数控机床故障检测与维修单元设计

1、数控机床常见故障检测与维修课程单元教学设计（2018 2019学年第二学期）所属系部： 友嘉机电学院 制定人： 合作人： 制定时间： 2018年9月 杭州职业技术学院第1单元单元标题：I/O单元的硬件连接单元教学学时4授课班级数控上课时间周 月 日第 节上课地点数控机床维修实训室教学目标能力目标知识目标素质目标会规范使用低压验电笔.螺丝刀.电工钳.尖嘴钳.剥线钳.万用表会软芯线/硬线（1-1.5mm2）的规范操作：拉直.定长去皮.打圈.螺栓紧固等会三相交流主电路的测绘.连接和测试会机床外围电动机启-保-停控制电路的测绘.连接和测试会机床外围电动机正反转控制电路的测绘.连接和测试熟悉常见低压电器

2、（继电器.接触器.热继电器等）的名称.规格.电路符号和作用了解电动机.控制电器的等负荷的估算方法熟悉安全用电常识理解电压.电流信号形成的原理和测量方法能自觉按规程操作良好的团队协作精神细致的观察能力.良好的独立思考能力能力训练任务实训台低压电器连接及测试测绘实训台启动电路接线图机床外围电动机（冷却电机.润滑电机）主回路及控制回路的检测案例教学材料1.教材：张中明.方映.数控机床常见故障检测与维修实训指导书，2015年9月2.第1单元教学PPT3.数控维修实训室教学步骤教学内容及能力/知识目标教师活动学生活动时间（分）1.引入任务1.课程的主要内容，拟达到的教学目标的介绍。2.数控机床的控制系统

3、是如何上电工作的。3.系统部分线路拆除后，操作机床，观察机床外围电机的动作特点。导入授课内容机床操作；听课302.任务讲解1.FUNAC数控系统的电气结构.工作原理。2.系统总电源电气原理讲解。3.接线图的绘制要求。4.机床的主要外围电机及回路检测方法及故障定位。实训台前讲解.PPT课件讲解听课303.任务训练1.实训台低压电器连接及测试。2.绘制机床启动电路接线图。3.机床外围电动机（冷却电机.润滑电机）主回路及控制回路的检测。引导.小组补充讲解做任务.小组讨论904.任务小结1.三相交流电缺项.过压或欠压的故障特点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.系统不能上电故障点

4、引导回答问题30第3单元单元标题：键盘扫描与故障定位单元教学学时 3授课班级数控上课时间周 月 日第 节上课地点数控机床维修实训室教学目标能力目标知识目标素质目标能看懂键盘信号接口图能正确编制键盘扫描PMC程序能够识别正常X和Y信号的特征并对设备故障进行定位能根据键盘信号确认G和F信号的正确状态，并根据非正常的G和F信号状态对故障点进行定位能编写键盘扫描PMC程序了解常见方式选择键的名称和作用熟悉常见X和Y信号的名称和作用了解常见G和F信号的名称和作用了解键盘的G信号编码有良好的团队协作精神良好的独立思考能力.严谨的逻辑推理能力及创新能力 能力训练任务X .Y 的信号功能查找方法G8.4的功能

5、，由该信号判断故障点的方法方式选择的控制要求案例教学材料1.教材：张中明.方映.数控机床常见故障检测与维修实训指导书，2015年9月2.第4单元教学PPT3.数控维修实训室教学步骤教学内容及能力/知识目标教师活动学生活动时间（分）1.引入任务1.同学回答，操作过的不同机床键盘扫描的操作特点有何不同；2.机床操作，例如此台故障机床的MDI功能和DNC功能混乱了，如何去查找故障点和回复呢？导入授课内容机床操作；听课102.任务讲解1.机床操作，介绍X8.0.Y9.0的功能查找方法。2.介绍G8.4的功能，由该信号判断故障点的方法。3.介绍方式选择的控制要求：PPT课件讲解听课303.任务训练1.查

