《数控机床装调维修技术》教案

数控机床维修与保养一体化教学教案教师：

学生分析：本次课程名称为《数控机床维修与保养》，授课的班级为16级数控3+2班。这个班级在学校已经学习过了《数控车一体化教学》，基本掌握了华中数控车系统和数控车床的基本操作和加工。为了使学生能更适应外面企业的要求，还需要学习数控系统的基本原理及简单故障的判断，为使学生更容易掌握本数控系统的基本原理，我们采取了理实一体化教学的模式，利用数控维修实训室，运用多媒体教学、现场实验、动手实践等多种教学手段增加教学的趣味性，激发学生自主学习的兴趣。希望通过6周的教学，让学生掌握其他数控系统的原理、数控系统的连接、数控系统的调试等方面进行系统的学习，掌握其他数控系统的知识，为学生的就业打下坚实的基础。素质和安全教育教学目标：1．使学生了解本门课程的内容与要求2．使学生做好实习各方面的准备3.对学生进行职业素养与安全意识的培训，确保安全完成本课程教学。技能目标：使学生了解本专业必备的职业素养要求让学生安全意识贯穿于整个教学实习期间教学重点、难点：重点：素质与安规培训难点：素质与安规意识的培养教学课时数：2教具：课本、PPT、多媒体教学设备教学内容、过程、方法：讲授：1考试：1教学内容：1．课程介绍2．布置实习内容及要求，讲解实习实训形式及考核标准3．进行职业素养及安全意识培训教学过程：引入新课：向同学们介绍自己熟悉学生名字，与学生进行沟通，建立感情实习动员：（2）介绍本课程学习内容及学习要求（3）介绍本课程的学习形式及考核方法素养与安规教育：（4）讲解职业素养与安全生产的重要性（5）播放素质与安规教育的PPT(6)进行安规试题测试任务1-1认识数控机床的组成部件教学目的：1．使学生了解数控机床的组成2．使学生了解数控机床的工作原理过程教学重点、难点：重点：数控机床的组成部件及其功能难点：数控机床的工作原理过程教学课时数：4教具：课本、实验台教学内容、过程、方法：讲授：3练习：1教学内容：1．数控机床的概念2．数控机床的组成3．数控机床的工作原理过程教学过程：引入新课：（1）向同学们介绍自己（2）介绍本课程学习内容及考核方法本课内容及达到目的：1．一个合格的机床操作人员应是应能对机床的一些简单的故障进行维修，故应很好的了解机床的结构，及其组成部分的工作原理等。2．本课内容：数控机床的组成、数控系统的接口、数控机床的电气控制原理、数控系统的参数、常见故障分析等。3,相关知识：制图，机械基础，PLC及电气。4，学习方法：讲述、实验5．考核方法：理论考核+任务考核（一）知识准备1.数控机床的基本概念数控技术，简称数控（NumericalControl—NC），是利用数字化信息对机械运动及加工过程进行控制的一种方法。由于现代数控都采用了计算机进行控制，因此也可以称为计算机数控（ComputerNumericalControl–CNC）。数控机床种类繁多，有钻、铣、镗床类、车削类、磨削类、电加工类、锻压类、激光加工类和其它特殊用途的专用机床等等，对于采用数控技术进行控制的机床，我们称之为数控机床（NC机床）。它是一种综合应用了计算机技术、自动控制技术、精密测量技术和机床设计等先进技术的典型机电一体化产品，是现代制造技术的基础。数控机床的水平代表了当前数控技术的性能、水平和发展方向。2.数控机床的组成数控机床主要有数控装置、输入输出设备、伺服系统、测量反馈装置、辅助控制及强电控制装置和机床本体等几部分组成，如图1-1-2所示。图1-1-2数控机床的组成图1）数控装置数控装置是数控系统的核心，是由硬件和软件两大部分组成。数控装置由输入装置、控制器、运算器和输出装置组成。它接受从机床输入装置（软盘、硬盘、纸带阅读机、磁带机以及网络或串口传输等）输入的控制信号代码，经过输入、缓存、译码、寄存、运算、存储等转变成控制指令实现直接或通过可编程逻辑控制器（PLC）对伺服驱动系统的控制。作用是根据输入的零件加工程序进行相应的处理，然后输出控制命令到相应的执行部件。如图1-1-3所示。①输入装置：接收外部的输入程序并存储②控制器：控制和协调数控装置各部分协调工作③运算器：接收控制信息，对集合信息进行插补运算并向输出装置发出进给脉冲④输出装置：将脉冲输出给伺服系统图1-1-3数控装置工作流程示图不同的数控机床研制机构，生产了不同的数控系统。