《機(jī)電設(shè)備故障診斷與維修》（王仲）527-2 教案 第18課 數(shù)控機(jī)床的故障診斷與維修概述

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課題數(shù)控機(jī)床的故障診斷與維修概述課時(shí)2課時(shí)（90min）教學(xué)目標(biāo)知識(shí)技能目標(biāo)：（1）熟悉數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)組成（2）掌握數(shù)控機(jī)床的常見(jiàn)故障類型及診斷知識(shí)（3）能夠進(jìn)行數(shù)控機(jī)床進(jìn)行簡(jiǎn)單故障診斷素質(zhì)目標(biāo)：通過(guò)對(duì)數(shù)控機(jī)床故障診斷知識(shí)的學(xué)習(xí)與實(shí)操練習(xí)，培育學(xué)生崇尚技藝、不怕吃苦的職業(yè)品質(zhì)，培養(yǎng)勇于挑戰(zhàn)、潛心鉆研的工匠精神教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：數(shù)控機(jī)床的故障現(xiàn)象及維修方法教學(xué)難點(diǎn)：數(shù)控機(jī)床的故障現(xiàn)象及維修方法教學(xué)方法案例分析法、問(wèn)答法、討論法、講授法教學(xué)用具電腦、投影儀、多媒體課件、教材教學(xué)設(shè)計(jì)第1節(jié)課：→→→傳授新知（38min）第2節(jié)課：→課堂小結(jié)（3min）→作業(yè)布置（2min）教學(xué)過(guò)程主要教學(xué)內(nèi)容及步驟設(shè)計(jì)意圖第一節(jié)課課前任務(wù)【教師】布置課前任務(wù)，和學(xué)生負(fù)責(zé)人取得聯(lián)系，讓其提醒同學(xué)通過(guò)文旌課堂APP或其他學(xué)習(xí)軟件，完成課前任務(wù)請(qǐng)大家了解數(shù)控機(jī)床的相關(guān)知識(shí)，如數(shù)控機(jī)床的組成、作用等。【學(xué)生】完成課前任務(wù)通過(guò)課前任務(wù)，使學(xué)生了解本節(jié)課的內(nèi)容，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣考勤

（2min）【教師】使用文旌課堂APP進(jìn)行簽到【學(xué)生】班干部報(bào)請(qǐng)假人員及原因培養(yǎng)學(xué)生的組織紀(jì)律性，掌握學(xué)生的出勤情況問(wèn)題導(dǎo)入（5min）【教師】介紹數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)知識(shí)，然后提出相關(guān)問(wèn)題數(shù)控機(jī)床是集機(jī)、電、液、氣、光于一體的現(xiàn)代技術(shù)裝備，它在加工現(xiàn)場(chǎng)能發(fā)揮強(qiáng)大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，是企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的關(guān)鍵設(shè)備。數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展是機(jī)械制造業(yè)領(lǐng)域的一次革命。數(shù)控機(jī)床是機(jī)電一體化時(shí)代的代表產(chǎn)品之一，隨著數(shù)控機(jī)床技術(shù)的進(jìn)步，它正向復(fù)合加工方向發(fā)展，且呈現(xiàn)多功能的態(tài)勢(shì)。但不同功能的數(shù)控機(jī)床，其基本組成是相同的，而其常見(jiàn)故障與維修方法也大體相同。你見(jiàn)過(guò)哪些數(shù)控機(jī)床？舉例說(shuō)明。【學(xué)生】聆聽(tīng)、思考、回答通過(guò)問(wèn)題導(dǎo)入的方法，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣傳授新知