6、找实训台X和Y信号，填写信号功能对照表2.查找程序中的G和F信号，填写信号功能对照表3.编制并完善键盘扫描程序。引导.小组补充讲解做任务.小组讨论704.任务小结1.利用X.Y信号查故障的流程总结。2.G信号在故障查找中的操作技巧。引导听课.回答问题55任务考核及评价任务考核：方式选择功能混乱故障能够排除。评价方法：观测法.实作法。考核评价实训台操作70第4单元单元标题：辅助功能的检测单元教学学时 2授课班级数控上课时间周 月 日第 节上课地点数控机床维修实训室教学目标能力目标知识目标素质目标能看懂辅助功能信号接口关系图能应用二进制译码模块编制辅助功能导引程序能编制冷却电机控制程序并用其检测冷

7、却系统能编制润滑电机控制程序并用其检测润滑系统能编制照明输出控制程序并用其检测照明回路能编制F1功能控制程序应用其拓展机床功能理解辅助功能的作用了解脉冲键响应与执行的工作原理熟悉中间变量的作用了解二进制译码的原理熟悉一键启停的编程方法良好的团队协作精神严谨的逻辑推理能力能力训练任务FUNAC机床二进制译码指令F7.0.F1.3的功能讲解及用法冷却.润滑电机的控制要求案例教学材料1.教材：张中明.方映.数控机床常见故障检测与维修实训指导书，2015年9月2.第5单元教学PPT3.数控维修实训室教学步骤教学内容及能力/知识目标教师活动学生活动时间（分）1.引入任务第4单元的方式选择功能实现后，系统

8、可以工作于MDI状态，但是M指令时如何被编码，当机床辅助功能故障时，如何利用PMC程序查找故障点，由问题引入任务。操作实训台，导入授课内容听课52.任务讲解1.讲解FUNAC机床二进制译码指令2.F7.0.F1.3的功能讲解及用法。3.冷却控制的控制要求。PPT课件讲解听课203.任务训练1.找出外部辅助器件与PMC的节点的对应关系。2.编写辅助功能模块化程序.装载调试。2.写出M指令编码表。引导.小组补充讲解做任务.小组讨论554.任务小结1.辅助功能的编程规律。2.辅助功能的故障查找技巧。引导听课.回答问题10第5单元单元标题：FIN信号判断与处理单元教学学时 3授课班级数控上课时间周 月

9、 日第 节上课地点数控机床维修实训室教学目标能力目标知识目标素质目标能看懂FIN信号接口图能分析FIN信号处理程序能从CNC信息表上正确辨识FIN信号能够识别非正常FIN信号并进行相应的检测和处理理解FIN信号的目的和作用了解M.T和S信号的作用和命名方法 细致的观察能力良好的独立思考能力严谨的逻辑推理能力能力训练任务机床命令结束信号FIN获取的逻辑规律FIN信号的作用案例教学材料1.教材：张中明.方映.数控机床常见故障检测与维修实训指导书，2015年9月2.第6单元教学PPT3.数控维修实训室教学步骤教学内容及能力/知识目标教师活动学生活动时间（分）1.引入任务第4单元.第5单元的程序写入后

10、， MDI方式下，输入M08；循环启动，冷却电机运转了吗？为什么？由问题引入任务。导入授课内容机床操作；听课52.任务讲解1.讲解机床命令结束信号FIN获取的逻辑规律。 2.FIN信号作用。PPT课件讲解听课303.任务训练1.识别G信号和F信号，填写信号状态表。2.结束程序的编制与调试。2.非正常结束信号的识别及故障定位。引导.小组补充讲解做任务.小组讨论804.任务小结各小组在调试和排故过程中出现的问题小结。引导听课.回答问题20第6单元单元标题：功能选择性能的检测单元教学学时 2授课班级数控上课时间周 月 日第 节上课地点数控维修实训室教学目标能力目标知识目标素质目标能看懂功能选择信号接