即使机床的运动相同，由于其数控系统的不同，其程序控制代码会有所不同。广州数控GSK928TC数控系统如图1-1-4所示。世界上比较著名的数控系统有日本FANUC（法那科）、德国SIEMENS（西门子）、德国HEIDENHAIN（海德汉）系列数控系统。我国数控系统的有华中数控、广州数控等。2）伺服系统伺服系统是数控装置与主机之间的连接环节，它是接受数控装置插补生成的进给脉冲信号，经过信号放大后，驱动机床主机的执行机构，实现机床的运动进给。伺服系统包括主轴驱动装置（主要控制主轴的速度）、主轴电机、进给驱动装置（主要是进给系统的速度控制和位置控制）、和进给电机等。目前常用的有交、直流伺服电机和步进电机等。且交流伺服电机正逐渐取代直流伺服电机。伺服驱动工作过程如图1-1-5所示：①进给伺服模块：组成：进给伺服驱动装置和进给电机，如图1-1-6所示为步进电机驱动装置及步进电机。作用：保证灵敏、准确地跟踪CNC装置指令；实现零件加工的成形运动（速度和位置控制）。②主轴驱动模块组成：主轴驱动装置和主轴电机。作用：执行主轴运动指令，实现零件加工的切削运动（速度控制）。常见的主轴控制方式：（1）普通笼型异步电动机配齿轮变速箱这是最经济的一种方法主轴配置方式，但只能实现有级调速，由于电动机始终工作在额定转速下，经齿轮减速后，在主轴低速下输出力矩大，重切削能力强，非常适合粗加工和半精加工的要求。缺点是噪音比较大，由于电机工作在工频下，主轴转速范围不大，不适合有色金属和需要频繁变换主轴速度的加工场合。（2）普通笼型异步电动机配变频器可以实现主轴的无级调速，主轴电动机只有工作在约500转/分钟以上才能有比较满意的力矩输出，否则，特别是车床很容易出现堵转的情况，一般会采用两挡齿轮或皮带变速，但主轴仍然只能工作在中高速范围，另外因为受到普通电动机最高转速的限制，主轴的转速范围受到较大的限制。这种方式适用于需要无级调速但对低速和高速都不要求的场合，例如数控钻铣床。目前进口的通用变频器，除了具有U/f曲线调节，一般还具有无反馈矢量控制功能，会对电动机的低速特性有所改善，配合两级齿轮变速，基本上可以满足车床低速（100—200转/分钟）小加工余量的加工，但同样受最高电动机速度的限制。这是目前经济型数控机床比较常用的主轴驱动系统。（3）伺服主轴驱动系统伺服主轴驱动系统具有响应快、速度高、过载能力强的特点，还可以实现定向和进给功能，当然价格也是最高的，通常是同功率变频器主轴驱动系统的2--3倍以上。伺服主轴驱动系统主要应用于加工中心上，用以满足系统自动换刀、刚性攻丝、主轴C轴进给功能等对主轴位置控制性能要求很高的加工。3）测量反馈装置测量反馈装置是通过现代化的测量元件，如脉冲编码器、旋转变压器、感应同步器、光栅尺和激光等，将执行元件（如电机、刀架等）或工作台等的速度和位移量检测出来，经过相应的电路将所测得信号反馈回伺服驱动装置或数控装置，构成半闭环或全闭环系统，补偿进给电机的速度或执行机构的运动误差，以达到提高运动机构精度的目的。4）机床本体机床本体就是数控机床的机械结构件，包括床身、箱体、立柱、导轨、工作台、主轴、进给机构、刀具交换机构等。此外，为保证数控机床功能的充分发挥，还有一些辅助系统，如冷却、润滑、液压（或气动）、排屑、防护系统等。5)辅助控制及强电控制装置（机床I/O电路和装置）辅助控制及强电控制装置是实现开关量I/O控制的执行部件，即由继电器、电磁阀、行程开关、接触器等电器组成的逻辑电路。功能：1.接受CNC的M、S、T指令，对其进行译码并转换成对应的控制信号，控制辅助装置完成机床相应开关动作2.接受操作面板和机床侧的I/O信号，送给CNC装置，经其处理后，输出指令控制CNC系统的工作状态和机床的动作。3.数控机床的工作原理1）数控机床的工作过程2）数控机床的工作原理数控系统的主要任务是进行刀具和工件之间相对运动的控制。1）在接通电源后，数控装置和可编程控制器都将对数控系统各组成部分的工作状态进行检查和诊断，并设置初态。2）当数控系统具备了正常工作的条件时，开始进行加工控制信息的输入。