数控机床故障诊断与维修教学方案设计书.docx

数控机床故障诊断与维修教学方案设计书.docx

《数控机床故障诊断与维修教学方案设计书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数控机床故障诊断与维修教学方案设计书.docx（40页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

数控机床故障诊断与维修教学方案设计书

数控技术专业

《数控机床故障诊断与维修》

教学设计

重庆工业职业技术学院

二○○九年五月

制定人员：

姜秀华重庆工业职业技术学院机械学院副教授

张光跃重庆工业职业技术学院机械学院教授

唐新民重庆工业职业技术学院机械学院副教授

易军重庆工业职业技术学院机械学院讲师

杨华骥重庆机床集团公司高级工程师

陈斌重庆长安工业集团公司高级工程师

刘代福重庆机床厂高级技师

执笔人：

姜秀华

审核部门：

数控技术专业建设指导委员会

实施部门：

数控技术教研室

批准部门：

教务处

《数控机床故障诊断与维修》教学设计

一、整体教学设计

在课程设计时，以数控机床装调维修工职业能力要求为依据，以维修行业及地域需求为逻辑起点，以整合的工作过程为导向，以典型工作任务分析为依据，以真实工作任务为载体，以校企专家合作开发为纽带，以校内双师和企业兼职教师为主导，与行业企业共建教学环境为条件，以行动导向组织教学。

按照数控机床维修职业岗位和职业能力培养的要求，将学生职业能力培养的基本规律与课程系统化，以及学生专业能力、方法能力和社会能力相结合，形成以工作过程为导向，以学生为中心、以能力为本位、教师引导、理论-实践-应用一体化的工学结合教学模式。

通过工作任务引导理论学习，项目的设计与实施基于工作过程，典型化的训练项目源于工业现场，体现职业应用技能。

在循环递进的工作过程中锻炼学生独立实施工作任务的能力。

最终由行业企业专家和学院数控技术专业的教学团队共同确定，课程内容由5个典型的工作项目，课程内容和工作项目的内容涵盖设备维修的基本理论、数控机床机械机构的故障排除、数控系统、伺服系统、CNC及PLC的故障排除。