（38min）【教師】講解數(shù)控機(jī)床的組成、常見(jiàn)故障類型和故障診斷知識(shí)等相關(guān)內(nèi)容一、數(shù)控機(jī)床的組成數(shù)控機(jī)床是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)床，它的基本結(jié)構(gòu)包括機(jī)械裝置、數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)和輔助控制裝置4部分。?【多媒體】PPT圖片展示數(shù)控機(jī)床的基本機(jī)構(gòu)，詳情見(jiàn)教材，并講解其各部分功能①機(jī)械裝置能在數(shù)控機(jī)床上自動(dòng)地完成各種切削加工。②數(shù)控系統(tǒng)能根據(jù)輸入數(shù)據(jù)和反饋數(shù)據(jù)插補(bǔ)出理想的運(yùn)動(dòng)軌跡，然后指導(dǎo)機(jī)械裝置按此運(yùn)動(dòng)軌跡運(yùn)動(dòng)，從而加工出所需要的零件。③伺服系統(tǒng)能對(duì)數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服和主軸伺服進(jìn)行控制，并能把來(lái)自數(shù)控系統(tǒng)的指令轉(zhuǎn)換成機(jī)械裝置的直線位移或角位移運(yùn)動(dòng)。④輔助控制裝置能充分保證數(shù)控機(jī)床發(fā)揮其功能，常用的輔助控制裝置包括：氣動(dòng)與液壓裝置、排屑裝置、冷卻與潤(rùn)滑裝置、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、防護(hù)裝置、照明裝置等多種裝置。二、數(shù)控機(jī)床的常見(jiàn)故障類型數(shù)控機(jī)床的常見(jiàn)故障有多種類型，可以從不同的角度進(jìn)行分類。1．按故障發(fā)生部位分類按故障發(fā)生部位的不同，數(shù)控機(jī)床的故障可分為主機(jī)故障和電氣故障。?【情景模擬】PPT視頻展示數(shù)控機(jī)床主機(jī)故障和電氣故障的現(xiàn)象，并講解產(chǎn)生故障的主要原因【教師】結(jié)合PPT視頻講解數(shù)控機(jī)床主機(jī)故障和電氣的具體故障現(xiàn)象及其產(chǎn)生原因【學(xué)生】觀看、聆聽(tīng)、思考、記錄1）主機(jī)故障數(shù)控機(jī)床的主機(jī)主要包括機(jī)械、潤(rùn)滑、冷卻、排屑、液壓、氣動(dòng)與防護(hù)等部分。主機(jī)常見(jiàn)的故障主要是由機(jī)械裝置安裝、調(diào)試及操作使用不當(dāng)?shù)纫鸬臋C(jī)械傳動(dòng)故障和由導(dǎo)軌摩擦過(guò)大引起的故障。這些故障會(huì)使機(jī)床傳動(dòng)噪聲增大、加工精度降低、運(yùn)行阻力增大等。2）電氣故障電氣故障通常分為弱電部分故障和強(qiáng)電部分故障兩類。（1）弱電部分故障弱電部分故障是指數(shù)控系統(tǒng)、可編程控制器（PLC）、伺服系統(tǒng)等部分發(fā)生的故障。弱電部分故障又分為硬件故障和軟件故障。硬件故障是指上述各部分的集成電路芯片、電子元件、接插件和外部連接組件等發(fā)生的故障。軟件故障是指在硬件正常情況下所出現(xiàn)的動(dòng)作出錯(cuò)、數(shù)據(jù)丟失等故障，如加工程序出錯(cuò)、參數(shù)的改變或丟失、計(jì)算機(jī)運(yùn)算出錯(cuò)等。（2）強(qiáng)電部分故障強(qiáng)電部分故障是指繼電器、接觸器、開(kāi)關(guān)、熔斷器、電源變壓器、電動(dòng)機(jī)、電磁鐵、行程開(kāi)關(guān)等電氣元件及其所組成的電路發(fā)生的故障。2．按故障性質(zhì)分類按故障性質(zhì)的不同，數(shù)控機(jī)床的故障可分為確定性故障和隨機(jī)性故障。?【提問(wèn)】隨機(jī)提問(wèn)兩名學(xué)生回答確定性和隨機(jī)性故障現(xiàn)象【教師】隨機(jī)選出兩名學(xué)生【學(xué)生】思考、回答【教師】根據(jù)學(xué)生回答進(jìn)行點(diǎn)評(píng)、總結(jié)1）確定性故障確定性故障是指只要滿足一定的條件，數(shù)控機(jī)床就必然會(huì)發(fā)生的故障。例如，潤(rùn)滑、冷卻及液壓系統(tǒng)因管路泄漏引起的機(jī)床停機(jī)；切削用量設(shè)計(jì)不合理產(chǎn)生的過(guò)載報(bào)警等故障。2）隨機(jī)性故障隨機(jī)性故障是指數(shù)控機(jī)床在工作過(guò)程中偶然發(fā)生的故障。