在理论和实践方面的要求在不断提高，只有不断加强学习，才能适应现代数控机床故障诊断与维修的步伐。 [科]
【参考文献】
[1]杨辉.数控机床故障诊断与维修技能实训.北京理工大学出版社，2007.
[2]三菱公司.数控系统70/700系列说明书.