数控机床故障诊断与维修课程教案范文.docx

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数控机床故障诊断与维修课程教案范文

池州职业技术学院

数控机床故障诊断与维修教案

课程编号：

教师姓名：

专业班级：

开课时间：

教案填写要求

1.一门课程的教案应包括三个层面的设计：

（1）课程内容、教学基本要求、教学手段、教学方法设计等，主要解决本门课教什么、怎么教的问题

（2）各章节内容、教学方法、要求设计等，主要解决各章节教什么，怎么教；

（3）一次课教学内容、教学方法、要求设计等，主要解决一次课教什么、怎么教。

2.一次课的教案内容原则上应包括本次课的教学目的、教材分析、教学过程、教学后记等方面。

其中教学目的是课堂教学活动围绕的中心和力求达到的目标。

教材分析则要找出本次课的重、难点及关键，并确立突出重点、克服难点、抓住关键的方案；教学过程是教案的主体，要按引入新课、讲授、总结与巩固三方面详细设计；教学后记是教案执行情况的经验总结，目的在于改进和调整教案，为下一轮课讲授设计更加良好的教学方案。

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课次

课型

课堂教学

章

节

项目一：

子项目一绪论

教

学

目

的

1.了解本课程的性质：

本课程是一门非常重要的专业课。

2.理解数控机床故障维护诊断的目的、内容和特点。

3.了解数控机床诊断技术的发展。

4.了解数控机床故障维护诊断对人员的要求。

教学

重点

1.数控机床维护诊断的主要内容。

2.以系统的观点对机床进行维护诊断。

教学

难点

从机械电气两个方面去总结机床故障的可能原因。

教学

方法

讲授法

教具

挂图

PPT

授课

班级

授课

日期

相关

素材

（参考资料、指导学生阅读材料等）

教

学

后

记

1.通过介绍现在机床使用的范围越来越广，机床出现故障的可能性也越来越高，机床维修的难度也越来越大，告诉学生本课程的重要性。

2.阐述机床的重要性，并引导学生从系统的观点来掌握机床维修的特点，从而以理性的思维，规范的步骤去解决机床的故障。

3.以表格和图片、动画、短篇录像等教学方式来讲述机床维修的目的、内容和特点，让学生对所学内容记忆深刻。

我认为第一节课是至关重要的，必须要利用各种教学手段激发学生对本课程的学习兴趣，为后续教学打下良好的基础。

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教

学

过

程

◆引言

本学期我们一起来学习数控机床的维修，当今工业化的步伐正在加快，现代化设备尤其是数控机床的应用也越来越普及，机床的维护和维修越来越重要，而机床的维护人才却很缺乏。

阐述现状，提出问题，展开本次课的教学，充分运用启发式教学，激发学生的学习热情和学习兴趣。

◆教学内容正文

一、机床维修的重要性：

在现代化工业生产中，数控的人才需求:

300万（由产品的质量、数量和新产品的开发周期越来越短决定）.

数控人才的分类：

简单操作（流水线）、会编程会操作数控机床、数控调试工、数控维修工.

二.本课程的学习任务、要求

1．熟悉数控机床维修的原则方法;

2．掌握数控机床安装调试验收的的知识、验收机床精度的方法;

3．熟悉数控机床的机械结构、调整方法;

4．掌握典型数控系统、伺服系统等的软硬件知识,具有对典型数控机床故障进行初步诊断及判断的能力。

三．数控故障诊断及维护的目的

1．目的：

技术需要、市场需要、企业的效益需要。

2．数控机床的可靠性衡量指标：

平均有效度A

A=MTBF/（MTBF+MTTR）

其中：

MTBF—平均无故障时间；MTTR—排除故障的修理时间。

3．数控机床维修的意义：

（1）.做好预防性维修,包含日常维护,尽量延长MTBF.

（2）.提高故障维修效率,尽快恢复使用,尽量缩短MTTR.

四．数控故障诊断及维护的内容

数控机床的故障主要分机械故障和电气故障。

1．机床本体的维护内容:

（1）.主轴箱的润滑和冷却；

（2）.导轨副和丝杠螺母副的间隙调整、润滑；

（3）.支承的预紧；

（4）.液压和气动装置的压力和流量调整。

2．电气系统的维护内容:

（1）.数控系统；

（2）.伺服系统；

（3）.强电柜及操作面板。

3．数控机床与电缆之间的接口：

（1）.驱动电路；

（2）.位置反馈电路；

（3）.电源及保护电路；

（4）.开／关信号连接电路。

五、数控故障诊断及维护的特点

1．数控机床故障诊断与维护的主要特点：

高效率的自动化设备；处于生产的重要环节；故障复杂,难于排除。

2．数控设备使用寿命—故障频率曲线（浴盆曲线）：

初始使用期；相对稳定运行期；寿命终了期。

3．数控机床属于技术密集型和知识密集型设备,从系统的基本观点和原理出发,考察研究对象,无论是机械或电气方面的问题,都要二者兼顾。

六、数控机床诊断技术的发展

1.通讯诊断（远程、海外诊断）

2.自修复系统

3.人工智能专家故障诊断系统

4.人工神经元网络（ANN）诊断

七．对数控维修人员的要求

1.知识面广

2.良好的系统的培训

3.良好的英语阅读能力

4.敢于实践，通过实践不断总结经验

5.敬业精神

6.持续的学习精神

◆总结与巩固（小结、考核知识点、作业等）

1.通过讲解，使学生认识到机床维修的重要性，激发其学习兴趣。

2.通过讲解实例，让学生认识到机床维修的复杂性，涉及到机械和电气方面的很多知识，有一定的学习难度。

而且要具备一定的实践知识，让学生有学习上的心理准备。

3.掌握机床维修的目的、内容和特点。

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课次

课型

课堂教学

章

节

项目一：

子项目二数控机床的故障处理

子项目三数控机床故障诊断的方法

子项目四数控机床的抗干扰

教

学

目

的

1.掌握故障的分类和常见故障处理的步骤。

2.掌握常用的数控系统故障诊断方法。

3.熟悉机床的常见干扰，并知道解决干扰的方法。

教学

重点

1.数控机床故障处理的步骤；

2.利用合适的故障处理方法去解决简单的系统故障问题。

3.掌握机床抗干扰的方法。

教学

难点

熟悉机床维修的基本方法，懂得对症下药。

教学

方法

讲授法

教具

挂图

PPT

授课

班级

授课

日期

相关

素材

（参考资料、指导学生阅读材料等）

教

学

后

记

1.了解机床故障发生的规律和基本分类，对出现的机床故障进行分门别类的处理，利用学到的故障处理方法，对症下药。

2.维护好机床，可以延长机床的使用寿命，做好对机床的日常维护尤为重要，从而引导学生树立正确的质量观念，对学生进行潜移默化的生产知识教育。

3．与学生互动，畅所欲言，分析机床发展的现状和发展方向。

鼓励学生努力学习，帮助他们建立自信心，去发展机床工业。

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教

学

过

程

◆引言

前一节课我们简单的了解了机床维护的特点和内容，已经对机床维修有了一定的认识，这节课我们共同来学习两个内容：

1.数控机床的故障处理的方法、要点。

2。

数控机床的抗干扰。

本次课我们将通进一步深入的学习，掌握机床维护维修的常用方法，

◆教学内容正文

子项目二数控机床的故障处理

一.故障的分类（简单介绍）

1.按数控机床发生故障的部件分类：

主机故障，电气故障（分弱电故障和强电故障）

2.按数控机床发生的故障的性质分类：

系统故障，随机性故障：

。

3.按报警发生后有无报警显示分类：

有报警显示的故障：

（1）硬件报警显示的故障，

（2）软件报警显示故障，

二、故障处理对策

除非出现影响设备或人身安全的紧急情况，不要立即切断机床的电源。

应保持故障现场。

如果按复位后，故障不能消失，从以下方面进行调查：

Ø检查机床的运行状态

Ø检查加工程序及操作情况

Ø检查故障的出现率和重复性

Ø检查系统的输入电压

Ø检查环境状态

Ø外部因素

Ø检查运行情况

Ø检查机床状况

Ø检查接口情况

子项目三数控机床故障诊断的方法

一、诊断步骤和要求

1.故障诊断

故障检测（确定有否故障）

故障判断（确定故障性质）

故障定位（确定故障部位）

2.故障诊断要求：

Ø故障检测方法简便有效

Ø使用的诊断仪器少而实用

Ø故障诊断的所需的时间尽可能短

3.故障诊断原则：

（1）.先外部后内部。

（2）.先机械后电气，

（3）.先静后动，

（4）.先公用后专用。

（5）.先简单后复杂。

（6）.先一般后特殊，。

二、常用故障诊断方法

1.直观法（望闻问切）

2.CNC系统的自诊断功能

3.数据和状态检查：

接口检查、参数检查

4.报警指示灯显示故障

5.备板置换法（替代法）

6.交换法

7.敲击法

8.测量比较法

总之,各种故障诊断方法各有特点，要根据故障现象的特点灵活的组合应用。

子项目四数控机床的抗干扰

一.电磁波干扰

电火花、中、高频电加热设备的电源都会产生强烈的电磁波，通过空间传播被附近的数控系统所接受，如果能量足够就会干扰数控机床的正常工作。

（远离这些设备）

二.供电线路干扰

Ø输入电压过压或欠压引起电源报警而停机

Ø电源波形畸变所引起错误信息会导致CPU停止运行

三.信号传输干扰

Ø串模干扰—干扰电压叠加在有用信号上.