3）输入实际使用刀具的参数，及实际工件原点相对机床原点的坐标位置。4）对输入的加工控制信息进行预处理，即进行译码和预计算（刀补计算、坐标变换等）。5）要产生的运动轨迹在几何数据中由各曲线段起、终点及其连接方式（如直线和圆弧等）等主要几何数据给出，数控装置中的插补器能根据已知的几何数据进行插补处理。6）由数控装置发出的开关命令在系统程序的控制下，在各加工程序段插补处理开始前或完成后，适时输出给机床控制器。7）在机床的运行过程中，数控系统要随时监视数控机床的工作状态，通过显示部件及时向操作者提供系统工作状态和故障情况。4.数控机床的分类数控机床的分类主要有四种分类方式。按加工工艺分类、按控制系统的功能水平分类、按伺服装置的功能水平分类、按数控机床的档次分类。1）按加工工艺分类①普通数控机床：数控车床、数控铣床、数控磨床、数控钻床等。②加工中心：带刀库和自动换刀装置，如车削中心、加工中心等。③其它：三坐标测量机、机械手（工业机器人）、自动绘图机等。2）按控制功能分类①点位控制的数控机床特点：仅能实现刀具相对于工件从一点到另一点的精确定位运动；对轨迹不作控制要求；运动过程中不进行任何加工。适用范围：数控钻床、数控镗床、数控冲床和数控测量机。②轮廓控制数控特点：具有控制几个进给轴同时谐调运动(坐标联动)，使工件相对于刀具按程序规定的轨迹和速度运动，在运动过程中进行连续切削加工的数控系统。适用范围：数控车床、数控铣床、加工中心等用于加工曲线和曲面零件的机床。现代的数控机床基本上都是装备的这种数控系统。3）按伺服系统的特点分类按数控系统的进给伺服系统有无位置测量装置可分为开环数控系统和闭环数控系统，在闭环数控系统中根据位置测量装置安装的位置又可分为全闭环和半闭环两种。按伺服系统的特点分类数控机床分为开环控制的数控机床、半闭环控制的数控机床、闭环控制的数控机床。①开环控制的数控机床开环控制数控系统无位置反馈，精度相对闭环系统来讲不高，其精度主要取决于进给驱动系统和机械传动机构的性能和精度。一般以功率步进电机作为伺服驱动元件。这类系统具有结构简单、工作稳定、维修简单、价格低廉等优点，在精度和速度要求不高、驱动力矩不大的场合得到广泛应用。一般用于经济型数控机床。特点：结构简单，步进驱动，无位置速度反馈；没有位置测量装置，信号流是单向的（数控装置Þ进给系统），故系统稳定性好，但精度较低。②半闭环控制的数控机床半闭环数控系统的位置采样点是从驱动装置(常用伺服电机)或丝杠引出，采样旋转角度进行检测，不是直接检测运动部件的实际位置。半闭环环路内不包括或只包括少量机械传动环节，因此可获得稳定的控制性能，其系统的稳定性虽不如开环系统，但比闭环要好。由于丝杠的螺距误差和齿轮间隙引起的运动误差难以消除。因此，其精度较闭环差，较开环好。但可对这类误差进行补偿，因而仍可获得满意的精度。半闭环数控系统结构简单、调试方便、精度也较高，因而在现代CNC机床中得到了广泛应用。特点：精度较高，采用交流或直流伺服驱动及伺服电机，有角位移、角速度检测装置，结构紧凑。③闭环控制的数控机床全闭环数控系统的位置采样点直接对运动部件的实际位置进行检测。从理论上讲，可以消除整个驱动和传动环节的误差、间隙和失动量。具有很高的位置控制精度。由于位置环内的许多机械传动环节的摩擦特性、刚性和间隙都是非线性的，故很容易造成系统的不稳定，使闭环系统的设计、安装和调试都相当困难。该系统主要用于精度要求很高的镗铣床、超精车床、超精磨床以及较大型的数控机床等。特点：精度高，采用交流或直流伺服驱动及伺服电机，有直线位移、速度检测装置，价格贵，调试困难。4）按控制系统的功能水平分类①经济型：开环控制、单片机的CNC、数码管或单色小液晶显示、内存小于100KB、步进电机驱动、联动轴数2轴-2轴半、机床快速小于6米/分钟；精度为0.01mm以上，系统的价格便宜。典型系统有：大方、西门子802S等，主要适用于车床等。②普及型：半闭环控制、8-32位CPU的CNC、9寸单色显示器、无图形彩色显示、内存约150KB、有DNC功能、模拟式直流有刷或直流无刷伺服电机驱动、联动轴数3-4轴、机床快速：6-16米/分钟；定位精度为0.005-0.01mm。