這類故障的發(fā)生往往與安裝質(zhì)量、參數(shù)的設(shè)定、元件的質(zhì)量、工作環(huán)境的影響等諸多因素有關(guān)。3．按故障的指示形式分類按故障的指示形式不同，數(shù)控機(jī)床的故障可分為有報(bào)警顯示的故障和無(wú)報(bào)警顯示的故障。?【多媒體】PPT圖片展示有報(bào)警顯示的故障和無(wú)報(bào)警顯示的故障現(xiàn)象，并分析其故障原因1）有報(bào)警顯示的故障有報(bào)警顯示的故障可分為指示燈報(bào)警顯示故障與顯示器報(bào)警顯示故障兩種。（1）指示燈報(bào)警顯示故障指示燈報(bào)警顯示故障是指由各裝置上的指示燈報(bào)警顯示的故障，指示燈一般由發(fā)光二極管或小型指示燈組成。一旦數(shù)控機(jī)床的某些部位發(fā)生故障，相應(yīng)的指示燈便會(huì)發(fā)光，維修人員可據(jù)此對(duì)故障進(jìn)行診斷。（2）顯示器報(bào)警顯示故障顯示器報(bào)警顯示故障是指可以通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)的CRT顯示器顯示出報(bào)警號(hào)或報(bào)警信息的故障，這類故障一般是由數(shù)控系統(tǒng)自診斷功能檢測(cè)到的。常見(jiàn)的顯示器報(bào)警顯示故障有過(guò)熱、超程、程序錯(cuò)誤等。2）無(wú)報(bào)警顯示的故障無(wú)報(bào)警顯示的故障是指當(dāng)故障發(fā)生時(shí)指示燈與顯示器均無(wú)報(bào)警顯示的故障。通常這類故障有兩種常見(jiàn)模式：一是計(jì)算機(jī)處于中斷狀態(tài)，機(jī)電設(shè)備呈現(xiàn)“死機(jī)”現(xiàn)象，這種故障的常見(jiàn)原因是程序或參數(shù)出現(xiàn)了問(wèn)題；二是機(jī)床出現(xiàn)爬行、異響等故障，發(fā)生這種故障時(shí)，要根據(jù)故障發(fā)生前后數(shù)控機(jī)床的狀態(tài)變化對(duì)故障原因進(jìn)行判斷。三、數(shù)控機(jī)床的故障診斷知識(shí)數(shù)控機(jī)床的故障診斷是在掌握數(shù)控機(jī)床各部分工作原理的前提下，根據(jù)數(shù)控機(jī)床的故障現(xiàn)象，查明故障發(fā)生的位置和原因，并提出有效維修對(duì)策的技術(shù)。在進(jìn)行故障診斷時(shí)，要按步驟有規(guī)律地進(jìn)行操作，采用有效的檢測(cè)方法，以便及時(shí)消除故障隱患，防止事故的發(fā)生。?【多媒體】PPT講解數(shù)控機(jī)床故障診斷的一般步驟，并對(duì)每一步進(jìn)行詳細(xì)解析1．?dāng)?shù)控機(jī)床故障診斷的一般步驟數(shù)控機(jī)床的故障診斷一般要經(jīng)過(guò)檢查和分析排除兩步。1）檢查當(dāng)數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)對(duì)數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)、加工程序、操作情況、外部因素、接口情況、故障的發(fā)生頻率和重復(fù)性等方面進(jìn)行檢查，以確定故障發(fā)生的各種具體情況。2）分析排除在檢查之后，根據(jù)故障現(xiàn)象仔細(xì)分析，弄清與故障有關(guān)的各種因素，確定故障原因查找的方法。在分析排除時(shí)應(yīng)掌握以下原則。（1）先外部后內(nèi)部數(shù)控機(jī)床是機(jī)械、液壓、電氣一體化的機(jī)床，故其故障必然會(huì)從機(jī)械、液壓、電氣這三方面反映出來(lái)。故障發(fā)生后，維修人員應(yīng)由外向內(nèi)逐一進(jìn)行檢查，盡量避免不必要的拆卸，防止擴(kuò)大故障、喪失床精度、降低性能等。（2）先機(jī)械后電氣數(shù)控機(jī)床有很多動(dòng)作失靈的故障，若是機(jī)械故障則較易查出，若是數(shù)控系統(tǒng)故障，診斷的難度則要大些。當(dāng)數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障時(shí)，要先檢查機(jī)械部分是否正常，包括行程開(kāi)關(guān)是否靈活，氣動(dòng)、液壓部分是否正常等；若機(jī)械部分正常，再檢查數(shù)控系統(tǒng)的故障，如程序是否正確、參數(shù)設(shè)置是否正確等。