Ø共模干扰—干扰电压对二根或以上信号线的干扰大小相等、相位相同。

四.抗干扰措施

1.减少供电线路的干扰

2.减少机床控制中的干扰

3.屏蔽技术（电磁、静电屏蔽）

信号线采用屏蔽线（铜质网状）、穿在铁质蛇皮管或铁管中关键元件或组件采用金属容器屏蔽。

4.保证“接地”良好

“接地”是数控机床安装中一项关键的抗干扰技术措施。

电网的许多干扰都市通过“接地”对机床起作用的。

接地的要求:

接地要可靠（接地电阻应小于100欧姆）、

接地线要粗（应大于电源线的截面积）。

◆总结与巩固（小结、考核知识点、作业等）

1．本次课非常重要，讲解了解决机床故障的一般步骤，以后的教学都将按照这个步骤进行讲解，所以要帮助学生建立这样的概念。

2．机床的故障排除方法要因地制宜，本次课可简要介绍，要学生有初步印象，并掌握基本知识为以后的学习打下基础。

3．机床的干扰比较难讲，要注意方法，学生不是很懂，要注意方法。

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课次

课型

实验教学

章

节

项目一：

子项目五数控机床故障诊断的常用仪器与技术资料

教

学

目

的

掌握常用仪器的使用方法及技术资料的查询

教学

重点

万用表、示波器的使用

教学

难点

万用表、示波器的使用

教学

方法

讲授法

教具

挂图

PPT

授课

班级

授课

日期

相关

素材

（参考资料、指导学生阅读材料等）

教

学

后

记

1．本次课的内容以学生动手为主，主要教会学生两个重要仪器电子万用表和示波器的使用，为以后的实训教学打下基础。

2．学生对示波器的使用较为陌生，淡化理论，教会其正常使用即可。

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教

学

过

程

◆引言

同学们，我们今天进行实验教学，今天我们要学会使用万用表和示波器。

◆教学内容正文

子项目五数控机床故障诊断的常用仪器与技术资料

一、诊断常用的仪器仪表及工具

1.仪器仪表

Ø万用表—可测电阻、交直流电压、电流；

Ø相序表—可检查直流驱动装置输入电流的相序；

Ø示波器—检查信号波形；

Ø钳形电流表—不断线检测电流；

Ø振动检测仪—可测机床振动情况；

Ø检脉冲发生笔与逻辑测试笔—检测输出电平,以判别其功能正常与否.

2.工具

“+”、“一”螺丝刀、钳子、镊子、烙铁等.

