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1、 GUANGDONGGUANGDONG INNOVATIVEINNOVATIVE TECHNOLOGYTECHNOLOGY COLLEGECOLLEGE教 案课程名称： 数控机床故障诊断与维修 教师姓名： 李 世 勇 系 别： 机电工程系 二 一三 年至二 一四 年第 二 学期课程概况课程概况课程名称: 数控机床故障诊断与维修总学时：60周学时：4教学起始周： 第 1 周 第 16 周授课班级及时间：授课班级：12 计辅 2 班 授课时间：周二 3、4 节，周四 3、4 节教材概况（主编、出版社、版次等）：主编：王爱玲出版社：机械工业出版社版次：2013 年 7 月第 2 版第 1 次印刷教辅
2、概况：课课 时时 授授 课课 计计 划划一、授课具体时间： 第 1 周 二、授课课题：第一章第一章 绪论绪论三、教学目的要求：（1）了解数控机床故障诊断与维修的意义和目的数控机床故障诊断与维修的意义和目的（2）掌握数控机床故障诊断与维修的研究对象和故障分类数控机床故障诊断与维修的研究对象和故障分类四、教学重点难点：（1） （重点）数控机床故障诊断与维修的意义数控机床故障诊断与维修的意义（2） （重点）数控机床故障诊断与维修的目的数控机床故障诊断与维修的目的（3） （重点）数控机床故障诊断与维修方法、步骤和要求数控机床故障诊断与维修方法、步骤和要求（4） （难点）故障诊断与维修的基本要求故障诊断
3、与维修的基本要求五、教学方法、用具：教学方法：多媒体教课教学方法：多媒体教课教学用具：三角板教学用具：三角板六、教学过程（包括教学内容、辅助手段、板书设计、课堂练习、教学进程时间分配、课外作业等）：1.1 数控机床故障诊断与维修的意义和目的1.1.1 数控机床故障诊断与维修的意义1.1.2 数控机床故障诊断与维修的目的1.2.1 数控机床故障诊断的研究对象1.数控机床本体对于数控机床本体而言，由于机械部件处于运动摩擦过程中，因此对 它的维护就显得特别重要。 2.电气控制系统1）驱动电路2）位置反馈电路3）电源及保护4）开关信号连接电路1.2.2 数控机床故障诊断的分类1）从故障的起因分类2）从
4、故障的时间分类3）从故障的发生状态分类4）按故障影响程度分类5）按故障的严重程度分类6）按故障的性质分类1.3 数控机床故障诊断与维修方法、步骤和要求1.3.1 故障诊断与维修的方法故障诊断与维修的方法1）常规方法）常规方法a.直观法直观法 b.自诊断功能法自诊断功能法 c.功能程序测试法功能程序测试法 d.交换法交换法 e.转移法转移法 f.参数检查法参数检查法 g.测量比较法测量比较法 h.敲击法敲击法 i.局部局部 升温法升温法 j.原理分析法原理分析法 2）先进方法）先进方法 a.远程诊断远程诊断 b.自修复系统自修复系统 c.专家诊断系统专家诊断系统1.3.2 故障诊断与维修的一般步
5、骤故障诊断与维修的一般步骤1）故障的调查分析）故障的调查分析a.询问调查询问调查 b.现场检查现场检查 c.故障分析故障分析 d.确定原因确定原因 e.排故准备排故准备 2.电气维修与故障的排除电气维修与故障的排除3.维修排故后的总结提高工作维修排故后的总结提高工作1.3.3 故障诊断及维修的基本要求故障诊断及维修的基本要求常用工具与设备常用工具与设备1）万用表）万用表 2）逻辑夹）逻辑夹3）逻辑笔）逻辑笔 4）逻辑脉冲发生器）逻辑脉冲发生器5）电流跟踪器）电流跟踪器 6）集成电路芯片测试仪）集成电路芯片测试仪7）示波器）示波器 8）逻辑分析仪）逻辑分析仪9）工具包）工具包教学后记：通过教学，