典型系统有Fanuc0、西门子810、802C系列、华中21M等，主要适用于价格较低的车、铣、加工中心。③高档型：全闭环控制、32-64位CPU的CNC、彩色或TFT液晶显示器、图形显示、内存》150KB、有DNC和网络功能、可扩展数字仿形等功能；良好的用户编程界面；数字式交流无刷伺服电机驱动、联动轴数4轴以上、机床快速进给可达到16米/分钟以上；定位精度高于0.005mm。典型系统有Fanuc160i、西门子840系列、马扎克640等，主要适用于高档高精度的加工中心。控制系统的功能水平比较可参考表1-1-1。控制系统功能高档中档（普及型）低档（经济型）主轴功能无级变速、C轴功能机械变速分辩率0.1μm1μm10μm进给速度15~100m/min15~24m/min8~15m/min伺服驱动闭环半闭环开环电机交、直流伺服电机步进电机联动轴数2~4轴或2~5轴2~3轴通信功能MAP，联网功能RS232C、RS485无显示功能三维图形彩显CRT图形显示数码或CRT字符内装PLC有有无主CPU32位或64位16位或32位8位表1-1-1控制系统的功能比较表5）按联动轴数分类①2轴联动（平面曲线）②3轴联动（空间曲面，球头刀）③4轴联动（空间曲面）④5轴联动及6轴联动（空间曲面，端铣刀）联动轴数越多数控系统的控制算法就越复杂。复习及巩固：对本节课内容进行梳理，回顾重点，消化课堂内容。作业：1.什么是数控？2.数控机床主要由哪些部分组成？3.按伺服系统的类型分类，有哪几种类型？各有何特点？4.按功能水平分类，华中世纪星21T属于哪种类型？教学内容：认识数控维修试验台教学目的：1．使学生掌握数控系统组成装置及功能2．使学生了解数控系统中常用控制元件及功能新课教学知识点与重点、难点：重点：数控系统组成装置及功能、常用控制元件难点：数控系统的接口装置组成及功能教学课时数：6教具：课本教学内容、过程、方法：讲授4演示：2教学内容：1．数控系统的结构及组成（1）2．数控系统的分类(2)3．数控系统中常用控制元件(1)教学内容：第一节维修试验台的基本结构及组成教学目的：1．使学生了解数控系统的组成2．使学生了解数控系统的接口新课教学知识点与重点、难点：重点：数控机床的组成难点：数控机床的接口教学课时数：2教具：课本讲述：复习上节课内容：（2分钟）引入新课：数控系统的组成CNC装置（数控装置）组成：CPU、存储器、总线、外围逻辑电路、接口等主要介绍：操作面板数控系统接口（难点）接口的定义：P52任务：A电平转换和信号放大B提高信号干扰性能输入信号：外部→CNC输出信号：CNC→外部光藕的作用及原理介绍华中数控180T中接口端XS1-XS9XS1：X轴接口XS2：Y轴接口XS3：Z轴接口XS4：刀架接口XS5：主轴接口XS6：主轴编码器接口XS7：输入信号接口XS8：手轮接口XS9:输出信号接口（3）伺服单元1．分类：主轴伺服和进给伺服本实验台采用：主轴伺服单元：采用施耐德Altivar28变频器进给伺服单元：广数DY3步进驱动单元2．按接收信号类型分：脉冲单元：步进电机模拟单元：伺服电机（交、直流）3．按控制系统分：开环、半闭环、闭环（4）驱动装置（5）PLC（PMC）可编程控制器（6）机床本体（7）刀架介绍下节课内容：（2分钟）数控系统分类复习及巩固：对本节课内容进行梳理，回顾重点，消化课堂内容。作业：1.本实验台采用的主轴伺服单元和进给伺服单元分别都是什么型号？2.什么是接口？请写出华中数控180T中接口端XS1-XS9接口定义。教学内容：第二节数控系统的分类教学目的：使学生了解数控系统的分类组成新课教学知识点与重点、难点：重点：数控机床的组成难点：半闭环系统与闭环系统的区别教学课时数：2教具：课本讲述：复习上节课内容：（2分钟）引入新课：数控系统的分类1．按运动轨迹分类A．点位控制特点：见P7B．直线切削特点：见P7C．连续切削（轮廓控制）特点：见P72．按伺服系统分类（难点）A．开环控制系统原理框图分析：无检测单元，见P7图6特点：优缺点，见P7B．半闭环控制系统原理框图分析：位置检测在电机上，是间接检测，见P8图7特点：优缺点，见P8C．