《数控机床装置调试与维修》课程教案.docx
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《数控机床装置调试与维修》课程教案
《数控机床安装调试与维修》
教案
目录
教案1--------概述
教案2--------数控机床的安装调试
教案3--------数控机床的验收
教案4--------数控机床的调整、主轴部件
教案5--------进给传动部件的调整
教案6--------回转部件、自动换刀装置的调整
教案7--------位置检测装置、床身导轨的调整
教案8--------数控系统发展简介、FANUC-0ib功能介绍
教案9--------FANUC-0ib系统构成、硬件连接
教案10------系统参数与设定
教案11------I/O接口及PMC编程
教案12------SINUMERIC840C特点介绍主要功能
教案13-----SINUMERIC840C系统的结构及各部分的功能
教案14------fanuc-0ib系统报警分类及常见故障分析
教案15-----FANUC-0ib常见报警及处理方法
教案16----数控机床的故障诊断及维修技术概述
教案17----利用PLC进行数控机床的故障检测
教案18-----数控系统系统故障的诊断
教案19-----伺服系统的故障及维修技术
教案20-----检测装置的故障及诊断
教师教案
课程
数控机床维修
班级
学期
下学期
上课日期
课时
2
累计课时
2
教师
审签
课程类型
专业课
课程名称
（章、节）
概述
教学目的
要求
了解数控机床的一般知识（数控机床的优点、常识、数控维修的意义、对数控维修人员的要求），
了解数控维修的意义
了解该课程的学习方法，
教学重点
学好《》的意义
教学难点
维修方法
主要教具、
设备、材料
教师自制教学课件
结合课程内容教师自制教学多媒体
课后记
在教学过程中，应着重提出数控维修的意义以及作为数控维修人员需要养成的工作习惯、工作方法。
提出该课程学习方法的问题。
教案专用纸
第一章概述
1.数控机床的优点：
数控机床集机械制造、计算机、气动、传感检测、液压、光机电技术等一体，其优点：
⑴ 能够进行复杂型面零件的加工，解决工艺难题。
⑵ 提高生产率
⑶ 具有柔性
⑷ 减轻工人的劳动强度
2．我国数控机床的发展现状
起步年代：
1958开始研制
目前生产能力：
2001年国内数控机床产量已达1.8万台
国产数控系统：
⑴华中理工大学华中一型、华中二型
⑵北京航天机床数控集团航天一型
⑶中科院沈阳计算机所蓝天一型
⑷中国珠峰数控公司中华一型
3．加强数控维修的意义
⑴技术需要
⑵市场需要
⑶企业的效益需要
4．对数控维修人员的要求
⑴知识面广
⑵良好的系统的培训
⑶良好的英语阅读能力
⑷敢于实践，通过实践不断总结经验
⑸敬业精神
⑹持续的学习精神
5．本课程的学习任务、要求
⑴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。
⑵熟悉数控机床的机械结构、调整方法
⑶掌握典型数控系统的软硬件知识、具有对典型数控系统故障进行初步
诊断及判断的能力。
⑷熟悉数控机床维修的原则方法。
教师教案
课程
数控机床维修
班级
学期
下学期
上课日期
课时
2
累计课时
4
教师
审签
课程类型
专业课
课程名称
（章、节）
第二章：
数控机床的安装调试及验收
第一节：
数控机床的安装调试
教学目的
要求
了解数控机床安装的知识及一般步骤。
了解数控机床安装调试内容：
初就位组装、系统的联接和调整、通电试车、机床精度和功能调试、机床的试运行。
教学重点
数控机床安装调试的内容
教学难点
机床安装调试过程提到的概念常识
主要教具、
设备、材料
教师自制教学课件
课后记
本节课内容应理论联系实际，把机床安装调试的过程讲清楚。
讲解此过程需要注意的事项，题目：
设计数控机床性能实验报告。
教案专用纸
第二章数控机床的安装、调试验收
1．介绍数控机床分类及数控机床的结构知识
2．简述数控机床的从订购至交付使用的过程
第一节数控机床的安装调试
1．数控机床的初就位和组装
内容：
工艺准备、技术准备、机床的电气液压气管的连接。