模块一数控机床机械故障

模块二CNC故障

模块三伺服系统故障

模块四数控机床PLC故障

模块五数控机床综合故障

二、单元教学设计

教学单元1

数控机床机械故障

参考学时

28学时

学习目标：

通过本单元学习会进行数控机床导轨精度检测、主轴精度检测，学会排除数控机床床身导轨、数控车床主轴、数控车床进给常见故障。

教学内容：

1．数控机床机械结构概述

数控机床机械结构的基本组成、数控机床机械结构的主要特点

2．数控机床机械故障诊断方法

机械故障及其分类、机械故障诊断的基本环节、数控机床机械故障诊断方法

3．主传动系统与主轴部件故障的诊断与维护

主轴部件、主传动系统的特点、一般调试方法

4．进给传动机构故障的诊断及维护

同步齿轮带和连轴节、滚珠丝杠螺母副的特点及维护

5．导轨副故障的诊断与维护

塑料滑动导轨、滚动导轨的特点及维护

6．液压、气动系统故障诊断及维护

液压系统和气动系统的基本工作原理、故障分析和调试

7．刀库及自动换刀装置故障分析与排除

刀库结构、自动换刀装置故障分析与调试

教学方法与手段建议：

项目法、小组讨论法、任务教学法、案例教学法、现场教学法、仿真教学法等等。

教学资源：

PPT、图纸、数控车床维修手册、计算机、仿真软件、数控车床，维修工具。

考核标准与评价：

形成性评价50%

终结性评价40%

综合评价10%

学生知识与能力要求：

1．有识图基础，读懂数控机床机械结构

2．维修仪器、工具的使用

教师知识与能力要求：

1．数控车床结构；

2．数控车床常见故障；

3．数控车床常见故障的检测；

4．数控车床常见故障的排除。

教学单元2

CNC故障

参考学时

30

学习目标：

1．学会系统的基本组成、存储器结构、数据的内部备份、数据的外部备份

2．能对常用的数控系统FANUC系统、SIEMENS系统、参数、报警、故障分析、处理和恢复

3．能进行驱动器的参数配置、PLC应用程序的调试、机械传动系数配比参数、速度参数的设定参考点相关参数误差补偿。

教学内容：

　1．数控系统的结构、工作原理

系统的基本组成、存储器结构、数据的内部备份、数据的外部备份

2．常用数控系统简介

　　FANUC系统、SIEMENS系统、参数、报警、故障分析、处理和恢复

3．数控系统的基本参数的调试

驱动器的参数配置、PLC应用程序的调试、机械传动系数配比参数、速度参数的设定参考点相关参数误差补偿

4．数控系统的日常维护

调试前的准备、数控系统的初次通电、数控系统的保护级别、日常维护。

教学方法与手段建议：

项目法、小组讨论法、任务教学法、案例教学法、现场教学法、仿真教学法等等。

教学资源：

PPT、图纸、数控车床维修手册、计算机、仿真软件、数控车床，维修工具。

考核标准与评价：

形成性评价50%,终结性评价40%,综合评价10%。

学生知识与能力要求：

1．常用数控系统

2．维修仪器、工具的使用

3．常见故障分析与排除

教师知识与能力要求：

1．驱动器的参数配置、

2．PLC应用程序的调试、

3．机械传动系数配比参数、

4．速度参数的设定参考点相关参数误差补偿；

5．数控装置常见故障排除

教学单元3

伺服系统故障

参考学时

22

学习目标：

了解伺服系统的结构、工作原理和作用；理解步进驱动系统、直流驱动系统和交流驱动系统；理解开环控制系统和闭环控制系统；理解数控机床的主轴驱动系统和进给驱动系统；理解、掌握数控机床常用位置检测元件的功能和工作原理。