6、要求学生掌握数控故障的维修方法，相关的维修工具。课课 时时 授授 课课 计计 划划一、授课具体时间： 第 2 周 二、授课课题：1.41.4 数控机床的安装、调试、验收和维护数控机床的安装、调试、验收和维护2.12.1 数控系统维修基础数控系统维修基础三、教学目的要求：（1）了解数控机床的安装、数控机床的调试、数控机床的验收、数控机床的维护数控机床的安装、数控机床的调试、数控机床的验收、数控机床的维护（2）掌握数控系统的基本构成及各部分功能、数控系统维修的基本要求、数数控系统的基本构成及各部分功能、数控系统维修的基本要求、数控控系统的诊断与维修方法系统的诊断与维修方法四、教学重点难点：（1）
7、（重点）数控机床的安装数控机床的安装（2） （重点）数控机床的调试数控机床的调试（3） （重点）数控机床的维护数控机床的维护（4） （难点）数控系统的诊断与维修方法数控系统的诊断与维修方法五、教学方法、用具：教学方法：多媒体教课教学方法：多媒体教课教学用具：三角板教学用具：三角板六、教学过程（包括教学内容、辅助手段、板书设计、课堂练习、教学进程时间分配、课外作业等）：1.4 数控机床的安装、调试、验收和维护1.4.1 数控机床的安装1）基础施工及机床就位2）机床连接组装3）试车调整1.4.2 数控机床的调试1）机床精度调整2）机床功能调试3）机床试运行1.4.3 数控机床的验收1）机床几何精度
8、检查2）机床性能及数控功能的试验a.机床定位精度检查b.机床加工精度检查c.其它性能的实验1.4.4 数控机床的维护数控机床的维护1）严格遵循操作规程）严格遵循操作规程2）防止数控装置过热）防止数控装置过热3）经常监视数控系统的电网电压）经常监视数控系统的电网电压4）防止尘埃进入数控装置内）防止尘埃进入数控装置内5）存储器用电池定期检查更换）存储器用电池定期检查更换6）数控系统长期不用时的维护）数控系统长期不用时的维护7）尽量提高数控机床的利用效率）尽量提高数控机床的利用效率第 2 章 数控系统故障诊断与维修2.1.1 数控系统的基本构成及各部分功能1数控系统的基本构成数控系统是数控机床的核心
9、，数控装置有两种类型：一是完全由硬件逻辑电路构成的专用硬件数控装置即 NC（Numeric Controll） 装置；二是由计算机硬件和软件组成的计算机数控装置即 CNC（Computer Numeric Controll）装置。2数控系统各部分的功能（1）输入输出装置输入装置将数控加工程序和其他各种控制信息输入数控装置，数控装置可以显示输入的内容和数控系统的工作状态等。（2）数控装置数控装置是数控系统的核心。（3）驱动控制装置驱动控制装置用于控制各个轴的运动，其中进给轴的位置控制部分常在数控装置中以硬件位置控制模块和软件位置调节器实现，即数控装置接收实际位置反馈信号，将其与插补计算出的命令位
10、置相比较，通过位置调节作为轴位置控制给定量，再输出给伺服驱动系统。（4）机床电气逻辑控制装置机床电气逻辑控制装置接收数控装置发出的数控辅助功能控制的指令，进行机床操作面板及各种机床电器控制/监测机构的逻辑处理和监控，并为数控系统提供机床状态和有关应答信号。2.1.2 数控系统维修的基本要求数控系统的故障一般是由于硬件电路和软件参数设置引起的，维修人员在对数控系统进行故障诊断与维修时，应当强调以下几个方面的内容：1）检测技术 2）动手能力 3）总体结构4）基本操作 5）查询手册 6）工具2.1.3 数控系统的诊断与维修方法1开机自检每当数控系统通电开机时，系统内部自诊断软件就对系统中最关键的硬件
