数控机床故障诊断与维修教学方案设计书.docx

1、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

2、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

3、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

4、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

5、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2CNC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：

6、 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4

7、0%,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、2PLC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

8、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

9、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

10、法 (3)FANUC Oi数控系统进给轴螺距误差补偿 (4)FANUC Oi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

11、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

12、：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

13、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

14、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

15、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2 CNC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

16、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

17、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

18、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

19、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：

20、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

21、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

22、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：

23、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

24、、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

25、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

26、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

27、）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