通过本章学习学生分析数控基础的主轴伺服驱动、进给伺服驱动及位置检测装置常见故障，并通过实例说明数控设备伺服驱动和位置检测的故障排除。

教学内容：

1.伺服驱动控制的分类

2．伺服控制的主要故障形式

3．常用主轴驱动系统

（1）主轴伺服驱动控制的连接

（2）交流伺服控制系统的调试

（3）交流主轴伺服系统的主要故障及诊断

4．进给伺服控制系统的故障诊断

（1）常见进给伺服控制系统

（2）步进电动机进给伺服控制

（3）交流伺服进给驱动系统的故障及诊断

（4）位置检测装置的安装调整与故障诊

（5）伺服系统故障诊断与维修实例

5．位置检测元件

教学方法与手段建议：

项目法、小组讨论法、任务教学法、案例教学法、现场教学法、仿真教学法等等。

教学资源：

PPT、图纸、数控车床维修手册、计算机、仿真软件、数控车床，维修工具。

考核标准与评价：

形成性评价50%,终结性评价40%,综合评价10%。

学生知识与能力要求：

1．进给伺服控制系统

2．维修仪器、工具的使用

教师的知识能力要求：

1．常用驱动系统和伺服系统

2．驱动系统常见故障分析和排除

3．给系统常见故障的排除

教学单元4

加工精度超差

参考学时

24

学习目标：

通过学习学生学会分析数控机床几何精度对零件加工精度的影响、数控机床位置精度对零件加工精度影响、数控机床运动精度对零件加工精度的影响。

教学内容：

1．数控机床几何精度对零件加工精度的影响

（1）几何精度

（2）几何精度对零件加工精度的影响

    （3）故障分析  

（4）几何精度检测

2．数控机床位置精度对零件加工精度影响

（1）数控机床定位精度内容

（2）数控机床定位精度的检测方法

        （3）FANUCOi数控系统进给轴螺距误差补偿

（4）FANUCOi数控系统反向间隙误差补偿

3．数控机床运动精度对零件加工精度的影响

（1）超程与欠程

（2）圆弧铣削精度 

 4．相关理论知识

（1）稳态性能

（2）动态性能

        （3）轮廓加工中的跟随精度

教学方法与手段建议：

项目法、小组讨论法、任务教学法、案例教学法、现场教学法、仿真教学法等等。

教学资源：

PPT、图纸、数控车床维修手册、计算机、仿真软件、数控车床，维修工具。

考核标准与评价：

形成性评价50%,终结性评价40%,综合评价10%。

学生知识与能力要求：

1．机床几何精度对加工精度的影响；

2．机床位置精度对加工精度影响；

3．机床运动精度对加工精度的影响；

4.维修仪器、工具的使用。

教师的知识能力要求：

1．数控机床几何精度对零件加工精度的影响、

2．数控机床位置精度对零件加工精度影响、

3．数控机床运动精度对零件加工精度的影响

三、教学方案设计

教学单元1数控机床机械故障（28学时）

教学任务

主轴故障

教学参考学时（学时）

10

学习目标：

通过主轴部件、主传动系统的特点、一般调试方法的学习学生能对数控机床主轴常见故障进行分析排除。

教学主要内容：

1、主轴部件、主传动系统的特点、一般调试方法

2、故障排除：

（1）加工精度达不到要求

（2）切削振动大

（3）主轴噪声大

（4）主轴不转

（5）主轴发热

（6）润滑油泄漏

（7）刀具不能加紧

（8）刀具夹紧后不能松开

教学方法与教学手段：

项目法、小组讨论法、任务教学法、案例教学法、现场教学法、仿真教学法等。

考核标准与评价：

考核标准：

对主轴常见故障能够排除。

评价方法：

观测法、实作法。

学生知识与能力要求：

教师的知识能力要求：

1.有识图基础，读懂主轴结构

2.维修仪器、工具的使用

1.数控车床结构

2．数控车床常见故障。

3．主轴常见故障的检测

4．主轴常见故障的排除

课程教学实施条件：

教学准备与实施：

PPT、图纸、数控车床维修手册、计算机、仿真软件、数控车床

1.数控车床8台

2.维修常用仪器

3.维修常用工具

教学任务

进给故障

教学参考学时（学时）

10

学习目标：

通过学习数控机床进给部件的学习，能够对滚珠丝杠螺母副、导轨副常见故障进行分析和排除。

教学主要内容：

1．进给传动机构故障的诊断及维护，同步齿轮带和连轴节、滚珠丝杠螺母副的特点及维护。

