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数控机床应用与维修实训设备
实训专用设备
1、模拟数控系统：FANUC Oi-TF Plus和FANUC Oi-MF Plus（双系统）；
（1）位置显示［POS］：机床坐标、绝对坐标、相对坐标；
（2）程序功能［PROG］：显示程序功能、检视、现单节、
次单节、程序编辑［EDIT］、［ALTER］［INSERT］［DELETE］、
自动模式，后台编辑、程序锁、程序传输功能［F input］、
［F output］；
（3）刀具补正［OFS/SET］：工件移、坐标系、外形补正、
磨耗补正W、MACRO变数设置、公英制单位设置；
（4）系统参数［SYSTEM］：修改参数、传输参数、机床参数、系统参数、编辑参数；
（5）地址与数字键、输入、重置［RESET］、［CAN］功能键；
（6）异常警报显示，警报代码与真机操作错误显示相同例1：X轴过行程显示“报警”500 OVER TRAVEL：+X，其报警解除的方式，需将X轴移到正常范围位置，按下［RESET］报警才能解除；
例2：1211 EMG ESTOP，需将急停开关松开，警报才能解除；
注：报警显示信息，系统会记录每次报警发生的时间与错误代码；
（7）具备网路RJ45介面资料传输功能，可将程序经由网路做传输；
2、工业型操作面板与功能（模式选择钮功能）
（1）［EDIT］程序编辑模式：编辑修改程序内容；
（2）［DNC］在线加工模式：程序边传输边加工；
（4）［MDI］ 指令输入模式：参数设定与临时输入程序时使用；
（5）［MPG］ 手轮模式：使用手轮调整；
（6）［JOG］手动进给模式：使用轴向键手动进给；
（7）［RAPID］快速移动模式：使用轴向键快速移动；
（8）［ZRN］回参考点模式：各个轴回机床参考点；
（9）快速移动调整旋钮、进给速度调整旋钮、主轴速度调整旋钮；
（10）单节忽略［B.D.T］、单步执行［S.B.K］、选择性停止［M01］、循环启动［CYCLE START］、循环暂停［FEED HOLD］；
（11）主轴正转、主轴停止、主轴反转、冷却液、工作灯、防护门；
（12）程序保护锁、紧急停止钮、刀具换刀钮；
（13）按键式轴向按钮X+、X－、Y+、Y－、Z+、Z－；
（14）报警指示灯、轴向参考点指示灯；
（15）工业型手轮、手轮速率旋钮、手轮轴向旋钮等；
3、数控机床模拟（2种）
3.1、数控车床模拟部分
（1）3D实体建构，卧式车床、自动卡盘、12工位刀塔、自动对刀仪；
（2）机床底座、主轴夹头、夹爪、刀塔、刀具、尾座、顶尖；
（3）快速移动： X轴20 m/min、Z轴：24m/min；
（4）最大行程/切削速度：X轴:320mm/6m/min、Z轴：650mm/8m/min；
（5）根据工业操作控制面板，控制运行整台模拟数控机床；
（6）碰撞侦测功能：当主轴未转动时刀具与材料接触视
为碰撞。
（7）模拟速度调整：10%、50%、100%、160%、250%、500%；（8）音效开关、系统音量调整；
（9）工件材料设定：最大直径=250mm、最大长度=450mm；
（10）车床刀具设定：菱形刀(80度、55度、35度)、三
角刀(60度)、螺纹刀、槽刀、圆形刀、钻头、桃形刀、圆
鼻刀、中心钻、丝攻、端面刀。
（11）刀库装设：刀具装卸、修改、删除；
（12）标准视角：上视(XY)、前视(ZX)、侧视(YZ)、立体(ISO)
（13）常用缩放视角：材料范围、床台范围、机械范围；
（14）自由操作视角：平移、旋转、放大、缩小；
（15）仿真设计包含切削液喷溅、切削到工件时飞出切屑；
（16）声音(刀具移动音、切削音效、主轴转动音、报警音)；
（17）工件尺寸直线测量功能:直径、厚度、长度；
（18）恢复出厂值功能；
（19）CNC程序本地电脑硬盘和U盘输入、输出功能；