11、和控制软件，如数控系统装置中的CPU、RAM、ROM 等芯片，MDI、CRT、I/O 的模块及监控软件、系统软件等逐一进行检测，并将检测结果在 CRT 上显示出来。2实时诊断实时诊断是指通过数控系统的内部程序，在系统处于运行状态时，对 CNC 系统本身以及与 CNC 装置相连的各个伺服单元、伺服电动机、主轴伺服单元和主轴电动机以及外部设备等进行自动测试、检查，并显示相应的状态信息和故障。只要系统不停电，在线诊断就不会停止。教学后记：通过学习，掌握数控系统的组成，以及数控系统维修的方法。课课 时时 授授 课课 计计 划划一、授课具体时间： 第 3 周 二、授课课题：第第 2 2 章数控系统故障诊
12、断与维修章数控系统故障诊断与维修三、教学目的要求：（1）了解常用数控系统配置常用数控系统配置（2）掌握数控系统的常见故障诊断与分析数控系统的常见故障诊断与分析四、教学重点难点：（1） （重点）SIEMENSSIEMENS 数控系统的基本配置、数控系统的基本配置、FANUCFANUC 数控系统的基本配置、数控系统的基本配置、（2） （重点）华中数控系统的基本配置华中数控系统的基本配置（3） （重点）数控系统硬件故障诊断、数控系统硬件故障诊断、（4） （难点）软件故障诊断与分析软件故障诊断与分析五、教学方法、用具：教学方法：多媒体教课教学方法：多媒体教课教学用具：三角板教学用具：三角板六、教学过程
13、（包括教学内容、辅助手段、板书设计、课堂练习、教学进程时间分配、课外作业等）：2.2.1 SIEMENS 数控系统的基本配置到现在，市面上常用的数控系统有 802 系列、840 系列、810系列等。西门子公司目前比较普及的数控系统产品结构如图 2-3 所示。1基本构成 （1）数控及驱动单元 1） 数控单元 NCU 2）数字驱动 （2）人机界面1）MMC 2）OP 3）MCP （3）PLC 模块 SINUMERIK 840D 主要有电源模块、接口模块、信号模块。2系统连接（1）CNC 单元模块接口（2）电源模块（3）伺服电动机驱动模块（4）各模块连接2.2.2 FANUC 数控系统的基本配置1F
14、ANUC 0 系统（1）基本构成1）主 PCB 板 2）电源单元 3）存储卡 4）输入/输出卡 5）14 轴控制卡 6）PMC-M 控制卡 7）图形控制及 2/3 手脉接口卡 8）宏程序 ROM 卡 9）子 CPU 卡和远程缓冲卡 10）5/6 轴控制卡 11）7/8 轴控制卡 12）模拟输入/输出接口卡（2）FANUC 0 系统的连接（3）伺服系统的基本配置）伺服系统的基本配置1）进给伺服系统的基本配置）进给伺服系统的基本配置常用的常用的 S 系列交流伺服放大器分系列交流伺服放大器分 1 轴型、轴型、2 轴型和轴型和 3 轴型轴型三种。三种。2）S 系列主轴伺服系统的基本配置2FANUC 0
15、系统（1）基本配置1）显示器 2）进给伺服3）主轴电机控制 4）机床强电的 I/O 接口5） I/O Link 伺服 6）网络接口7）数据输入/输出口2.2.3 华中数控系统的基本配置1系统配置2系统连接2.3.1 数控系统硬件故障诊断数控机床的控制系统比较复杂，而且各单元模块之间的关联关系比较紧 密，当数控机床的硬件系统出现故障时，很难准确地确定故障部位与故 障原因。要解决数控系统的硬件故障，不仅要求维修人员有较高的电子 技术水平、熟练掌握控制系统中各模块/单元的作用于工作原理，还要能 熟练运用各种故障诊断方法综合分析。2.3.2 软件故障诊断与分析软件故障是由软件变化或丢失而形成的。机床软件一般存储于 RAM 中。 软件故障形成的可能原因如下： 1.误操作引起 2.供电电池电压不足 3.干扰信号引起 4.软件死循环 5.操作不规范 6.用户程序出错教学后记：通过本周的学习，学生能够掌握西门子系统、法兰克系统等相关知识，并了解国产数控机床的发展，以及系统组成。课课 时时 授授 课课 计计 划划一、授课具体时间： 第 4 周 二、授课课题：第第 3 3 章伺服系统的故障诊断与维修章伺服系统的故障诊断与维修三、教学目的要求：（1）了解伺服