2．故障排除：

（1）加工零件表面粗糙度达不到要求

（2）滚珠丝杠副噪声大

（3）滚珠丝杆转动不灵活

教学方法与教学手段：

项目法、小组讨论法、任务教学法、案例教学法、现场教学法、仿真教学法等。

考核标准与评价：

考核标准：

对进给常见故障能够排除。

评价方法：

观测法、实作法。

学生知识与能力要求：

教师的知识能力要求：

1．有识图基础，读懂进给部件结构

2．维修仪器、工具的使用

1．数控车床结构；

2．数控车床进给部分常见故障的检测与排除；

3．数控铣床进给部件常见故障的检测与排除。

课程教学实施条件：

教学准备与实施：

PPT、图纸、数控车床维修手册、计算机、仿真软件、数控车床

1．数控车床8台

2．维修常用仪器

3．维修用工具

教学任务

导轨副故障诊断与维护

液压、气动系统故障诊断及维护

教学参考学时（学时）

8

学习目标：

通过数控机床导轨副、液压和气动系统的学习，了解数控机床液压和气动系统、导轨副常用结构，能够对其常见故障进行分析。

教学主要内容：

1．相关知识

（1）塑料滑动导轨、滚动导轨的特点及维护

（2）液压系统和气动系统的基本工作原理、故障分析和调试

2．故障排除：

（1）导轨润滑不良

（2）导轨面研伤

（3）导轨直线度超差

教学方法与教学手段：

项目法、小组讨论法、任务教学法、案例教学法、现场教学法、仿真教学法等。

考核标准与评价：

考核标准：

对导轨、液压和气压系统常见故障能够排除。

评价方法：

观测法、实作法。

学生知识与能力要求：

教师的知识能力要求：

1．有识图基础，读懂进给部件结构

2．维修仪器、工具的使用

1．数控车床结构；

2．数控车床进给部分常见故障的检测与排除；

3．数控铣床进给部件常见故障的检测与排除。

课程教学实施条件：

教学准备与实施：

PPT、图纸、数控车床维修手册、计算机、仿真软件、数控车床

1．数控车床8台

2．维修常用仪器

3．维修用工具

教学单元2CNC故障（30学时）

教学任务

电源故障

教学参考学时（学时）

6

学习目标：

通过输入单元上的绿色状态指示灯PIL，电源报警红色指示灯ALM的状态进行检查，分析、判断故障原因，提出解决故障方法。

教学主要内容：

1、数控系统的结构、工作原理、常用数控系统简介

　　系统的基本组成、存储器结构、数据的内部备份、数据的外部备份；FANUC系统、SIEMENS系统、参数、报警、故障分析、处理和恢复

2、故障排除

（1）三相交流电源缺相、过压或欠压

（2）电源使能信号故障

（3）伺服电源模块故障

（4）整机不能上电

（5）系统不能上

教学方法与教学手段：

项目法、小组讨论法、任务教学法、案例教学法、现场教学法、仿真教学法等。

考核标准与评价：

考核标准：

对数控机床电源的故障能够排除。

评价方法：

观测法、实作法。

学生知识与能力要求：

教师的知识能力要求：

1．有识图基础，读懂电气原理图

2．维修仪器、工具的使用

1．数控机床电源结构

2．数控机床电源部分常见故障的检测与排除。

课程教学实施条件：

教学准备与实施：

PPT、图纸、数控车床维修手册、计算机、仿真软件、数控车床

1．数控车床8台

2．维修常用仪器

3．维修常用工具

教学任务

系统显示故障

教学参考学时（学时）

4

学习目标：

通过学习了解系统显示故障所产生的原因及故障排除的方法。

教学主要内容：

1、数控机床系统故障产生原因：

电源故障、系统CPU故障、系统软件故障、显示系统本身故障

2、故障排除

（1）电源故障

（2）系统CPU故障

（3）系统软件故障

（4）显示系统本身故障

教学方法与教学手段：

项目法、小组讨论法、任务教学法、案例教学法、现场教学法、仿真教学法等。

考核标准与评价：

考核标准：

对数控机床系统显示故障能够排除。

评价方法：

观测法、实作法。

学生知识与能力要求：

教师的知识能力要求：

1．有机床电气原理图基础，识读数控系统原理图

2．维修仪器、工具的使用

1．数控机床电源结构

2．数控机床数控功能常见故障的检测与排除。

课程教学实施条件：

教学准备与实施：