3.2、三轴加工中心模拟部分
（1）3D实体建构，立式加工中心、自动夹具、Z轴对刀仪、寻边器、99工位机械手刀库；
（2）机床底座、主轴夹头、刀柄、刀具、刀库；
（3）快速移动： X轴18m/min、Y轴：18m/min、Z轴：18m/min；
（4）最大行程/切削速度：X轴：830mm/6m/min、Y轴：510mm/6m/min Z轴：690mm/8m/min；
（5）根据工业操作控制面板，控制运行整台模拟数控机床；
（6）碰撞侦测功能：当主轴未转动时刀具与材料接触视
为碰撞；
（7）音效开关、系统音量调整；
（8）模拟速度调整：10%、50%、100%、160%、250%、500%；
（9）最大工件材料设定：长×宽×高：500×310×300mm；
（10）刀具设定：面铣刀、立铣刀、钻头、镗刀、丝攻、
倒角刀、寻边器、圆鼻刀、中心钻等；
（11）刀库装设：刀具装卸、修改、删除；
（12）标准视角：上视(XY)、前视(ZX)、侧视(YZ)、立体(ISO)；
（13）常用缩放视角：材料范围、床台范围、机械范围；
（14）自由操作视角：平移、旋转、放大、缩小；
（15）仿真设计包含切削液喷溅、切削到工件时飞出切屑；
（16）声音(刀具移动音、切削音效、主轴转动音、报警音)；
（17）工件尺寸直线测量功能:直径、厚度、长度；
（18）恢复出厂值功能；
（19）CNC程序本地电脑硬盘和U盘输入、输出功能；
3.3、程序指令（数控车床/三轴加工中心）
（1）G代码机能：
1）运动指令：G00、G01、G02、G03；
2）暂停时间指令：G04；
3）平面选择指令：G17、G18、G19；
4）刀具半径补偿指令：G40、G41、G42；
5）刀具长度补偿指令：G43；
6）工件尺寸-英制/公制：G20、G21；
7）回机床参考点：G28、G30；
8）进给速率指令：G98、G99 ，主轴转速指令：G96、G97；
9）工件坐标系：G54、G55、G56、G57、G58、G59；
10）切削循环：G71、G72、G73、G74、G75、G76、G90、G92、G94；
11）钻孔攻牙循环：G80、G83、G84、G85；
12）最高转速与坐标指定：G50；
13）精削循环: G70；
14）螺纹切削: G32；
15）支持 G01 轴向直角之自动倒 C 角与倒 R 角；
16）支持 G01 任意夹角之自动倒 C 角与倒 R 角；
17）完整支持 G71 Canned CycleII 多重阶级粗切功能；
18）巨集模式呼叫功能: G65、G66、G67；
19）主轴速度变动检测: G25、G26；
20）可编程数输入: G10；
21）可变导程螺纹切削: G34；
22）倒角指令设定(参数)；
23）使用小数点的地址省略(参数)；
24）使用G代码群组设定(参数)；
25）MACRO 巨集程式机能（宏程序）
程式变数 – 区域变数
演算指令 - 加+、 减-、 乘 ×、 除/、SIN、COS、TAN、SQRT 平方值、ABS 绝对值；
条件判断 - EQ 等于、 NE 不等于、 GT 大于、LT 小于、 GE大于等于、 LE 小于等于；
分歧控制 - (a)无条件分歧 GOTO n、(b)条件分歧 IF [条件式] GOTO n、
（2）M代码辅助机能
(M00)程序停止、 (M01)选择性停止、 (M02)程序结束、 (M03)主轴正转、 (M04)主轴反转、
(M05)主轴停止、 (M06)加工中心换刀、 (M08)冷却液开、 (M09)冷却液关闭、
(M98)调用子程序、 (M99)子程序结束、 (M30)程序结束并返回程序开头；
4、五轴加工中心数字孪生系统：（1）五轴数控系统部分包含常见的如西门子、华中、海德汉等多个品牌的数控操作系统，三轴数控系统部分包含常见的如FANUC、西门子、广州数控、华中数控等多种数控操作系统，数控加工中心数字孪生实训教学软件通过菜单触摸选择操作，可在多种五轴和三轴的数控系统（如西门子、FANUC、广数、华中等品牌不同型号的加工中心、车床等数控系统）中选择任何一种系统来进行操作。