2．数控系统的连接和调整
⑴外部电缆的连接：
系统及各单元、接地、三相电源的连接
⑵确认电压、频率，检查相序。
⑶检查连接、排除短路隐患。
⑷接通数控柜。
⑸参数的设定和确认
⑹硬件短路棒及开关的设定
⑺参数的设定。
主要是核查
⑻参数的备份
⑼系统与机床的接口：
熟悉系统调试的技术知识、通过接口检测机床的状态。
3．通电试车
⑴通电起的准备：
清洗、润滑、粗调几何精度
⑵第一次通电的过程：
一次全部接通或部分接通
注意事项：
安全问题
机床运行状态
⑶通电正常后，检查内容：
手动进给、主轴、手轮。
限位开关
回零动作
4．机床精度和功能调试
⑴精调机床水平
⑵调试换刀动作（ATC）
⑶调试交换工作台动作（APC）
⑷试验各主要操作功能：
常用指令、辅助动作等
⑸检查附件是否完整及工作是否正常
5．机床的试运行
运行考机程序：
数控车：
16小时
加工中心：
32小时
考机程序的考核范围
执行考机程序需：
不应发生除操作失误引起的任何故障。
程序因故障中断后，需重新开始计时
教师教案
课程
数控机床维修
班级
学期
下学期
上课日期
课时
2
累计课时
6
教师
审签
课程类型
专业课
课程名称
（章、节）
第二章．数控机床的安装调试及验收
第二节．数控机床的验收
教学目的
要求
理解数控机床验收的知识、验收内容。
通过实训掌握数控机床精度验收的常用工具的使用方法
通过实训掌握机床精度验收的一般方法。
教学重点
机床精度验收
教学难点
机床精度验收项目的概念及实际动手试训
主要教具、
设备、材料
多媒体教学课件
数控机床
机床精度验收工具。
课后记
本节应理论联系实际，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。
教案专用纸
第二节：
数控机床的验收
1．数控机床的验收：
新产品定型及性能验收
一般用户的验收
2．机床验收的内容：
⑴开箱检验和外观检查内容：
⑵机床性能及数控功能检验
机床性能的验收：
主轴、进给、换刀、机床噪声、电气装置、数控装置、气动液压装置、附属装置的运行是否达到设计要求或出厂说明书要求。
以一台加工中心为例，设计一个机床性能测试报告。
⑶数控功能的检验：
检验的内容：
由考机程序体现出系统性能：
运动指令功能、准备指令功能、操作功能、显示功能等。
编制简单的考机程序。
3．机床的精度验收：
验收的条件及指导
检验内容：
几何精度、定位精度、切削精度
⑴几何精度的概念及检验内容
定义：
综合反映机床的各关键零部件及其组装后的几何形状误差。
常用的检验工具：
精密水平仪、精密方箱、直角尺、平尺、平行光管、千分表、测微仪、高精度验棒。
以加工中心为例，减验的内容：
㈠工作台面的平面度
㈡各坐标方向移动的相互垂直度
㈢X\Y坐标方向上移动时工作台的平行度
㈣X坐标方向上移动时工作台T型槽侧面的的平行度
㈤主轴的轴向窜动
㈥主轴孔的径向跳动
㈦主轴沿Z坐标方向移动时主轴轴心的平行度
㈧主轴回转轴心线对工作台面的垂直度
㈨主轴箱在Z桌表方向移动的直线度
⑵定位精度及检验
定义：
机床各坐标轴在数控装置的控制下运动所能达到的位置精度
检测工具：
双频激光干涉仪、测微仪和成组块规、标准刻度尺、光学读数显微镜。
检验内容：
直线轴的定位精度及重复定位精度
直线轴的回零精度
直线轴的反向误差。
回转运动的定位精度及重复定位精度
回转运动轴的回零精度
回转运动的反向误差。
⑶切削精度
定义：
是一项综合精度，不仅反映机床的几何精度和定位精度，同时还包括了试件的材
教案专用纸
料、环境温度、刀具性能已急切削条件等各种因素造成的误差和计量误差。
保证切削精度，必须要求机床的几何精度和定位精度的实际误差要比允差小。
教师教案
课程
数控机床维修
班级
学期
下学期
上课日期
课时
2
累计课时
8
教师
审签
课程类型
专业课
课程名称
（章、节）
第三章．数控机床的调整
第一节：
数控机床的机械知识概述
第二节：
主轴部件
教学目的
要求
掌握数控机床及结构知识
掌握三种主轴部件的结构原理、了解机械拆卸及装配工艺。
教学重点
主轴部件的结构原理、机械拆卸及装配工艺
教学难点
读图、拆卸装配试训
主要教具、
设备、材料
多媒体课件
实训教具
课后记