二、诊断用技术资料

Ø数控机床电气使用说明书

Ø数控机床电气原理图

Ø数控机床电气连接图

Ø数控机床结构简图

Ø数控机床参数表

Ø数控机床PLC控制程序

Ø数控系统操作手册

Ø数控系统编程手册

Ø数控系统安装与维修手册

实验目的：

学会使用电子万用表和示波器。

实验装置：

电子万用表、示波器

实验项目：

1、电子万用表的使用

1）、学会交、直流电压测量

2）、学会电阻测量

3）、学会频率测量

4）、学会通断测试

以上项目均在数控实训台上操作，要求测出机床工作时的各部分工作电压、部分器件电阻、交流电的工作频率、某线路的通断测试等。

2、示波器的使用

通过示波器的使用，测量机床实训台工作时光栅、光电脉冲编码器的波形图。

实验小结：

1．记录实验中测得的数据，并描绘出波形。

2．总结万用表和示波器的使用方法和注意事项。

◆总结与巩固（小结、考核知识点、作业等）

1．仪器的使用本次课的关键。

尽管操作难度不大，但部分学生仍需加强电类基础课程的学习。

2．作业：

完成实验报告。

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课次

课型

课堂教学

章

节

项目二：

数控机床的维护

教

学

目

的

1．理解机床维护的重要性。

2．掌握机床点检的内容、意义、方法。

3．知道“5S”管理的内容、方法。

4．掌握机床日常维护的要点。

教学

重点

1．机床点检的内容、意义、方法

2．“5S”管理

教学

难点

点检的内容、方法；“5S”管理的意义

教学

方法

讲授法

教具

挂图

PPT

授课

班级

授课

日期

相关

素材

（参考资料、指导学生阅读材料等）

教

学

后

记

1．本次课内容为后面的现场教学和综合实训项目作准备，重点是让学生弄清楚机床日常维护的重要性。

2．管理才能出效益。

现在工厂非常重视管理，给学生灌输先进的管理理念也非常重要，同时辅助以实例，效果很明显。

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教

学

过

程

◆引言

同学们，我们今天开始单元二的学习－数控机床的维护。

把机床维护好也十分地重要。

◆教学内容正文

项目二：

数控机床的维护

一.点检—按有关维护文件的规定，对数控机床进行定点、定时的检查和维护

（图表讲解，列举实例）

1.专职点检—重点设备、部位—设备部门

2.日常点检—一般设备的检查及维护—车间

3.生产点检—开机前检查、润滑、日常清洁、紧固等工作—操作者

二．“5S”管理

三．数控系统的日常维护

1.机床电气柜的散热通风；

2.尽量少开少开电气控制柜门；

3.纸带阅读机的定期维护；

4.支持电池的定期更换；

5.备用电路板的定期通电；

6.数控系统长期不用时的保养—经常通电。

◆总结与巩固（小结、考核知识点、作业等）

1.介绍机床点检的目的和内容。

2.好好的维护好机床，会大幅度提高机床的使用寿命，增强管理意识，灌输“5S”质量管理体系内容，课后去寻找“5S”管理的实例。

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课次

课型

现场教学

章

节

项目二：

数控机床的维护

教

学

目

的

通过实地参观，了解管理的重要意义。

教学

重点

“5S”管理

教学

难点

“5S”管理

教学

方法

讲练一体教学法

教具

挂图

PPT

授课

班级

授课

日期

相关

素材

（参考资料、指导学生阅读材料等）

教

学

后

记

1．我系建有国家数控实训基地，运行已有近两年的时间，无论是管理还是设备的维护、使用上都非常接近与现场，利用已有的实训条件，帮助学生建立管理意识，显得更为重要。

2．通过实地参观，可以鼓励学生从中发现问题，并提出改进措施。

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教

学

过

程

◆引言

同学们，我们今天来到我系的国家级数控实训基地进行参观，学习“5s”管理，并欢迎大家提出意见和改进措施。

◆教学内容正文

项目二：

数控机床的维护

参观内容：

我系数控实训楼一楼、二楼的数控实训车间。

参观方式：

通过教师和实验员的讲解，把我系的数控实训楼的设备的使用、维护、管理等介绍给学生。

课后作业：

写出1000字左右的实习感受，并提出意见和政改措施。

◆总结与巩固（小结、考核知识点、作业等）

1.现场教学结合实训环境效果较好。

2.课后作业：

写出1000字左右的实习感受，并提出意见和政改措施。

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课次

课型

实训教学

章

节

综合项目实训：

数控机床的点检

教

学

目

的

1．掌握机床点检的内容。

2．掌握机床点检的方法。

3．树立数控机床维护的意识。

教学

重点

机床点检的内容和方法

教学

难点

机床点检的内容和方法

教学

方法

案例教学法

教具

挂图

PPT

授课

班级

授课

日期

相关

素材

（参考资料、指导学生阅读材料等）

教

学

后

记

1．本次课通过数控车床，并将机床的点检卡发给学生，让其填写。

2．通过点检卡的填写，可以让学生掌握机床维护的基本步骤和方法，通过“过程导向”的教学方法，实施效果较好。

3．最后再让学生讨论今天的点检内容以及注意事项，达到一个较好的教学效果。

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教

学

过

程

◆引言

同学们，我们对我系的数控车床进行点检。

◆教学内容正文

实训项目：

数控机床的点检

实训目的：

掌握机床点检的内容、方法。

实训装置：

CAK6140车床实训台

实训内容：

参见点检卡

讨论：

讨论点检中遇到的问题，并交换检查结果。

方案实施：

1、以组为单位，每组学生以2－3人为宜，轮换对数控车进行点检。

2、每台机床旁边每次控制在3－4组左右。

3、每次点检不超过20分钟。

◆总结与巩固（小结、考核知识点、作业等）

1.机床点检卡。

2.课后作业：

完成实训报告和点检卡。

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课次

课型

实训教学

章

节

项目三：

数控机床的精度及性能检验

综合项目实训一：

数控机床的几何精度检验

教

学

目

的

1.了解机床几何精度的概念

2.理解影响机床加工精度的参数

3.掌握机床精度检测的方法

教学

重点

1．理解影响机床加工精度的参数。

2．掌握机床精度检测的内容。

教学

难点

掌握机床精度检测的方法

教学

方法

实训教学法、导入法、案例教学法

教具

挂图

PPT、实物

授课

班级

授课

日期

相关

素材

（参考资料、指导学生阅读材料等）

教

学

后

记

1.机床的本身精度对机床加工是非常重要的，本节课应理论联系实际，就决议下问题：

机床精度验收的内容及方法（理论、实际）；机床精度验收的意义。

2.精度检测的内容非常多，一个一个详细地讲解既十分繁琐，教学效果也很差，选择重点性的讲解，讲解精度检测的方法，从实践出发，把动手和录像结合起来，让学生有实际的认识。