（2）数控加工中心实训软件上的数控虚拟仿真系统采用桌面VR虚拟仿真+数字孪生技术，能实现数字孪生仿真实训操作、能够智能判断用户在控制面板上的操作作用到虚拟现实数字孪生场景中，并做出实时智能反应。
（3）数控加工中心实训软件集成了自主研发的XR编辑器，支持二次编辑，支持新的数字孪生仿真资源加入，用户可以对数控加工中心实训软件上的三维数字孪生模型、物理属性参数等进行修改编辑或自行制作。
（4）数控加工中心实训软件设备能够通过网线直接连上互联网与在线云平台进行虚拟现实3D仿真资源数据进行同步；在线云平台还能够把新功能推送到实训仪上进行自动升级。
（5）通过数控加工中心实训软件，能够进行数控系统的数字孪生虚实融合实训操作和考核，数控加工中心实训软件支持对加工结果进行自动评分。
（6）数控加工中心实训软件支持手工自由编写指令，同时也支持CAM软件编程导入指令进行加工。
（7）数控加工中心实训软件支持使用寻边器、探头、对刀仪等自由操作进行对刀。
（8）数控加工中心实训软件支持车铣加工，支持工件在加工中心和车床之间进行流转加工。
（9）数控加工中心实训软件支持NC代码加工刀路实时预览，刀路轨迹能按不同的刀具号以颜色区分，快速移动和线性移动指令按实线和虚线区分。
（10）数控加工中心实训软件支持对工件的二次加工，支持对工件的掉头加工或翻面加工。
（11）数控加工中心实训软件提供真实的加工声效，切屑液显示和材料切削等仿真效果。
5、安全保护：实验室智慧用电安全控制系统功能要求
智能电源管理系统具有过温、短路、过流、过压、欠压、失压、功率限定7大保护功能；电源具有一键锁定功能，处理故障时，防止漏电保护器合闸，造成触电危险；电源具有故障锁定功能，发生故障导致跳闸时，不能人为上电，只能通过远程清除故障后，才能上电成功；能通过无线4G和有线以太网与APP和PC端云平台通讯，没有网络的情况下，系统可离线独立运行。
（1）智能终端：智能电源管理系统以32位ARM为核心，采用4.3寸彩色触摸屏为人机交互界面，实时监控设备运行情况，提供Zigbee、CAN等多种通信模式，具备语音播报功能。能实时监测三相电压、电流、功率，功率因数、频率、电能等参数，液晶触摸屏监测数值。能监控实验室电源的故障类型和故障次数；用户通过刷卡方式请求开启设备，PC端进行授权之后，设备可启动使用，PC端可分时预约设备的启动和停止！设备时间管理包含年月日时间的显示。可设备相应过温、短路、过流、过压、欠压、失压、功率限定等7大保护功能数值。
（2）手机APP：用电状态界面实时显示当前电压、电流、有无功功率、电能、设备温度、漏电电流值等；后台查看报警日志、操作日志、故障日志等。用户可进行远程在线报修，反应设备故障信息，编辑报修情况，后台可进行远程维护，及时跟进，以有效解决用户设备维护。
3）PC端软件：每个设备状态信息显示，具有多个子界面，具有故障分析，用电能效分析、集中管理、个人中心资料管理、用户定位跟踪与信息统计；具有管理员信息修改与权限管理等功能。可一键开启和关闭所有设备，可单独控制每台设备的开关！用电数据界面能智能查找近2年用电数据，设置界面能设置限定电能值、负载值、设备超温值、过欠压值、过欠压恢复时间值等。
6、机床电气线路仿真教学软件
软件要求：
软件以实际工程项目为主线，以施工任务为引领，突出技能训练；强调职场场景，全部训练在三维场景下进行；重视教学设计，不同的知识单元含有诸如器材、接线、仿真操作等技能训练教学模块。软件采用三维可视化控制与数据库技术而制作，具有很强的技术性、职业性、情景性、过程性与互动性。软件设有操作提示，可供学习者自行仿真训练。
