数控故障实训教案

淮北职业技术学院教案纸1淮北职业技术学院实践课教案1教学课题:数控机床故障诊断与维修绪论教学时间:周一1256/周二1234教学班级:数控073/数控062/机修061/数控061教学地点:32#101/102/103/202,33#301教学目的与要求：掌握数控机床基本组成，了解机床诊断的必要性及故障诊断的分类，判断。教学重点与难点:数控机床组成、各机构的特点、原理教学方式与手段:教学参考资料：《数控机床》、《数控技术》教学过程:一、回顾数控机床的概况随着我国机械制造技术的迅速发展，机械产品的更新换代也越来越频繁，这就对制造装备在性能，精度、自动化及柔性方面提出更高的要求。通过机床设备自动化程度不高，难以加工轮廓及形状复杂的零件；自动化专用机床和生产线，虽然效率不高，自动化程度高，但产品改型困难，而且开发周期长。数控技术及采用该技术的数控机床正好满足了这些要求。二、讲授新课一）数控机床的组成数控机床由数控装置、伺服驱动装置、检测反馈装置和机床本体四大部分组成，再加上程序的输入/输出设备、可编程控制器、电源等辅助部分。1.数控装置(数控系统的核心)由硬件和软件部分组成，接受输入代码经缓存、译码、运算插补）等转变成控制指令，实现直接或通过PLC对伺服驱动装置的控制。2.伺服驱动装置是数控装置和机床主机之间的联接环节，接受数控装置的生成的进给信号，经放大驱动主机的执行机构，实现机床运动。3.检测反馈装置是通过检测元件将执行元件（电机、刀架）或工作台的速度和位移检测出来，反馈给数控装置构成闭环或半闭环系统。4.机床本体是数控机床的机械结构件（床身箱体、立柱、导轨、工作台、主轴和进给机构等。二）数控机床故障诊断1.故障的基本概念故障—数控机床全部或部分丧失原有的功能。故障诊断—在数控机床运行中，根据设备的故障现象，在掌握数控系统各部分工作原理的前提下，对现行的状态进行分析，并辅以必要检测手段，查明故障的部位和原因。提出有效的维修对策。2.故障的分类1）从故障的起因分类关联性故障—和系统的设计、结构或性能等缺陷有关而造成（分固有性和随机性）。非关联性故障—和系统本身结构与制造无关的故障。2）从故障发生的状态分类突然故障—发生前无故障征兆，使用不当。渐变故障—发生前有故障征兆，逐渐严重。3）按故障发生的性质分类软件故障—程序编制错误、参数设置不正确、机床操作失误等引起。淮北职业技术学院教案纸2硬件故障—电子元器件、润滑系统、限位机构、换刀系统、机床本体等硬件损坏造成。干扰故障—由于系统工艺、线路设计、电源地线配置不当等以及工作环境的恶劣变化而产生。4）按故障的严重程度分类危险性故障—数控系统发生故障时，机床安全保护系统在需要动作时，因故障失去保护动作，造成人身或设备事故。安全性故障—机床安全保护系统在不需要动作时发生动作，引起机床不能起动。三）数控机床故障诊断与维休原则1）先外部后内部2）先机械后电气3）先静后动4）先公用后专用5）先简单后复杂6）先一般后特殊四)数控诊断技术的发展1.通讯诊断(远程、海外诊断）用户机床的通讯口通过电话线和维修中心的专用通讯诊断计算机相连。计算机发诊断程序→用户测试数据→计算机诊断结果和处理方法→用户2.自修复系统当诊断软件发现数控机床在运行中某一模块有故障时，系统在CRT上显示的同时，自动寻找备用模块并接上。3.专家系统（人工智能专家故障诊断系统）4、状态监测技术三、课堂小结a)熟悉数控机床各组成部分的工作原理与结构b)确立数控机床故障诊断的基本思路与实施诊断的步骤及注意事项c)掌握常用测试仪器的使用方法d)通过理论和实训环节的教学，能实施对数控机床的故障分析和诊断。e)课程涉及内容广，故障检测、分析难度高四、课堂练习五、作业布置淮北职业技术学院教案纸3淮北职业技术学院实践课教案2教学课题:数控机床的验收与精度检测教学时间:周三1256/周五1234教学班级:数控073/数控062/机修061/数控061教学地点:32#101/102/103/202,33#301教学目的与要求：掌握机床验收标准及机床精度调度及验收合格条件教学重点与难点:机床精度的验收教学方式与手段:教学参考资料：《数控机床》、《数控技术》教学过程:一、上次要点回顾数控机床的基本构成、连接。