PPT、图纸、数控车床维修手册、计算机、仿真软件、数控车床

1．数控车床8台

2．维修常用仪器

3．维修常用工具

教学任务

CNC单元故障

教学参考学时（学时）

4

学习目标：

通过学习了解系统显示故障所产生的原因及故障排除的方法。

教学主要内容：

1、数控机床系统故障产生原因

2、故障排除

（1）CNC单元系统软件故障分析、排除

（2）CNC单元系统硬件故障分析、排除

（3）外界干扰故障分析、排除

教学方法与教学手段：

项目法、小组讨论法、任务教学法、案例教学法、现场教学法、仿真教学法等。

考核标准与评价：

考核标准：

对数控机床CNC单元故障故障能够排除。

评价方法：

观测法、实作法。

学生知识与能力要求：

教师的知识能力要求：

1．有机床电气原理图基础，识读数控系统原理图

2．维修仪器、工具的使用

1．数控机床电源结构

2．数控机床数控功能常见故障的检测与排除。

课程教学实施条件：

教学准备与实施：

PPT、图纸、数控车床维修手册、计算机、仿真软件、数控车床

1．数控车床8台

2．维修常用工具

教学任务

数控机床基本功能失效

教学参考学时（学时）

6

学习目标：

通过数控机床的基本功能故障排除，学会数控机床基本功能失效故障排除的方法。

教学主要内容：

1、数控车床的基本功能：

准备功能（G功能）、辅助功能（  M功能）、进给功能（F功能）、刀具功能（T功能）和主轴功能（S功能）

2、故障排除

（1）JOG运行异常

（2）自动运行异常

（3）参考点返回异常

（4）手轮运行异常

（5）操作面板功能不正常

（6）数控系统未准备好

（7）伺服未上电

教学方法与教学手段：

项目法、小组讨论法、任务教学法、案例教学法、现场教学法、仿真教学法等。

考核标准与评价：

考核标准：

对数控机床基本功能失效故障能够排除。

评价方法：

观测法、实作法。

学生知识与能力要求：

教师的知识能力要求：

1．有机床电气原理图基础，识读数控系统原理图

2．维修仪器、工具的使用

1．数控机床电源结构

2．数控机床数控功能常见故障的检测与排除。

课程教学实施条件：

教学准备与实施：

PPT、图纸、数控车床维修手册、计算机、仿真软件、数控车床

1．数控车床8台

2．维修常用仪器

3．维修常用工具

教学任务

超程故障

教学参考学时（学时）

4

学习目标：

通过数控机床的基本功能故障排除，学会数控机床基本功能失效故障排除的方法。

教学主要内容：

（1）软限位参数设置错误（故障）

（2）硬限位开关故障

（3）硬限位开关触点或连线不可靠

教学方法与教学手段：

项目法、小组讨论法、任务教学法、案例教学法、现场教学法、仿真教学法等。

考核标准与评价：

考核标准：

数控机床超程故障能够排除。

评价方法：

观测法、实作法。

学生知识与能力要求：

教师的知识能力要求：

1．有机床电气原理图基础，识读数控系统原理图

2．维修仪器、工具的使用

1．数控机床结构

2．数控机床数控功能常见故障的检测与排除。

课程教学实施条件：

教学准备与实施：

PPT、图纸、数控车床维修手册、计算机、仿真软件、数控车床

1．数控车床8台

2．维修常用仪器

3．维修常用工具

教学任务

其他功能失效

教学参考学时（学时）

4

学习目标：

通过数控机床的其它功能故障排除，学会数控机床基本功能失效故障排除的方法。

教学主要内容：

故障排除：

（1）冷却功能失效

（2）润滑功能异常

（3）刀库异常

（4）气密检测信号故障

（5）压力、流量检测开关故障

（6）主轴转速未达到额定转速

教学方法与教学手段：

项目法、小组讨论法、任务教学法、案例教学法、现场教学法、仿真教学法等。

考核标准与评价：

考核标准：

对数控机床其他功能失效故障排除。

评价方法：

观测法、实作法。

学生知识与能力要求：

教师的知识能力要求：

1．有机床电气原理图基础，识读数控系统原理图

2．维修仪器、工具的使用

1．数控机床电源结构

2．数控机床数控功能常见故障的检测与排除。

课程教学实施条件：

教学准备与实施：

PPT、图纸、数控车床维修手册、计算机、仿真软件、数控车床