本系统画面美观、导航清楚、操作简单、实训单元设置合理、仿真效果突出，具有很强的情境性、过程性、交互性和智能性，是集助教、助学的一款不可多得的仿真软件。
技术参数：
包含四大实训项目：CA6140车床、Z37钻床、M7130磨床、X62W铣床。
（1）CA6140车床
1）实训内容：车床认知、电路原理、车床壁龛主电线路连接、车床壁龛控制电路连接、车床壁龛外部接线、教学资源。
2）车床认知包括两部分：车床认知和车床工作
车床认知：展示车床主要组成部分。包括主轴箱、挂轮架、进给箱、刀架、转盘、纵板箱、纵溜板、横溜板、尾架、丝杠、光杠、操作手柄。
车床工作：通过点击仿真车床按钮来操作车床运行，了解CA6140车床运作原理流程。
3）电路原理：电路图包括电源保护、电源开关、主轴电动机、短路保护、冷却泵电动机、刀架快速移动电动机、控制电源变压及保护、断电保护、主轴电动机控制、刀架快速移动、冷却泵控制、信号灯、照明灯。通过点击动态电路图了解电路运行过程中的原理。电路图通电运行的部分进行高亮显示。
4）车床壁龛主电线路接线
实训内容：接线盒内仿真各种接线器件，可以自由接线。点击操作提示后，应连线的器件接线点高亮闪烁显示。同时配备原理图，连接点对应的原理图同时高亮闪烁。接线完成图呈现器件连接完成后效果图。
5）车床壁龛控制电路接线
实训内容：接线盒内仿真各种接线器件，可以自由接线。点击操作提示后，应连线的器件接线点高亮闪烁显示。同时配备原理图，连接点对应的原理图同时高亮闪烁。接线完成图呈现器件连接完成后效果图。
6）车床壁龛外部接线
实训内容：接线盒内仿真各种接线器件，可以自由接线。点击操作提示后，应连线的器件接线点高亮闪烁显示。同时配备原理图，连接点对应的原理图同时高亮闪烁。接线完成图呈现器件连接完成后效果图。
7）教学资源：CA6140型车床电气控制线路的安装与调试的文字教学资源。
（2）Z37钻床
1）实训内容：钻床认知、电路原理、钻床壁龛主电线路连接、钻床壁龛控制电路连接、钻床壁龛外部接线、教学资源。
2）钻床认知包括两部分：钻床认知和钻床工作
钻床认知：展示钻床主要组成部分。包括立内柱、外立柱、底座、摇臂升降丝杠、摇臂、主轴、主轴箱、工作台。
钻床工作：通过点击仿真车钻按钮来操作钻床运行，了解Z37钻床运作原理流程。
3）电路原理：电路图包括电源开关、冷却泵电动机、主轴电动机、摇臂升降电动机、立柱松紧电动机、低压照明、零压保护、主轴电动机控制、摇臂升降控制、立柱松紧控制。通过点击动态电路图了解电路运行过程中的原理。电路图通电运行的部分进行高亮显示。
4）钻床壁龛主电线路接线
实训内容：接线盒内仿真各种接线器件，可以自由接线。点击操作提示后，应连线的器件接线点高亮闪烁显示。同时配备原理图，连接点对应的原理图同时高亮闪烁。接线完成图呈现器件连接完成后效果图。
5）钻床壁龛控制电路接线
实训内容：接线盒内仿真各种接线器件，可以自由接线。点击操作提示后，应连线的器件接线点高亮闪烁显示。同时配备原理图，连接点对应的原理图同时高亮闪烁。接线完成图呈现器件连接完成后效果图。
6）钻床壁龛外部接线
实训内容：接线盒内仿真各种接线器件，可以自由接线。同时配备原理图，参照原理图进行连线。
7）教学资源：Z37型车床电气控制线路的安装与调试的文字教学资源。
（3）M7130磨床
1）实训内容：磨床认知、电路原理、磨床壁龛主电线路连接、磨床壁龛控制电路连接、磨床壁龛外部接线、教学资源。
2）磨床认知包括两部分：磨床认知和磨床工作
磨床认知：展示磨床主要组成部分。包括立柱、照明灯及开关、工作台、滑座、砂轮架、电磁吸盘。
磨床工作：通过点击仿真磨床按钮来操作钻床运行，了解M7310磨床运作原理流程。
3）电路原理：电路图包括电源开关及保护、砂轮电动机、冷却泵电动机、液压泵电动机、控制电路保护、砂轮控制、液压泵控制、整流变压器、整流器、电磁吸盘、照明。通过点击动态电路图了解电路运行过程中的原理。电路图通电运行的部分进行高亮显示。
4）磨床壁龛主电线路接线