二、数控机床的验收与精度检测（一）数控机床的验收1）机床性能主轴性能手动操作—高、中、低三挡转速连续进行五次正、反转的起动、停止，检验其动作的灵活性和可靠性。观察功率、转速、主轴的准停及机床的振动情况。进给性能通过回原点、手动操作和手动数据输入方式操作，检验正、反向的低、中、高速的进给运动的起动、停止、点动等动作的平稳性和可靠性。并检查回原点的准确性和可靠性，软、硬限位是否确实可靠自动换刀性能通过手动和M06指令自动运行，检验换刀的可靠性、灵活性和平稳性并测定换刀时间是否符合要求。机床噪声主轴箱、冷却风扇、液压油泵等噪声小于85分贝。2）数控功能指令功能—指令的功能实现及准确性操作功能—检验回原点、执行程序、进给倍率、急停等功能的准确性CRT显示功能—检验位置、程序、各种菜单显示功能3）、连续空载运行进行8—16小时的空载自动连续运行.淮北职业技术学院教案纸44）、验收检查项目数控系统外观检查（各部分破损、碰伤）控制柜元器件的紧固检查（接插件、接线端子、元器件的固定）输入电源电压、相序的确认检查直流输出电压（24V、5V）确认数控系统与机床侧的接口确认数控系统各参数的设定（最佳性能）（二）精度检验1）、几何精度检验（静态精度检验）是综合反映机床关键零部件经组装后的综合几何形状误差。有各坐标轴的相互垂直度、台面的平行度、主轴的轴向和径向跳动等检验项目。2）定位精度检验是测量机床各坐标轴在数控系统控制下所能达到的位置精度。有直线运动定位精度、直线运动重复定位精度、直线运动的原点复归精度、直线运动失动量、回转工作台的定位精度、回转工作台的重复分度精度、数控回转工作台的失动量、回转工作台的原点复归精度等。切削精度检验（对数控车床）外圆车削（直径、圆度）端面车削（平面度）螺纹车削（螺距积累误差）等（三）数控机床的维护一、点检点检—按有关维护文件的规定，对数控机床进行定点、定时的检查和维护点检要求和内容专职点检—重点设备、部位（设备部门）日常点检—一般设备的检查及维护（车间）生产点检—开机前检查、润滑、日常清洁、紧固等工作（操作者）机床电气柜的散热通风门上热交换器或轴流风扇对控制柜的内外进行空气循环。（少开柜门）淮北职业技术学院教案纸5纸带阅读机的定期维护对光电头、纸带压板定期进行防污处理支持电池的定期更换在机床断电期间，有电池供电保持存储在COMS器件内的机床数据检测反馈元件的维护光电编码器、接近开关、行程开关与撞块、光栅等元件的检查和维护备用电路板的定期通电备用电路板应定期装到CNC系统上通电运行，长期停用的数控机床也要经常通电，利用电器元件本身的发热来驱散电气柜内的潮气。保证电器元件性能的稳定可靠。四、课堂小结1、了解如何对数控机床进行验收2、如何测数控机床的精度3、介绍日常数控机床维护五、课堂练习六、作业布置淮北职业技术学院教案纸6淮北职业技术学院实践课教案3教学课题:常见数控厂家的数控产品概述教学时间:周一1256/周二1234教学班级:数控073/数控062/机修061/数控061教学地点:32#101/102/103/202,33#301教学目的与要求：了解目前国内的数控厂家产品特点。教学重点与难点:数控产品的掌握教学方式与手段:教学参考资料：《数控机床》、《数控技术》教学过程:一、上次课程要点回顾回顾机床系统、机床和精度验收；机床电控柜的验收及日常机床维护。二、常见数控系统介绍1）常见系统产家产品介绍数控机床配置的数控系统品片繁多，性能和结构也不尽相同，目前占国内比例较多的有FANUC、西门子数控系统。1）法那科公司数控装置概述目前法那科主推产品有:FANUC-0I系列，FANUC-16/18/21系列等。现就其常见的数控系统的特点作一介绍。