闭环控制系统原理框图分析：位置检测在工作台上，是直接接检测，见P8图8特点：优缺点，见P83．按功能水平分类按功能水平分为：经济型、普及型、高档型功能经济普及高档系统分辨率10u1u0.1uG00速度3—8M/MIN10—2424—100伺服类型开环，步进电机半闭环，交直流闭环，交直流伺服电机伺服电机伺服电机联动轴数2—3根2—4根5及5根以上通信功能无RS—232C，DNCRS—232c，DNC，MAP显示功能数码管CRT，图形人机对话CRT，三维图形，自诊断内装PLC无有强功能内装PLC主CPU8位，16位16，32位32，64位结构单片机，单板机单微处理机，多微处理机多微处理机，分布式典型系统西门子802SFANUC0、西门子802D西门子840D华中世纪星18-21FANUC160i介绍下节课内容：（2分钟）数控系统中常用控制元件复习及巩固：对本节课内容进行梳理，回顾重点，消化课堂内容。作业：1.按伺服系统的类型分类，有哪几种类型？各有何特点？2.按功能水平分类，华中世纪星21T属于哪种类型？教学内容：第三节数控系统中常见电气元件及功能教学目的：1．使学生了解数控系统中的常用电气元件2．使学生了解数控系统中的常用电气元件的作用新课教学知识点与重点、难点：重点：常用电气元件种类难点：常用电气元件的作用教学课时数：2教具：课本讲述：复习上节课内容：（2分钟）引入新课：小型断路器：作用：P18接触器：分为：交流、直流两种原理：P18继电器原理：同接触器作用：P19种类：按输入信号分类：P20按工作原理分：P20熔断器作用：P21原理图符号：P21行程开关作用：P21原理图符号：P21按钮、指示灯作用：P22电源电器：变压器A．机床控制变压器作用：P23B．三相变压器直流稳压电源开关电源：作用，P23导线电缆动力线：黑色控制线：红色信号线：兰色介绍下节课内容：（2分钟）数控装置及接口复习及巩固：对本节课内容进行梳理，回顾重点，消化课堂内容。作业：画出以下电气元件电路图符号；二极管控制变压器接触器（包括线圈、常开、常闭触点）按钮开关（常开）熔断器行程开关（常闭）教学内容：180T数控系统的编程及操作教学目的：1．使学生了解数控系统的操作2．使学生了解数控系统的编程方法新课教学知识点与重点、难点：重点：数控机床的操作难点：数控机床的编程教学课时数：6教具：维修实验台讲述：复习上节课内容：（2分钟）引入新课：教学目的：了解G71指令道具切削路线及过程教学重点和难点：零件加工过程定位轨迹和切削过程及G71使用方法教学时数：讲课2学时，实训室操作4学时教具：课堂讲授、仿真软件模拟教学内容、过程、方法：讲授：指令格式：G71URPQXZFSTG71————准备功能U————粗加工每次进刀量R————退刀量P————精加工起始段段号Q————精加工结束段段号X————X方向精加工余量Z————Z方向精加工余量F————粗加工进给速度注：①G71为复合循环粗车指令，一般后面直接跟精车路线②P为精车起始段段号，Q为精车结束段段号，P和Q之间的程序构成精车加工路线编程举例如图：O0010M03S600T0101G00X38Z2G71U1.5R1P1Q2X0.5Z0F100N1G00X0G01Z0F50G03X18Z-9R9G01Z-25G03X24Z-30R5G01Z-50G02X34Z-55R5G01Z-65G00X100Z100T0202S400G00X38Z-68G01X0F50G00X100Z100M05M30学生训练要求：分组在维修实验台完成程序的编写，并完成图形校验。完成书上34、36页图的仿真加工教学内容：数控车床电气控制线路识读教学目的：使学生了解电气原理图的绘制规则新课教学知识点与重点、难点：重点：原理图中常见电气元件的画法难点：原理图中交叉导线的表示方法教学课时数：2教具：课本讲述：复习上节课内容：（2分钟）引入新课：电气原理图设计的一般步骤部件的选型选择主轴类型、进给伺服类型等辅助部件选择冷却、润滑电机等的选择电气原理图的绘制根据以上两点，完成电气原理图的绘制电气原理图的基本规则电气控制线路的图形及符号常见电气元件的画法，根据国家标准进行绘制电气图面区域的划分符号位置的标注技术标注原理图分为主电路和辅助电路电器状态原理图中交叉导线的画法（难点）先介绍节点含义画交叉导线时，有节点表示相连，无节点表示相连基本数字电路介绍信号0和1的含义0：低电平1：高电平2．