1．数控车床8台

2．维修常用仪器

3．维修常用工具

教学任务

数据传输异常

教学参考学时（学时）

2

学习目标：

1、学会数据传输的方法。

教学主要内容：

1．数据输入/输出接口参数设置错误

2．机床数据设置错误

3．数据输入/输出接口未激活

4．以太网传输异常

教学方法与教学手段：

项目法、小组讨论法、任务教学法、案例教学法、现场教学法、仿真教学法等。

考核标准与评价：

考核标准：

对数控机床数据传输异常故障能够排除。

评价方法：

观测法、实作法。

学生知识与能力要求：

教师的知识能力要求：

1．有数控机床接口基础，能进行数控系统连接

2．维修仪器、工具的使用

1．数控机床接口基础，能进行数控系统连接

2．数控机床信号传输常见故障的检测与排除。

课程教学实施条件：

教学准备与实施：

PPT、图纸、数控车床维修手册、计算机、仿真软件、数控车床

1．数控车床8台

2．维修常用仪器

3．维修常用工具

教学单元3伺服系统故障（22学时）

教学任务

主轴伺服驱动故障

教学参考学时（学时）

6

学习目标：

通过本章学习学生了解数控机床主轴伺服驱动结构、原理，分析数控机床主轴伺服驱动常见故障、并通过实例分析数控机床伺服驱动故障。

教学主要内容：

1、相关知识

（1）常用主轴驱动系统

（2）主轴伺服控制系统的故障诊断分析

2、故障排除

（1）电源指示灯不亮

（2）显示器始终显示“--”并闪烁

（3）电源模块报警

（4）主轴驱动模块报警

教学方法与教学手段：

项目法、小组讨论法、任务教学法、案例教学法、现场教学法、仿真教学法等。

考核标准与评价：

考核标准：

对数控机床主轴伺服系统故障能够排除。

评价方法：

观测法、实作法。

学生知识与能力要求：

教师的知识能力要求：

1．有机床电气原理图基础，识读数控系统原理图

2．维修仪器、工具的使用

1．数控机床主轴驱动系统结构

2．数控机床数控主轴驱动系统常见故障的检测与排除。

课程教学实施条件：

教学准备与实施：

PPT、图纸、数控车床维修手册、计算机、仿真软件、数控车床

1．维修常用仪器

3．维修常用工具

教学任务

进给伺服驱动故障

教学参考学时（学时）

8

学习目标：

通过本章学习学生了解数控机床进给伺服驱动结构、原理，分析数控机床进给伺服驱动常见故障、并通过实例分析数控基础伺服驱动故障。

教学主要内容：

1、相关知识

（1）进给伺服控制系统基本形式

的故障诊断

2、故障排除

（1）伺服超差

（2）机床停止时，进给轴振动

（3）伺服驱动器使能信号故障

（4）伺服驱动器温度报警

（5）伺服驱动器接线错误

（6）数控系统指令被封锁

（7）伺服驱动器、伺服电机编码器或反馈线路故障

（8）伺服电机制动器、电机温度信号故障

（9）移动和停止时位置超差

教学方法与教学手段：

项目法、小组讨论法、任务教学法、案例教学法、现场教学法、仿真教学法等。

考核标准与评价：

考核标准：

对数控机床进给故障能够排除。

评价方法：

观测法、实作法。

学生知识与能力要求：

教师的知识能力要求：

1．有机床数控系统原理图基础，识读数控系统原理图

2．维修仪器、工具的使用

1．数控机床进给伺服系统结构

2．数控机床数控进给伺服系统常见故障的检测与排除。

课程教学实施条件：

教学准备与实施：

PPT、图纸、数控车床维修手册、计算机、仿真软件、数控车床

1．数控车床8台

2．维修常用工具

教学任务

位置检测装置常见故障

教学参考学时（学时）

8

学习目标：

通过本章学习学生了解数控机床位置检测装置结构、原理，位置检测装置常见故障、并通过实例分析数控机床伺服驱动故障。

教学主要内容：

1．相关知识

（1）常用位置检测装置类型及工作原理。

2．故障排除

（1）光栅故障

（2）光电脉冲编码器故障

（3）同步感应器故障

（4）旋转变压器故障

教学方法与教学手段：

项目法、小组讨论法、任务教学法、案例教学法、现场教学法、仿真教学法等。

考核标准与评价：

考核标准：

对数控机床位置检测装置故障能够排除。

评价方法：

观测法、实作法。

学生知识与能力要求：

教师的知