实训内容：接线盒内仿真各种接线器件，可以自由接线。点击操作提示后，应连线的器件接线点高亮闪烁显示。同时配备原理图，连接点对应的原理图同时高亮闪烁。接线完成图呈现器件连接完成后效果图。
5）磨床壁龛控制电路接线
实训内容：接线盒内仿真各种接线器件，可以自由接线。点击操作提示后，应连线的器件接线点高亮闪烁显示。同时配备原理图，连接点对应的原理图同时高亮闪烁。接线完成图呈现器件连接完成后效果图。
6）磨床壁龛外部接线
实训内容：接线盒内仿真各种接线器件，可以自由接线。同时配备原理图，参照原理图进行连线。接线完成图呈现器件连接完成后效果图。
7）教学资源：M7130型磨床电气控制线路的安装与调试的文字教学资源。
（4）X62W铣床
1）实训内容：铣床认知、电路原理、铣床壁龛主电线路连接、铣床壁龛控制电路连接、铣床壁龛外部接线、教学资源。
2）铣床认知包括两部分：铣床认知和铣床工作
铣床认知：展示铣床主要组成部分，包括悬梁、床身、轴速旋钮、刀杆、刀杆挂脚、主轴、工作台、回转盘、横溜板、升降台、底座。
铣床工作：通过点击仿真铣床按钮来操作铣床运行，了解X62W铣床运作原理流程。
3）电路原理：电路图包括电源开关及保护、主轴电动机、冷却泵电动机、进给电动机、整流变压器、整流器、主轴制动、工作台快速移动、控制照明变压器、照明、主轴控制、快速进给控制、工作台进给控制。通过点击动态电路图了解电路运行过程中的原理。电路图通电运行的部分进行高亮显示。
4）铣床左壁龛主电线路接线
实训内容：接线盒内仿真各种接线器件，可以自由接线。点击操作提示后，应连线的器件接线点高亮闪烁显示。同时配备原理图，连接点对应的原理图同时高亮闪烁。接线完成图呈现器件连接完成后效果图。
5）铣床右壁龛控制电路接线
实训内容：接线盒内仿真各种接线器件，可以自由接线。点击操作提示后，应连线的器件接线点高亮闪烁显示。同时配备原理图，连接点对应的原理图同时高亮闪烁。接线完成图呈现器件连接完成后效果图。
6）铣床壁龛外部接线
实训内容：接线盒内仿真各种接线器件，可以自由接线。同时配备原理图，参照原理图进行连线。接线完成图呈现器件连接完成后效果图。
7）教学资源：X62W型铣床电气控制线路的安装与调试的文字教学资源。
7、培训：
1）数字孪生五轴数控加工赛项类的相关技术文件解读；
2）数字孪生五轴数控加工赛项类的相关软件安装；
3）数字孪生五轴数控加工赛项类的理论与实训；
4）数字孪生五轴数控加工赛项类的赛前培训。
8、设备配置清单
序号 主要部件 规格 数量 备注
1 模拟机柜体 ≥1550×780×1860mm ≥1台 表面采用亚光密纹喷塑处理，
底部装万向福马轮并带调平装置
2 数控系统操作箱 ≥700×463×160mm ≥1台
3 数控系统仿真软件 TF Plus/MF Plus 各≥1套 FANUC 0i系列
4 软件加密狗 USB ≥1套 正版软件保护器
5 刀具包 数控车床/加工中心 ≥1套 模拟加工刀具
6 软件包 数控车床/加工中心 ≥1套 机床仿真
7 训练机控制器 ≥410×415×175mm ≥1台 主控器
8 模拟机床显示器 ≥32英吋显示器 ≥1台 分辨率 1920×1080
9 模拟数控系统显示器 ≥17英吋电容触摸屏 ≥1台 分辨率 1024×768
10 机床操作面板 ≥400×250mm ≥1套 工业标准型
11 电子手轮 80型 ≥1只 工业标准型
12 三色报警灯 ≥DC24V ≥1只 工业标准型
13 信息采集器 印刷电路板 ≥1套 工业标准型
14 使用说明书 电子档 ≥1套 U盘
15 设备总电源 单相三线制 ≥500W ≥AC220V ±10% 50HZ
16 设备重量 210kg
17 包装尺寸 ≥1650×860×2020mm ≥1台 木箱
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