逻辑电路与电路：参看P47或电路：参看P47非电路：参看P47复习及巩固：对本节课内容进行梳理，回顾重点，消化课堂内容。作业：请画出与或非电路？教学内容：数控车床电气控制线路识读教学目的：使学生会分析电气原理图的原理新课教学知识点与重点、难点：重点：电气原理图原理的分析难点：电气原理图原理的分析教学课时数：2教具：课本讲述：复习上节课内容：（2分钟）引入新课：电气原理线路的基本电路自锁电路P47图4分析互锁电路P48图5分析连锁控制电路P48图6分析4.典型电路分析配线技术连线和布线见书P51导线的标识见书P51-52地线:黄绿色零线:兰色等复习及巩固：对本节课内容进行梳理，回顾重点，消化课堂内容。作业：请分别画出自锁电路、互锁电路电路原理图。教学内容：电机正转电路接线装配教学目的：使学生掌握电机正转电路接线操作新课教学知识点与重点、难点：重点：掌握电气元器件的接线方法难点：识别接触器的常开常闭触点教学课时数：8讲授：2节练习：6节教具：华中数控180T实验台，万用表，压线钳实验内容：1.在实验台上完成电机正转电路的接线；2.并使用万用表正确检测该电路授课过程：1.讲解该电路控制原理启动工作原理：按下启动按钮SB2,接触器KM1通电自锁吸合，电动机运转停止工作原理：按下停止按钮SB1,接触器KM1断电，电动机停止运转2讲解如何根据电路图识别相应电气元件，并正确接线接触器的主触点的识别按钮盒内常开常闭触点的识别接触器线圈A1、A2的识别接触器辅助触点的常开常闭触点的识别3.讲解如何做线4.将学生分为8组，完成该电路的接线5.用万用表对8组的接线进行检测，保证接线正确，走线工艺标准。课后作业：画出电机正转电路电路，并分析其工作原理教学内容：电机正转电路接线调试教学目的：使学生掌握电机正转电路电路调试方法新课教学知识点与重点、难点：重点：掌握电路的检测方法难点：常见维修仪器的使用方法教学课时数：6练习：6节教具：华中数控180T实验台，万用表实验内容：学生按上面电路图放线接线，要求严格按接线工艺接线；用万用表检测确保接线正确；连接电缆，测量输入电压三相380V和220V正常，通电按下启动按钮确保电机运转，若反转调换三相380V中的任意两相接线。要求：按组完成接线、检测、通电各组员各自不同分工通电时必需通知老师，老师检查通过后方可通电授课过程：讲解万用表测量交流电压的方法讲解如何连接输入电源和输出电机的接线方法3.分组通电完成电机正转电路的调试。教学内容：实验2:电机正反转控制电路的接线教学目的：使学生掌握华中数控180T数控系统的电机正反转控制电路操作新课教学知识点与重点、难点：重点：电机正反转控制电路的接线难点：电机正反转控制电路的检测教学课时数：14教具：华中数控180T实验台，万用表实验内容：1.在实验台上完成电机正反转电路的接线；2.并使用万用表正确检测该电路授课过程：1.讲解该电路控制原理电机正转工作原理：按下启动按钮SB2,接触器KM1通电自锁吸合，电动机正转电机反转工作原理：按下停止按钮SB3,接触器KM2通电自锁吸合，电动机反转互锁电路原理：接触器KM1的常闭触点串联在KM2的线圈电路中，使得KM1和KM2两个接触器不能同时工作；接触器KM2的常闭触点串联在KM1的线圈电路中，使得KM1和KM2两个接触器不能同时工作。2讲解如何根据电路图识别相应电气元件，并正确接线1）接触器的主触点的识别2）按钮盒内常开常闭触点线路的接法3）主电路的正确接法3.将学生分为8组，完成该电路的接线4.用万用表对8组的接线进行检测，保证接线正确，走线工艺标准。作业：画出电机正转电路电路，并分析其工作原理教学内容：电机正反转电路的调试教学目的：使学生掌握电机正转电路电路调试方法新课教学知识点与重点、难点：重点：掌握电路的检测方法难点：常见维修仪器的使用方法教学课时数：6练习：6节教具：华中数控180T实验台，万用表实验内容：1.学生按上面电路图放线接线，要求严格按接线工艺接线；2.用万用表检测确保接线正确；3.