主轴是数控机床的主要部件，通过本节要抓住以下几点进行讲解：
结合基础课的理论，复习和掌握主轴的几种功能及结构。
通过将结和实训，掌握机械常见部件的结构及主轴拆装工艺。
教案专用纸
第三章数控机床的调整
第一节：
数控机床的机械知识概述
1．常见的数控机床类型
2．数控机床的构成几个部分的作用简介：
⑴主轴部件：
提供切削功率、在高档数控机床中还具有C轴功能及定向功能
⑵进给部件：
在伺服电机的驱动下完成直线运动的定位、进给。
⑶回转运动部件：
指旋转轴如：
B轴、A轴
⑷自动换刀装置：
数控车床的转塔刀架、加工中心的刀库及换刀机构
⑸位置检测装置：
直线光栅尺、圆光栅等位置检测元件
⑹气动、液压：
完成机床的辅助动作如：
换刀、交换工作台的机构
第二节主轴部件的结构与调整
1．主轴部件拆卸前的准备：
技术准备,相关部件的图纸资料
工具的准备，拆卸主轴时需要使用的工具
工作场地的清理清洁。
2．CK7815型数控车主轴部件的结构及调整
⑴结构图
⑵拆卸及调整
⑶拆卸与调整过程需要注意的事项
3．NT-J032数控铣床主轴部件的结构与调整
⑴结构图
⑵拆卸及调整
⑶拆卸与调整过程需要注意的事项
4．THK6380加工中心主轴部件的结构与调整
⑴结构图
⑵拆卸及调整
⑶拆卸与调整过程需要注意的事项
教师教案
课程
数控机床维修
班级
学期
下学期
上课日期
课时
2
累计课时
10
教师
审签
课程类型
专业课
课程名称
（章、节）
第三章．数控机床的调整
第三节：
进给传动系统部件的调整
教学目的
要求
了解机床进给部件的布置形式
了解进给部件各环节的联接形式
进给传动链中，消除间隙的方法、调试方法。
教学重点
进给传动链中，消除间隙的方法、调试方法
教学难点
读图，拆卸、装配及调整实训。
主要教具、
设备、材料
多媒体课件
实训教具
课后记
传动结构中，安装结构是重点；传动间隙的调整以及丝杠预紧的方法也是重点。
教案专用纸
第三节进给部件的调整
1进给系统的布置形式
2进给电机的联接形式
⑴直联式
⑵齿轮减速式
⑶同步带式
3进给间隙的调整
减速齿轮间隙的调整
直齿圆柱齿轮传动中的间隙调整：
偏心套调整法、轴向垫片调整法、双片薄齿错齿调整法。
斜齿圆柱齿轮传动间隙调整：
垫片调整法、轴向压簧调整法。
锥齿轮调整：
轴向压簧调整、轴向弹簧调整法。
滚珠丝杠负的结构、调整、预紧。
教师教案
课程
数控机床维修
班级
学期
下学期
上课日期
课时
2
累计课时
12
教师
审签
课程类型
专业课
课程名称
（章、节）
第三章．数控机床的调整
第四节．回转部件的调整
第五节．自动换刀装置的调整
教学目的
要求
了解数控机床回转部件的结构原理
了解回转传动间隙的调整方法。
了解数控机床常见的换刀装置的结构形式，
教学重点
回转传动间隙的调整方法
教学难点
读图，回转部件的机械调整
主要教具、
设备、材料
多媒体课件
实训教具
课后记
回转部件结构复杂，刀具交换部件的动作繁多，学习的重点是调整。
着重讲解结构中易出现间隙的环节。
教案专用纸
第四节回转部件的调整
1．几种常见的回转工作台的结构形式
2．调整
3．工作台回转间隙的调整
第五节自动换刀装置
1数控机床常见的换刀装置的结构
⑴车床：
多轴转塔自动换刀装置
⑵加工中心：
由刀库、机械手组成
2刀库的形式：
转塔式、圆盘式、链式、格子式。
3机械手：
各种机械手的动作图
教师教案
课程
数控机床维修
班级
学期
下学期
上课日期
课时
2
累计课时
14
教师
审签
课程类型
专业课
课程名称
（章、节）
第三章．数控机床的调整
第六节．位置检测装置的调整
第七节．床身导轨的调整
教学目的
要求
掌握数控机床位置检测装置的结构形式、光栅尺、编码器的安装调整方法
了解床身导轨的种类及特点、调整要求。
教学重点
编码器、光栅尺的安装方法，导轨的安装要求
教学难点
床身导轨的安装要求
主要教具、
设备、材料
多媒体课件
实训教具
课后记
位置检测一节从安装工艺及调整步骤处展开，同时讲解错误安装的故障现象，床身导轨主要是结构及安装要求。
教案专用纸
第六节位置检测装置的调整
1位置检测的分类、功能。
直线型：
增量式、绝对式。
回转型：
脉冲编码器、旋转编码器、圆光栅。
2常见的位置检测装置简介