11、口关系图能编制空运行控制程序能编制选择停控制程序能编制单步控制程序能编制跳步控制程序能编制机床锁定控制程序了解各种功能选择操作的含义理解扫描方式下应用常开-常闭节点实现脉冲沿控制的原理良好的独立思考能力严谨的逻辑推理能力能力训练任务空运行.选择停.单步.跳步.机床锁定的控制要求功能选择回路的排故方法案例教学材料1.教材：张中明.方映.数控机床常见故障检测与维修实训指导书，2015年9月2.第7单元教学PPT3.数控维修实训室教学步骤教学内容及能力/知识目标教师活动学生活动时间（分）1.引入任务系统是如何识别机床面板上的功能选择按键的，当某功能（例如空运行）不能实现时，从哪里入手进行检测及排故。

12、由问题引入任务。导入授课内容机床操作；听课52.任务讲解1.讲解空运行方式.选择停.单步.跳步.机床锁定的控制要求。2.讲解功能选择回路的排故方法。PPT课件讲解听课203.任务训练1.编制.调试空运行控制程序并检测其回路3.编制.调试选择停控制程序并检测其回路4.编制.调试单步控制程序并检测其回路5.编制.调试跳步控制程序并检测其回路6.编制.调试机床锁定控制程序并检测其回路引导.小组补充讲解做任务.小组讨论554.任务小结各小组在做任务时出现的问题总结讲解听课.提问10第7单元单元标题：主轴设备测试与调整单元教学学时 2授课班级数控上课时间周 月 日第 节上课地点数控维修实训室教学目标能力

13、目标知识目标素质目标能看懂主轴信号接口关系图会主轴性能的M03.M04.M05指令测试方法能编制手动模式下主轴电机的正反转控制程序能编制主轴倍率信号采集和控制程序能编制完整功能的主轴控制程序能编制主轴在单位时间内自动升速-降速程序，并测试主轴的电气及负载特性（*）理解主轴电机的电路连接图理解主轴各种工作模式的作用和区别了解主轴调速过程中数模转换的方式熟悉电机可逆运转过程中按钮和接触器互锁原理细致的观察能力良好的独立思考能力严谨的逻辑推理能力及创新能力能力训练任务常用的主轴驱动系统主轴手动控制要求主轴自动控制要求主轴倍率信息引入方法案例教学材料1.教材：张中明.方映.数控机床常见故障检测与维修实

14、训指导书，2015年9月2.第8单元教学PPT3.数控维修实训室教学步骤教学内容及能力/知识目标教师活动学生活动时间（分）1.引入任务通过前面单元的学习，机床面板的方式选择.辅助功能.功能选择按键信号都能被系统识别，系统也已给出相应的输出信号，剩下的任务是如何让机床的机械部件动起来，提出学习目的，引入任务。导入授课内容听课52.任务讲解1.主轴相关知识讲解（常用主轴驱动系统）2.主轴手动控制要求。3.主轴自动控制要求。4.主轴倍率信息引入。PPT课件讲解听课203.任务训练1.写出主轴手动/自动控制程序并检测主轴回路。2.填写主轴倍率编码表。3.*编制主轴在单位时间内自动升速-降速程序，并测试

15、主轴的电气及负载特性。引导.小组补充讲解做任务.小组讨论554.任务小结1.主轴故障诊断分析思路总结。2.要注意手动和自动程序之间的对接，要求同时能正常工作。3.通过M03S700命令和循环启动，转动倍率开关观察调速情况。讲解.机床操作听课.提问10第8单元单元标题：主轴变频器测试与调整单元教学学时 2授课班级数控上课时间周 月 日第 节上课地点数控维修实训室教学目标能力目标知识目标素质目标能正确连接变频器动力线和信号线能正确设置变频器的工作方式及参数 能够通过变频器对电动机进行手动测试能将变频器与CNC单元正确连接和测试能够通过变频器故障代码识别故障原因并进行排除了解电动机调速的主要方法了解