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教

学

过

程

◆引言

同学们，引起机床加工误差得因素有哪些呢？

（提问）其中机床本身得精度是非常重要的因素。

那么具体机床精度又包括哪些内容呢，又该如何检测呢？

◆教学内容正文

一.几何精度检验

1．几何精度检验的概念：

又称静态精度检验，是综合反映机床关键零部件经组装后的综合几何形状误差。

2．检测条件

（1）必须在地基及地脚螺栓固定在混凝土上完全固化后才能进行;

（2）应在精调后一气呵成的完成检测;

（3）应尽可能的消除检测器具和检测方法的误差;

（4）应在机床稍有预热的状态下进行.

3．检测工具

常用的检测工具有精密水平仪、精密方箱、直角尺、平尺、平行光管、千分表、测微仪及高精度主轴心棒等。

检测工具的精度必须比所测的几何精度高一个等级。

（一）卧式加工中心几何精度检验（图表讲解和小录像演示）

1）X、Y、Z坐标轴的相互垂直度。

2）工作台面的平行度。

3）X、Z轴移动时工作台面的平行度。

4）主轴回转轴线对工作台面的平行度。

5）主轴在z轴方向移动的直线度。

6）Z轴移动时工作台边界与定位基准面的平行度。

7）主轴轴向及孔径跳动。

8）回转工作台精度。

（二）卧式数控车床几何精度检验（简单介绍，并与卧式加工中心做简单比较）

斜床身、带转盘刀架的卧式数控车床，其几何精度检测内容和方法

二．对CK6132型机床进行几何精度检验

实训目的：

机床几何精度的检验

实训装置：

CAK6140型车床、相关检测工具

实训内容：

检测机床几何精度（根据实验条件进行更新，具体请参照实训报告）

实训小结：

完成实训报告。

◆总结与巩固（小结、考核知识点、作业等）

1.总结机床精度检测的内容方法，知识点多，检测方法的掌握尤其困难，要善于利用多媒体的教学手段，多放些小录像，增加学生的实践认识。

尽可能得掌握本次课得内容。

2.掌握机床精度验收的一般方法。

掌握数控机床精度验收的基本内容。

3作业：

完成实训报告

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课次

课型

实训教学

章

节

项目三：

数控机床的精度及性能检验

综合项目实训二：

数控机床的定位精度检验

教

学

目

的

1.了解机床定位精度、切削精度的概念

2.理解影响机床加工精度的参数

3.掌握机床精度检测的方法

教学

重点

1．理解影响机床加工精度的参数。

2．掌握机床精度检测的内容。

教学

难点

掌握机床精度检测的方法

教学

方法

实训教学法、导入法、案例教学法

教具

挂图

PPT、实物

授课

班级

授课

日期

相关

素材

（参考资料、指导学生阅读材料等）

教

学

后

记

1.机床的本身精度对机床加工是非常重要的，本节课应理论联系实际，就决议下问题：

机床精度验收的内容及方法（理论、实际）；机床精度验收的意义。

2.精度检测的内容非常多，一个一个详细地讲解既十分繁琐，教学效果也很差，选择重点性的讲解，讲解精度检测的方法，从实践出发，把动手和录像结合起来，让学生有实际的认识。

池州职业技术学院教案续页

教

学

过

程

◆引言

同学们，上次课我们已经对机床的几何精度进行了检验，本次课我们将对机床的定位精度进行检验。

◆教学内容正文

一、定位精度的检验（图表讲解和小录像演示）

1．直线运动定位精度

2．直线运动重复定位精度

3．直线运动的原点复归精度

4．直线运动失动量

5．回转工作台的定位精度

6．回转工作台的重复分度精度

7．数控回转工作台的失动量

8．回转工作台的原点复归精度

二、切削精度检验

数控机床切削精度检验，又称动态精度检验，是在切削加工条件下，对机床几何精度和定位精度的一项综合考核。

切削精度检验可分单项加工精度检验和加工一个标准的综