F6系列：采用大板结构，上面有电源模块、存储模块、I/O板等。F11系列：主板也采用大板结构，控制线路采用专用大规模集成电路，并带有ATC和APC装置F15系列：也称人工智能型CNC.其特点有增加了插补、补偿用切削进给加减速和故障诊断方面功能。F0系列;是目前在中国国内市场占有量较大的一种，其主要特点是;是一种小型、高精度、高性能的软件固体型CNC内部具有多种自诊断功能2）西门子数控系统概述西门子CNC数控装置，目前其主流产品为SIN810D、SIN840D、SIN802D系列，其主要特点为：进给和快速移动范围为0.001~999m/min.可设平滑加速度和可编程的加速度。具有自动、手动、示教、MDA等操作功能安全功能，可对机床相应的部件进行监控淮北职业技术学院教案纸7CNC编程，与高级语言兼容的编辑器PLC编程、显示操作等等。2）数控系统的功能数控系统一般具有基本功能和选择功能，基本功能针对于机床运动控制，选择功能针对于机床加工。(1)基本功能1)轴控制功能：主要反映CNC装置能够控制的轴数以及能够同时控制的轴数。2)准备功能：即G功能，是指机床动作方式的功能，一般机床的准备功能都依照国际ISO标准定义。3)插补功能：指CNC装置可以实现各种曲线轨迹插补功能。4)进给功能：一般用F代码直接指定各轴的进给速度。主要包括以下几种功能切削进给速度、同步进给速度、快速进给倍率、进给倍率。5)刀具功能：包括刀具选择的刀具数量和种类、刀具编码方式、自动换刀方式。6)主轴功能：设定主轴转速功能。7)辅助功能：即M功能，用字母M和它后继的两位数表示。8)字符显示功能：CNC装置可通过CRT显示器实现字符显示。9)自诊断功能;CNC装置有各种诊断程序，可以防止故障的发生和扩大。(2)选择功能1）补偿功能：CNC装置可以对加工过程中由于刀具磨损或更换以及机械传动的丝杠螺距误差和反向间隙所引起的加工误差予以补偿。2）固定循环功能：指CNC装置为常见的加工工艺所编制的，可以多次循环加工的功能。3）图形显示功能;一般需要高分辩率的CRT显示器。4）通信功能;CNC装置通常带有RS232接口，用于传输加工程序、参数及PLC等。5）人机对话功有：有助于编制复杂零件的程序。三、课堂小结1、熟悉FANUC、西门子数控系列产品结构特点2、掌握数控系统基本功能和选择功能。四、课堂练习五、作业布置查寻FANUC及SIMENS产家产品的特点及功能淮北职业技术学院教案纸8淮北职业技术学院实践课教案4教学课题:FANUC-0IB系统的硬件教学时间:周三1256/周五1234教学班级:数控073/数控062/机修061/数控061教学地点:32#101/102/103/202,33#301教学目的与要求：了解FANUC-0IB系统硬件连接教学重点与难点:FANUC硬件连接教学方式与手段:教学参考资料：《FANUC数控系统》教学过程：一、上次课程要点回顾复习FANUC数控装置组成。二、FANUC-0iB系统的硬件Fanuc-0i系列按其推出的时间顺序分为Fanuc-0iA、Fanuc-0iB、Fanuc-0iC。FANUC-0iA系统和伺服系统的指令以及电机编码器的反馈信号采用电气连接；FANUC-0iB系统与伺服系统的信息交换通过光缆来进行；Fanuc-0iC是最新推出的数控系统，在结构上属于超小型、超薄型的数控系统，数控系统和显示单元集成为一体，系统与伺服系统的信息交换通过光缆来进行，系统接口信号采用串行通迅。FANUC-0iB系统的结构及各部分功能介绍如下：1）系统硬件构成FANUC-0iB数控系统的硬件包括主板和I/O板两部分，并排插在系统的框架内。根据系统的功能，主板上还可以安装存储板、CPU板、轴模块等基本配置。主板主要提供以下功能：系统电源、主CPU、系统软件、宏程序梯形图及参数的存储、PMC控制、I/OLink控制、伺服及主轴控制、MDI及显示控制等。I/O板主要提供以下功能;与机床的I/O接口、手