（3）先簡(jiǎn)單后復(fù)雜數(shù)控機(jī)床會(huì)出現(xiàn)多種故障并發(fā)、交叉的情況，這時(shí)應(yīng)先解決難度小的問(wèn)題，后解決難度較大的問(wèn)題。常常在解決難度小的問(wèn)題的過(guò)程中，難度大的問(wèn)題也可能變得容易，或者在排除簡(jiǎn)單故障時(shí)受到啟發(fā)，對(duì)復(fù)雜故障的認(rèn)識(shí)更為清晰，從而也有了解決辦法。（4）先一般后特殊在排除數(shù)控機(jī)床的某一故障時(shí)，要先考慮最常見(jiàn)的一般原因，然后再分析很少發(fā)生的特殊原因?！窘?jīng)典案例】故障現(xiàn)象：數(shù)控機(jī)床Z軸回零不準(zhǔn)。常見(jiàn)原因：降速擋塊位置走動(dòng)排除原則：先考慮檢查該擋塊位置，在排除這一常見(jiàn)的可能性之后，再檢查脈沖編碼器、位置控制等環(huán)節(jié)。數(shù)控機(jī)床的故障具有綜合性和復(fù)雜性的特點(diǎn)，所以引起數(shù)控機(jī)床故障的因素是多方面的，要根據(jù)故障的現(xiàn)象和原因，采用合適的診斷方法，做出正確的判斷。?【提問(wèn)】隨機(jī)提問(wèn)一名學(xué)生，說(shuō)出數(shù)控機(jī)床故障診斷的一般步驟【教師】根據(jù)上課聽(tīng)講情況，隨機(jī)挑選一名學(xué)生【學(xué)生】思考、回答2．?dāng)?shù)控機(jī)床故障診斷的常用方法數(shù)控機(jī)床故障診斷的常用方法有直觀法、自診斷功能法、參數(shù)檢查法、功能程序測(cè)試法、替換法、原理分析法等。?【教師】開(kāi)展分組討論：將全班學(xué)生分為兩組，根據(jù)本節(jié)課所學(xué)的故障現(xiàn)象，結(jié)合教材，討論、總結(jié)數(shù)控機(jī)床故障診斷的一般方法?【學(xué)生】結(jié)合教材及課程資源，分組討論?【教師】巡回指導(dǎo)，查看各小組討論情況【學(xué)生】分組討論、總結(jié)回答【教師】根據(jù)學(xué)生回答情況進(jìn)行點(diǎn)評(píng)、總結(jié)1）直觀法直觀法是一種最基本、最簡(jiǎn)單的數(shù)控機(jī)床故障診斷方法。維修人員通過(guò)對(duì)故障發(fā)生時(shí)產(chǎn)生的各種光、聲、味等異?，F(xiàn)象的觀察，以及認(rèn)真檢查系統(tǒng)的各個(gè)部分，可將故障范圍縮小到一個(gè)模塊，甚至一個(gè)部件。2）自診斷功能法數(shù)控系統(tǒng)的自診斷功能已成為衡量數(shù)控系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)。開(kāi)機(jī)后，數(shù)控系統(tǒng)將自動(dòng)診斷整個(gè)硬件系統(tǒng)，為系統(tǒng)的正常工作做好準(zhǔn)備。此外，在運(yùn)行或輸入加工程序過(guò)程中，一旦發(fā)生錯(cuò)誤，數(shù)控系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)入診斷狀態(tài)，定位并發(fā)出故障報(bào)警信息。3）參數(shù)檢查法數(shù)控系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)及時(shí)核對(duì)數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)，數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)的變化會(huì)直接影響數(shù)控機(jī)床的性能，甚至使數(shù)控機(jī)床不能工作。4）功能程序測(cè)試法功能程序測(cè)試法是將數(shù)控系統(tǒng)的常用功能和特殊功能，用手工編程或自動(dòng)編程方法編制成一個(gè)功能測(cè)試程序，輸入數(shù)控系統(tǒng)中，啟動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行這個(gè)功能測(cè)試程序即可進(jìn)行故障診斷。功能測(cè)試程序可以檢查出數(shù)控機(jī)床對(duì)指令的執(zhí)行是否準(zhǔn)確和可靠，進(jìn)而判斷出故障發(fā)生的原因。