浅谈数控车床仿真实训台的制作

王志广

（开封市技师学院，河南 开封 475000）

【摘要】根据职业教育的教学和实训要求，笔者提出了一种自主设计制作数控车床仿真实训台的思路，通过师生参与设计，可制作出满足高职院校、中职学校、技工学校数控加工技术专业教学和实训要求的数控车床仿真实训台，实现数控车工专业的数控车床分解展示、故障诊断与维修、数控编程与加工操作等多项教学功能。

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关键词 实习教学；数控车床；仿真实训台

职业学校数控车工专业教学的重点在实际操作能力的培养，实习工位的不足是制约专业发展的关键，受专业建设资金投入的限制，不可能每个学校都购置大批的生产型机床用于教学，特别是生产型机床也不适于数控专业的入门教学。本人通过多年的教学和实际生产经验，提出了自主制作既能减少投入又能满足教学需求的数控车床仿真实训台思路，制作出的仿真实训台既能满足数控车床分解展示、故障诊断与维修、数控编程教学的需要，也能满足简单零件的加工。具体制作步骤如下：

1　床身制作

床身的设计首先要确定其大小，对于小型实训台建议放置在1200mm×600mm的工作台面上。制作的重量不能太重，可以用45mm×45mm不锈钢角铁焊接制作成长1000mm，宽400mm，高400mm的方箱或方桌。焊接时要注意焊缝牢固，保证平行度和垂直度公差控制在0.5mm。焊接好的床身高度方向在刨床或铣床上见光加工处理，保证将上下面的平行度公差控制在0.05mm。

2　床头箱制作

床头箱安装在床身上，外形尺寸为：长300mm，宽400mm，高400mm。床头箱通过不锈钢板材焊接而成，主轴方向钢板厚度为12mm，侧边板子厚度、地板厚度为、盖板厚度均为8mm。方箱在焊接时的垂直度和平行度公差均应控制在0.5mm，焊接好的方箱进行见光加工处理，保证平行度和垂直度公差控制在0.05mm，保证安装在床身上的精度要求。床头箱上的主轴孔，安装好后在镗床上进行加工，便于轴承的安装及主轴的安装。主轴孔的大小通过所选择卡盘轴承的大小来确定。

3　大托板的制作

利用直线导轨，安装于床身上，直线导轨长度为650mm。在校正好两个导轨的平行度后固定安装，并配上滑块以并实现在导轨上移动。根据设计的尺寸确定滑块固定板的孔位并进行加工，之后，将滑块固定板和滑块进行连接，进而完成大托板构架。

4　中托板的制作

利用直线导轨，安装于大托板构架上（也就是大托板上的滑块固定板上），直线导轨的长度由滑块固定板的长宽来确定。中托板直线导轨安装精度要高，必须垂直于大托板的直线导轨，打表测量时精确度要保证在0.01mm以内，安装后重复校正确定精度。滑块和滑块固定板经打孔后安装，安装时要进行垂直度校正，保证中托板移动精度。

5　刀架台制作

刀架台安装于中托板构架上，由于制造小型实训台本身框架就小，建设采用四刀位普通手动刀架台。手动刀架台制作时需要在中托板合适位置上安装拉杆，拉杆直径为25mm，拉杆端头螺纹为M24。之后，制作夹刀的刀架体，刀架体刀仓宽度为22mm，刀架体中心孔的直径为25mm，刀架体和拉杆配合间隙控制在0.01mm。最后，制作压紧螺帽M24与拉杆配合。刀仓处的压紧螺钉孔直径为10mm，每边设计三个压紧刀具螺钉孔。

6　尾座制作

尾座安装在床身的直线导轨上。尾座分为两部分，一部分在直线导轨上滑动，另一部分能够实现在直线导轨垂直方向进行调整。在直线导轨上滑动的部分靠滑块和滑块固定板固定，可以实现Z轴方向的移动。在两个滑块中心部分加装一个锁紧装置，以保证顶尖顶着工件以后不能进行Z轴方向的移动。利用上半部调整X方向的位置，需要加工出单燕尾槽和矩形槽或复合槽型，保证能够实现调整和锁紧两种功能。该部分的最上边还要有一个能够自由伸缩的顶针，利用螺纹配合制作，螺纹大小M12，顶尖直径为22mm，调整距离50mm。

7　电器系统控制部分

大托板丝杠、中托板丝杠端头都连接步进电机，采用平板电脑、笔记本或台式机利用USB接口进行连接，将软件装入系统中，板卡中有连接各个步进电机的位置用1平方电线连接驱动器即可，步进电机可选择86步进电机，主轴部分连接板卡中主轴控制部位，主轴电机采用大功率直流电机或者变频电机。系统采用USBcnc系统，能读取cnc程序，手动控制由下图中显示，点击X/Z轴方向键进行移动，快慢速度由图中F显示位置进行输入数值确定。由于机床和步进电机较小，在F的确定上应该速度较慢些，防止震动过大影响切削时的精度。该板子中还集成了外置急停、限位等，可以根据加工情况适当加入软限位，用0.75平方的线进行连接即可，防止超程损坏滚珠丝杠和螺母。

通过上述的步骤可以看出，在选择直线导轨、滑块、步进电机、直流电机型号种类上都能有所取舍，可根据学校实际情况来购买高中低不同档次的配件，合理控制成本。在制作过程中建议组织机械专业学生成立课题小组，在指导教师的带领下，组织学生共同进行设计、加工和装配。制作完成的仿真实训台可用于数控车工专业低年级学生的入门教学。

［责任编辑：薛俊歌］