16、变频器工作原理熟悉变频器主要参数的意义了解变频器与电动机之间的匹配关系能够按规程操作查阅资料综合分析的能力能力训练任务变频器控制电机运行及转速的原理变频器接线端子说明变频器的有关参数设置说明变频器参数修改方法案例教学材料1.教材：张中明.方映.数控机床常见故障检测与维修实训指导书，2015年9月2.第9单元教学PPT3.数控维修实训室教学步骤教学内容及能力/知识目标教师活动学生活动时间（分）1.引入任务教师修改变频器参数设置，操作数控机床，学生观察主轴的变化，引导学生进入主轴变频器的学习。导入授课内容听课.观察52.任务讲解1.变频器相关知识的讲解。2.变频器控制电机运行的方法。3.变频器控制

17、端子说明。4.变频器的有关参数设置说明。5.变频器参数修改方法。PPT课件讲解.机床操作听课253.任务训练1.变频器线路连接（端子STF.STR.RH.RM.RL.SD），三相交流电路的连接及测试。2.设置变频器的参数引导.小组补充讲解做任务.小组讨论254.任务小结任务小结，提出问题。1如何设置变频器使主轴电机进行多段速运行？2电机旋转方向不正确，是什么原因引起，如何解决？讲解听课.提问155任务考核及评价第8单元.第9单元考核：对数控机床主轴系统故障能够排除。评价方法：观测法.实作法。考核.评价实训台操作10第9单元单元标题：伺服设备测试与调整单元教学学时 6授课班级数控上课时间周 月

18、日第 节上课地点数控维修实训室教学目标能力目标知识目标素质目标能看懂伺服控制信号接口图能对伺服倍率信号编码能编写伺服倍率开关程序能编制手动方式下X.Y.Z轴运行控制程序能编制X.Y.Z轴手动回参考点控制程序能编制快速叠加键控制的伺服进给程序能编制具有完整功能的伺服控制程序能编制一键方式下X.Y.Z轴的回零点程序了解伺服电动机的结构和原理了解与伺服电机同轴安装的光电编码器结构与原理熟悉伺服放大器电气连接图理解手动方式下进给倍率参数含义了解快速倍率的含义理解轴选信号的作用理解手动.手轮和快速叠加等操作方式的区别细致的观察能力良好的独立思考能力严谨的逻辑推理能力及创新能力能力训练任务X.Y.Z轴伺服

19、驱动信号。伺服进给倍率信号的采集方法.调试要点，手动方式下快速倍率控制要求X.Y和Z轴的手动控制编程控制要求X.Y和Z轴手动与正向回参考点综合控制要求案例教学材料1.教材：张中明.方映.数控机床常见故障检测与维修实训指导书，2015年9月2.第10单元教学PPT3.数控维修实训室教学步骤教学内容及能力/知识目标教师活动学生活动时间（分）1.引入任务数控机床的性能在很大程度上取决于进给进给单元伺服系统的性能，给出伺服系统图，引入任务。PPT讲解.机床操作听课152.任务讲解1.X.Y.Z轴伺服驱动信号。2.伺服进给倍率信号的采集方法.调试要点，手动方式下快速倍率控制要求：3.X.Y和Z轴的手动控

20、制编程控制要求。4.X.Y和Z轴手动与正向回参考点综合控制要求。PPT课件讲解听课453.任务训练1.填写伺服进给倍率.手轮倍率编码表，编制伺服进给倍率程序并检测倍率信号。2.编制X.Y和Z轴的手动控制编程3.编制X.Y和Z轴的正向回参考点综合控制程序4.编制手动方式下快速倍率控制程序并检测。引导.小组补充讲解做任务.小组讨论1204.任务小结总结实训任务，教师提问，学生小组讨论后回答。1.X.Y和Z运动超程时的正确返回方法。2.机床回原点操作的顺序如何修改。3.进给倍率乱码时如何检测故障并维修。4.当电机实际运行方向与所设定方向相反时，如何解决？引导小组讨论.回答问题455任务考核及评价对数