连接电缆，测量输入电压三相380V和220V正常，通电按下启动按钮确保电机运转，若反转调换三相380V中的任意两相接线。要求：按组完成接线、检测、通电各组员各自不同分工通电时必需通知老师，老师检查通过后方可通电授课过程：1.讲解万用表测量交流电压的方法2.讲解如何连接输入电源和输出电机的接线方法3.分组通电完成电机正反转电路的调试。课题：数控系统的接口信号线的连接教学目的：1．使学生掌握华中HNC-180T系统的操作2．使学生掌握各接口插头的作用及其信号功用教学重点、难点：重点：1。华中HNC-180T系统的操作方法2．华中HNC-180T接口各插头功用难点：各接口中信号的作用及控制原理教学课时数：10教具：课本教学内容、过程、方法：讲授、实验教学内容：1．各接口插头上信号功用（2）2．实验：各接口插头上信号的连接（8）教学内容：一、系统接口各插头功用教学目的：1．使学生了解华中HNC-180T系统接口各插头作用2．使学生掌握华中HNC-180T接口各插头信号原理新课教学知识点与重点、难点：重点：华中HNC-180T系统接口各插头作用难点：华中HNC-180T接口各插头信号原理教学课时数：2教具：课本讲述：复习上节课内容：（2分钟）引入新课：总体接口框图二、接口概况说明详细接口表：1．XS1-XS3：轴进给接口CP+:指令脉冲输出+CP-:指令脉冲输出-DIR+:指令方向输出+DIR-:指令方向输出-Y0.1：使能X0.*:驱动准备24VG:24V地2．XS5：主轴控制接口Y0.2：主轴正转Y0.3：主轴反转AOUT:：主轴模拟量指令-10～+10V输出AGND:模拟量输出地+24V:24V电源3：XS7：PLC输入接口X1.0：1号刀具到位信号X1.1：2号刀具到位信号X1.2：3号刀具到位信号X1.3：4号刀具到位信号X2.1：急停信号输入4：XS9：PLC输出接口Y1.0：刀架正转Y1.1：刀架反转Y1.2：冷却24VG:24V地复习及巩固：对本节课内容进行梳理，回顾重点，消化课堂内容。作业：HNC180T数控系统可控制X轴最小移动单位是多少？教学内容：实验4：各接口插头上信号的连接教学目的：使学生掌握各接口插头上信号的连接方法新课教学知识点与重点、难点：重点：找到XS7、XS9接口接线原理难点：XS7、XS9接口接线方法教学课时数：8教具：万用表、实验台实验内容：学生分为8组,分别进行接线、通电调试，最终使机床工作正常。1.XS7、XS9电机接口的连线用万用表的电阻档测量接口XS7、XS9信号走向，并接好短路线，连好实验台，通电使刀架、主轴工作正常2.XS1-XS3电机接口的连线用万用表的电阻档测量接口XS1-XS3信号走向，并接好短路线，连好实验台，通电使X、Z轴电机工作正常。教学内容：三、HNC-180实验台原理图分析教学目的：使学生会分析机床电气原理图的原理新课教学知识点与重点、难点：重点：HNC-180实验台的电气原理图的分析 难点：HNC-180实验台的电气原理图的分析教学课时数：2教具：课本讲述：复习上节课内容：（2分钟）引入新课：分析HNC-180实验台的电气原理图主电路分析主回路上的接触器分析控制电路分析控制电路上的继电器1-10的原理分析变频主轴的电路分析正反转的控制分析(M03、M04)进给电机电路分析步进电机的接线分析接口刀架电路的控制接口控制电路分析复习及巩固：对本节课内容进行梳理，回顾重点，消化课堂内容。作业：请分析HNC-180实验台的启动控制电路原理。课题：第五章数控系统的参数教学目的：1．使学生掌握HNC-180系统的参数的说明2．使学生掌握HNC-180系统的参数的功用教学重点、难点：重点：HNC-180系统参数的设置方法难点：HNC-180系统参数的功用教学课时数：4教具：课本教学内容、过程、方法：讲授、实验教学内容：1．HNC-180系统的参数（2）2．实验7：HNC-180系统的参数设置（2）教学内容：一、HNC-180系统的参数教学目的：使学生了解HNC-180数控系统的参数及功用新课教学知识点与重点、难点：重点：HNC-180数控系统的参数及功用难点：HNC-180数控系统的参数及功用教学课时数：2教具：课本讲述：复习上节课内容：（2分钟）引入新课：参数说明重点参数：P05、P06、P07、P08、P11、P12、P19、P20参数的输入方法修改参数的步骤，见P57参数查看与设置的具体操作步骤如下：1、移动▲或▼方向键，选择所要编辑的参数类型，移动►选择要编辑的参数，屏幕下方显示此参数的含义。