第七节床身导轨的调整
导轨的种类及特点
⑴滑动导轨
⑵滚动导轨
⑶静压导轨
导轨的调整要求
⑷导轨调整的要求
⑸滚动导轨的调整要求
⑹静压导轨的调整要求
教师教案
课程
数控机床维修
班级
学期
下学期
上课日期
课时
2
累计课时
16
教师
审签
课程类型
专业课
课程名称
（章、节）
第四章：
典型数控系统的结构原理
第一节：
数控系统的发展简介
第二节．Fanuc-oi系统功能介绍
教学目的
要求
了解数控系统的发展情况，
理解数控系统的各种控制功能的原理。
教学重点
数控系统的各种控制功能
教学难点
控制功能与系统参数的结合内容
主要教具、
设备、材料
多媒体课件
数控系统综合试验台（车床、加工中心）
课后记
本节是数控系统的开始，数控系统功能讲解有助于了解数控系统的操作及编程，为以后数控系统参数的调整打基础。
教案专用纸
第四章．典型数控系统的结构和原理
第一节．数控系统的发展简介
1．国外主流厂家产品数控产品介绍.tif
2．国内数控常见产品介绍
第二节．Fanuc-oi系统功能介绍系统
1．刚性攻丝：
主轴控制回路为位置闭环控制，主轴电机的旋转与攻丝轴（Z轴）进给完全同步，从而实现高速高精度攻丝。
2．复合加工循环：
复合加工循环可用简单指令生成一系列的切削路径。
比如定义了工件的最终轮廓，可以自动生成多次粗车的刀具路径，简化了车床编程
3．圆柱插补：
该功能最适用于切削圆柱上的槽。
能够按照圆柱表面的展开图进行编程。
4．直接编程：
可直接指定诸如直线的倾角、倒角值、转角半径值等尺寸，这些尺寸在零件图上指定，这样能简化部件加工程序的编程。
5．记忆型螺距补偿：
利用该补偿功能，可对丝杠螺距误差等机械系统中的误差进行补偿，补偿数据以参数的形式存储在CNC的存储器中。
6．：
CNC内装PMC编程：
PMC对机床和外部设备进行程序控制。
·PMC-SA15μs/step 5000steps
·PMC-SB70.033μs/step 24000steps（限于0i）
7．随机存储模块：
MTB（机床厂）可在CNC上直接改变PMC程序和宏执行器程序。
由于使用的是闪存芯片，故无需专用的RAM写入器或PMC的调试RAM。
8．显示单元：
9．FANUC伺服电机：
伺服电机1、伺服电机2
教师教案
课程
数控机床维修
班级
学期
下学期
上课日期
课时
2
累计课时
18
教师
审签
课程类型
专业课
课程名称
（章、节）
第四章．典型数控系统的结构和原理
第三节：
fanuc_0ib系统的构成、硬件连接
教学目的
要求
掌握fanuc_0ib数控系统电气连接知识。
掌握该系统伺服原理、信号连接
掌握该系统主轴连接信号意义。
掌握数控接口信号的连接（X、Y）
教学重点
本节内容为本章的重点
教学难点
本节内容为本章的难点
主要教具、
设备、材料
多媒体课件
数控系统综合试验台（车床、加工中心）
课后记
了解数控系统的硬件结构是做好数控机床维修的第一步。
本届内容是教材的重点之一，结合实物及练习使同学们掌握这部分知识。
接口信号部分是PMC编程的基础。
教案专用纸
第三节：
fanuc_0ib系统的构成、硬件连接
1．系统构成:
硬件构成及各部分的功能见硬件构成
2．综合联线介绍：
联线图见综合连线
3．数控系统的电源连接介绍：
见与外电路电源连接
4．数控系统与主轴单元的连接及控制信号：
系统提供两种控制方式：
1）串行主轴接口：
系统与主轴间采用串行电缆通讯，连接图：
串行主轴接口。
2）模拟主轴接口：
系统向主轴单元提供指令电压及其他控制指令，主轴单元向系统输出其状态。
连接图：
模拟主轴接口
5．数字伺服的原理：
系统方框图见数字伺服的方框图。
伺服连接见伺服连接
6．I/O连接：
内装I/O卡上的接口CB104、CB105、CB106、CB107四个接口连接操作面板及机床的输入和输出，这些地址有确定的含义，在PMC编程时要使用到。
接口插针地址见输入输出接口
教师教案
课程
数控机床维修
班级
学期
下学期
上课日期
课时
2
累计课时
20
教师
审签
课程类型
专业课
课程名称
（章、节）
第四章．典型数控系统的结构和原理
第四节：
系统的参数及设定
教学目的
要求
掌握参数在数控机床中的意义