21、控机床伺服驱动系统故障能够排除。评价方法：观测法.实作法。考核.评价实训台操作45第10单元单元标题：手轮设备测试与调整单元教学学时 3授课班级数控上课时间周 月 日第 节上课地点数控维修实训室教学目标能力目标知识目标素质目标能够编制手轮的快速倍率*1.*10.*100的获取PMC程序能编制手轮的轴选控制信号获取PMC程序会编写手轮轴选指示灯程序能通过CNC窗口信息对手轮.伺服放大器和伺服电机进行调整能判断手轮轴选故障并排故能判断手轮快速倍率失效故障并排故了解手轮的结构了解手轮的工作原理熟悉手轮与数控设备的连接方式熟悉G19.5.G19.4.G18.0.G18.1信号及各组合状态含义了解回参考

22、点指示灯显示方式细致的观察能力良好的独立思考能力严谨的逻辑推理能力能力训练任务手轮的结构及其与数控设备的连接手轮方式下快速倍率获取控制要求手轮方式下轴选控制要求手轮方式下轴选指示灯控制要求案例教学材料1.教材：张中明.方映.数控机床常见故障检测与维修实训指导书，2015年9月2.第11单元教学PPT3.数控维修实训室教学步骤教学内容及能力/知识目标教师活动学生活动时间（分）1.引入任务由实训台手轮操作引入任务。导入授课内容听课52.任务讲解1.手轮的结构及其与数控设备的连接。2.手轮方式下快速倍率获取控制要求。3.手轮方式下轴选控制要求。4.手轮方式下轴选指示灯控制要求。PPT课件讲解听课45

23、3.任务训练1.填写手轮倍率编码表，编制伺服进给倍率程序并检测倍率信号。2.编制手轮方式下轴选控制程序并检测轴选信号。3.手轮方式下轴选控制控制程序并检测轴选信号。4.判断手轮故障并进行排除。引导.小组补充讲解做任务.小组讨论804.任务小结总结实训任务，手轮排故要点总结。讲解听课5第11单元单元标题：系统参数的设置及数据备份.恢复单元教学学时 2授课班级数控上课时间周 月 日第 节上课地点数控维修实训室教学目标能力目标知识目标素质目标能利用存储卡正确备份当前设备中的参数能正确显示所需参数能正确读写以位方式显示的数据能正确读写以字节方式显示的数据能正确读写带有提示信息的数据，例如部分主轴和伺服

24、参数的读写能正确恢复出厂原始参数设置能够修正常见设备的参数并使设备正常工作能在参数全清或出厂默认的情况下逐条正确输入指定参数，数量为200条左右（*）理解所修改参数的含义以及可能产生的后果理解地址和对应参数的关系掌握数据允许/禁止修改的原理了解出厂默认参数状态的意义熟悉非正常参数下常见设备的故障现象严谨的工作态度，能自觉按规程操作细致的观察能力能力训练任务FANUC系统参数类型介绍出厂默认参数状态的介绍修改参数的流程讲解非正常参数下常见设备的故障现象讲解案例教学材料1.教材：张中明.方映.数控机床常见故障检测与维修实训指导书，2015年9月2.第14单元教学PPT3.数控维修实训室教学步骤教学

25、内容及能力/知识目标教师活动学生活动时间（分）1.引入任务FANUC数控系统中的加工程序参数.螺距误差补偿.宏参数.刀具补偿.工件坐标系.PMC程序.PMC数据，在机床断电后是依靠安装在控制单元上的电池进行保存的。如果控制单元损坏，电池失效或更换时出现差错都会导致数据的丢失，如果之前没有做好备份，将导致严重的损失。导入授课内容观察52.任务讲解1.介绍CNC内部RAM及闪存器的工作方式2.FANUC数控系统对备份数据用的存储卡的要求。3.存储卡与CNC间的数据交换4.数据备份的流程5.数据恢复的流程PPT课件讲解听课353.任务训练1.将机床CNC数据.PMC程序.PMC参数.用户加工程序保存