2、用▲、▼选择要查看或设置的选项，需要翻页时按Pgup、Pgdn；3、按Enter键，进入参数设置状态（在参数值处出现闪烁的光标）；4、输入当前希望的数值；5、按Enter键确认。6、修改完所有参数后，按F4“保存”。位参数的设置P11、P12的设置诊断功能的使用输入输出接口的诊断方法复习及巩固：对本节课内容进行梳理，回顾重点，消化课堂内容。作业：怎样进行系统参数的初始化？教学内容：实验7：GSK928TC系统的参数设置教学目的：使学生掌握HNC-180数控系统的参数及功用新课教学知识点与重点、难点：重点：GSK928TC数控系统的参数设置方法难点：参数的修改对机床的影响教学课时数：2教具：GSK928TC实验台实验内容：参数的输入方法按照书上修改参数的步骤进行操作2．参数的初始化方法按照书上初始化方法的步骤进行操作3．修改P05、P06参数对机床的影响修改P05、P06，看看对机床有什么影响4．位参数的设置P11、P12的设置课题：第六章数控机床的进给系统教学目的：1．使学生了解数控机床的进给系统类型2．使学生掌握步进电机驱动原理教学重点、难点：重点：数控机床的进给系统类型难点：步进电机驱动原理教学课时数：4教具：课本教学内容、过程、方法：讲授、实验教学内容：1．数控机床的进给系统类型（2）2．步进电机驱动原理（2）教学内容：一、数控机床的进给系统类型教学目的：使学生了解数控机床的进给系统类型新课教学知识点与重点、难点：重点：进给系统的分类难点：进给系统的开、闭环控制教学课时数：2教具：课本讲述：复习上节课内容：（2分钟）引入新课：一、数控机床对进给系统的要求1．调速范围宽2．定位精度高3．快速响应、无超调4．驱动能力强5．可靠性高进给系统的分类1．可执行元件分类步进电机、直流伺服电机、交流伺服电机2．有无检测元件分类开、闭环控制3．驱动系统分类步进电机驱动系统、直流伺服电机驱动系统、交流伺服电机驱动系统三、进给系统的开、闭环控制开环控制：P66半闭环控制：P66闭环控制：P67复习及巩固：对本节课内容进行梳理，回顾重点，消化课堂内容。作业：数控机床对进给系统有那些要求？教学内容：二、步进电机驱动原理教学目的：使学生了解步进电机驱动原理新课教学知识点与重点、难点：重点：混合式步进电机的原理难点：混合式步进电机的原理教学课时数：2教具：课本讲述：复习上节课内容：（2分钟）引入新课：一、步进电机的分类分类类型，见P68二、步进电机的原理1．永磁步进电机的原理P69三相反应式步进电机的原理P69混合式步进电机的原理P71步进电机驱动器原理步进电机的主要特性启动惯频特性连续运行频率矩频特性复习及巩固：对本节课内容进行梳理，回顾重点，消化课堂内容。作业：分析混合式步进电机的原理和步距角的计算公式？课题：第七章数控机床的主轴系统教学目的：1．使学生了解数控机床的主轴系统类型2．使学生掌握变频器驱动原理教学重点、难点：重点：变频器驱动原理难点：变频器驱动原理教学课时数：4教具：课本教学内容、过程、方法：讲授、实验教学内容：1．数控机床的主轴系统类型（2）2．变频器驱动原理（2）教学内容：一、数控机床的主轴系统类型教学目的：使学生了解数控机床的主轴系统类型新课教学知识点与重点、难点：重点：进给系统的分类难点：主轴驱动装置的接口教学课时数：2教具：课本讲述：复习上节课内容：（2分钟）引入新课：一、数控机床对进给系统的要求1．调速范围宽2．恒功率范围宽3．位置控制能力二、进给系统的分类1．普通主轴三相笼型感应电动机，用于较老型数控机床2．交流驱动主轴A．交流变频主轴B．交流伺服主轴三、主轴驱动装置的接口A．输入电源接口B．电动机运行指令接口C．驱动及电机运行状态接口D．反馈接口复习及巩固：对本节课内容进行梳理，回顾重点，消化课堂内容。教学内容：二、变频器驱动原理教学目的：使学生了解变频器驱动原理新课教学知识点与重