掌握该系统参数的调用、修改的方法
理解数控系统参数的分类
掌握与机床维修的有关参数的设定
教学重点
参数的调用、修改
典型参数的意义
教学难点
参数的设定
主要教具、
设备、材料
多媒体课件
数控系统实验台（车床、加工中心）
课后记
明确参数在数控机床中的意义，了解参数的分类。
维修中常见参数的意义以及检测调试方法。
教案专用纸
第四节：
系统的参数及设定
1.参数的概念
数控系统的参数完成数控系统与机床结构和机床各种功能的匹配，这些参数在数控系统中按一定的功能组进行分类，例如：
伺服轴参数配置数控机床的轴数，各轴伺服电机数据、速度及位置反馈元件类型及反馈元件数据，串行通讯口参数对串行口进行数据传输时的波特率、停止位等进行赋值，等等。
2．参数的显示、输入方法及存储
⑴参数的显示：
按MDI面板的“SYSTEM”键几次或一次后，再按软键“参数”选择参数画面。
定位期望参数的方法：
按翻页键直到期望的参数号。
使用键盘输入期望的参数号码，再按“NO键索”
⑵参数的输入：
在MDI方式或急停状态，首先修改参数写保护设定
。
按“OFFSETSETTING”键，再按”SETTING”软键，显示如下画面
。
修改写保护参数：
PARAMETERWRITE=1
.在进入参数显示画面，找到希望修改的参数，使用键盘输入数据，按“INPUT”键
⑶参数的存储：
人工抄录参数清单
使用存储卡
利用串行通讯，将参数传入计算机。
3．参数的分类
1有关“SETTING”的参数
2有关阅读机/穿孔机接口的参数
2.1所有通道共用的参数
2.2有关通道1的参数（I/O=0）
2.3有关通道1的参数（I/O=1）
2.4有关通道2的参数（I/O=2）
3有关POWERMATE管理器的参数
4有关轴控制、设定单位的参数
5有关坐标系的参数
6有关存储式行程检测的参数
7有关进给速度的参数
8有关加减速控制的参数
9有关伺服的参数
10有关DI/DO的参数
11有关MDI、显示和编辑的参数
12有关程序的参数
13有关螺距误差补偿的参数
14有关主轴控制的参数
15有关刀具补偿的参数
16有关固定循环的参数
16.1有关钻削固定循环的参数
16.2有关螺纹切削循环的参数
16.3有关多重固定循环的参数
16.4有关小孔钻削循环的参数
17有关刚性攻丝的参数
18有关缩放/坐标旋转的参数
19有关单一方向定位的参数
20有关极坐标插补的参数
21有关法线方向控制的参数
22有关分度盘分度的参数
23有关用户宏程序的参数
24有关图案数据输入的参数
25有关跳步功能的参数
26有关自动刀具补偿（T系列）和自动刀具长度补偿（M系列）的参数
教师教案
课程
数控机床维修
班级
学期
下学期
上课日期
课时
2
累计课时
22
教师
审签
课程类型
专业课
课程名称
（章、节）
第四章．典型数控系统的结构和原理
第五节．I/O接口及PMC编程
教学目的
要求
通过本节的学习，掌握PMC接口信号的意义、PMC的常用指令、掌握PMC编程的一般方法，为利用PMC对机床进行故障分析打下基础。
教学重点
接口信号的意义
PMC编程
教学难点
PMC编程
主要教具、
设备、材料
多媒体课件
数控系统实验台（数控车、加工中心）
编程计算机
课后记
掌握PMC编程的指令及方法，是以后利用PMC进行数控机床维修的基础。
要求掌握常用指令及编程思路，了解功能指令的含义。
教案专用纸
第五节．I/O接口及PMC编程
1．接口地址的意义及分配
接口是连接CNC系统-PLC-机床本体的节点，节点是信息传递和控制的通道
向PMC输入的信号有从NC来的输入信号（M功能，T功能信号），从机床来的输入信号（循环启动，进给暂停信号等）。
从PMC输出的信号有向NC的输出信号（循环启动，进给暂停信号等），向机床输出的信号（刀架回转，主轴停止等）。
字母
信号的种类
X
由机床向PMC的输入信号（MTPMC）
Y
由PMC向机床的输出信号（PMCMT）
F
由NC向PMC的输入信号（NCPMC）
G
由PMC向NC的输出信号（PMCNC）
R
内部继电器
D
保持型存储器的数据
2．重
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