26、到CF卡。2.将CF卡中的CNC数据.PMC程序.PMC参数.用户加工程序恢复到机床。3.英文界面下机床数据打包备份及恢复引导.小组补充讲解做任务.小组讨论454.任务小结总结各类数据的备份和恢复流程。讲解听课5第12单元单元标题：数据备份与恢复单元教学学时 2授课班级数控上课时间周 月 日第 节上课地点数控维修实训室教学目标能力目标知识目标素质目标能设置存储卡启用/禁用状态能将CNC数据保存到CF卡中与反向恢复能将PMC程序保存到CF卡中与反向恢复能将PMC参数保存到CF卡中于反向恢复能将用户加工程序保存到CF卡中与反向恢复能对CF卡的文件进行指定操作：拷贝.删除.重命名和格式化等了解内部R

27、AM的工作原理了解RAM的掉电保护原理了解闪存器的工作方式理解数据备份与恢复的意义熟悉英文界面下存储卡的读写方法具备质量.效率.成本.安全意识能够自觉按规程操作能力训练任务CNC内部RAM及闪存器的工作方式FANUC数控系统对存储卡的要求数据备份的流程数据恢复的流程案例教学材料1.教材：张中明.方映.数控机床常见故障检测与维修实训指导书，2015年9月2.第15单元教学PPT3.数控维修实训室教学步骤教学内容及能力/知识目标教师活动学生活动时间（分）1.引入任务以FANUC参数说明书内常用参数设置引入任务。导入授课内容观察52.任务讲解1.FANUC系统参数类型介绍2.出厂默认参数状态的介绍3

28、.修改参数的流程讲解4.非正常参数下常见设备的故障现象讲解PPT课件讲解听课353.任务训练1.显示参数的操作2.用MDI设定或修改参数3.令新设参数生效的操作引导.小组补充讲解做任务.小组讨论454.任务小结总结各类数据的备份和恢复流程。讲解听课5第13单元单元标题：报警信息与符号信息处理单元教学学时 2授课班级数控上课时间周 月 日第 节上课地点数控维修实训室教学目标能力目标知识目标素质目标能正确识别屏幕上出现的报警信息并进行处理能够根据提示信息对排除故障能对指定设备的报警信息进行改写能新建指定设备的报警信息能对指定的地址变量写出其对应的符号变量，以便于用户识别熟悉常见的系统报警信息熟悉常

29、用的报警信息处理方法了解报警信息存放与显示原理了解变量与符号地址的作用举一反三.触类旁通的解决问题良好的独立思考能力严谨的逻辑推理能力及创新能力能力训练任务FUNAC系统常见报警信息介绍常见报警信息处理方法报警信息的存放与显示原理机床外围设备报警信息的写入案例教学材料1.教材：张中明.方映.数控机床常见故障检测与维修实训指导书，2015年9月2.第16单元教学PPT3.数控维修实训室教学步骤教学内容及能力/知识目标教师活动学生活动时间（分）1.引入任务以故障机床显示的报警信息引入任务。导入授课内容观察52.任务讲解1.FUNAC系统常见报警信息介绍2.常见报警信息处理方法3.报警信息的存放与显

30、示原理4.机床外围设备报警信息的写入PPT课件讲解听课303.任务训练1.系统报警信息的识别及处理。2.编制机床外围设备报警信息显示程序。3.修改现有的机床外围报警信息。引导.小组补充讲解做任务.小组讨论504.任务小结小组操作过程中报警信息类别及处理方式汇总。讲解听课5第14单元单元标题：模拟加工与测试单元教学学时 2授课班级数控上课时间周 月 日第 节上课地点数控维修实训室教学目标能力目标知识目标素质目标能根据要求编写一段加工程序并运行，以检验PMC程序和参数的正确性，并根据出现的问题进行适当的整改能够根据模拟加工出现的设备非正常状态对设备进行系统测试和维修理解PMC程序.PMC参数.CNC参数和用户加工程序等概念的区别