功能程序測(cè)試法對(duì)長(zhǎng)期閑置或第一次開(kāi)機(jī)的數(shù)控機(jī)床是一種較好的檢查方法。5）替換法替換法是一種簡(jiǎn)單易行的數(shù)控機(jī)床故障診斷方法，也是現(xiàn)場(chǎng)判斷時(shí)最常用的方法之一。替換法是在分析出故障大致起因的情況下，維修人員可以利用備用部件替換有疑點(diǎn)的部件，從而把故障范圍縮小到部件。6）原理分析法原理分析法是根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的組成原理，從邏輯上分析各點(diǎn)的邏輯電平和特征參數(shù)（如電壓值或波形等），然后用故障診斷工具對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行測(cè)量、分析和比較，從而確定故障的發(fā)生位置。這種方法對(duì)維修人員的要求較高，要求維修人員對(duì)整個(gè)系統(tǒng)或每個(gè)部件的工作原理都要有清楚、較深的了解。【學(xué)生】聆聽(tīng)、思考、理解、記錄PPT圖片展示，更為直觀，便于學(xué)生接受、理解與掌握情景模擬，能夠讓學(xué)生感受真實(shí)的故障現(xiàn)場(chǎng)，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣隨機(jī)提問(wèn)，能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)的注意力，同時(shí)提高學(xué)生聽(tīng)講效率PPT圖片展示故障現(xiàn)象更加真實(shí)、直觀，學(xué)生容易理解、掌握檢查學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，同時(shí)提高學(xué)生的注意力分組討論能夠提高學(xué)生的參與度，增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)意識(shí)，同時(shí)能夠讓學(xué)生更好地理解掌握數(shù)控機(jī)床常見(jiàn)故障與維修方法第二節(jié)課任務(wù)實(shí)施（40min）【教師】介紹任務(wù)實(shí)施方案與操作步驟，并組織學(xué)生完成相關(guān)操作一、實(shí)施方案每4～5位學(xué)生組成一組，以組為單位上網(wǎng)查找數(shù)控機(jī)床的常見(jiàn)故障，并對(duì)故障進(jìn)行分析，將分析結(jié)果制作成PPT并展示。二、操作步驟步驟1查找數(shù)控機(jī)床的常見(jiàn)故障并將其分類，各類故障選擇一種進(jìn)行分析。步驟2分析選定故障的類型、診斷步驟和診斷方法。步驟3整理以上分析結(jié)果，并將分析結(jié)果制作成PPT，要求PPT條理清晰、內(nèi)容詳盡。步驟4各組進(jìn)行PPT講解，要求講解流暢、邏輯清晰。步驟5其余學(xué)生進(jìn)行提問(wèn)，由PPT講解小組成員進(jìn)行解答?！緦W(xué)生】分組、查找資料、整理分析、制作PPT【教師】巡堂輔導(dǎo)，及時(shí)解決學(xué)生遇到的問(wèn)題【學(xué)生】各組派代表進(jìn)行PPT匯報(bào)，其他學(xué)生進(jìn)行提問(wèn)【教師】評(píng)價(jià)各組的發(fā)言?【任務(wù)評(píng)價(jià)】開(kāi)展任務(wù)評(píng)價(jià)活動(dòng)，并將評(píng)價(jià)結(jié)果填入任務(wù)評(píng)價(jià)表，詳表見(jiàn)教材?【教師】點(diǎn)評(píng)各組任務(wù)情況，并打分?【學(xué)生】組間互評(píng)、組內(nèi)自評(píng)，并打分通過(guò)分析數(shù)控機(jī)床常見(jiàn)故障，幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識(shí)，引導(dǎo)其將所學(xué)知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力課堂小結(jié)

（3min）【教師】簡(jiǎn)要總結(jié)本節(jié)課的要點(diǎn)本節(jié)課學(xué)習(xí)了數(shù)控機(jī)床的常見(jiàn)故障現(xiàn)