(数控加工)数控机床机械系统及其故障诊断与维修教案精编
数控机床故障诊断与维修完整版教案(1)
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五、本课程的学习任务、要求
。掌握数控机床安装调试验收的的知识、验收机床 精度的方法。
。熟悉数控机床的机械结构、调整方法
。掌握典型数控系统的软硬件知识、具有对典型数 控系统故障进行初步诊断及判断的能力。
➢ 操作面板
分CRT/MDI操作面板与机床操作面板。 CRT：单色显示屏（LCD：彩色液晶）； MDI：（Manual Data Input）手动数据输入；对CNC操作
（例如修改CNC参数、PLC参数或程序、编制加工程序等）
机床操作面板：对机床操作。
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➢ 输入与输出设备
输入装置的作用是将控制介质上的数控代码传 递并存入数控系统内。 输入装置根据控制介质的不同分为光电阅读机、 磁带机和软盘驱动器等（已经不常用了），MDI 键盘也是输入设备。
数控系统（NC system）——实现数字控制的机电控制设备。
计算机数控CNC （Computer Numerical Control）——由计 算机软件替代硬件，性能提高，价格降低。（1970年—至今）
数控机床——装备了数控系统的机床。
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一：数控机床的工作原理
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计工
零 算艺 编
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二、数控机床维护与保养的基本要求
1. 在思想上重视维护与保养工作 2. 提高操作人员的综合素质 3. 数控机床良好的使用环境 4. 严格遵循正确的操作规程 5. 提高数控机床的开动率 6. 要冷静对待机床故障，不可盲目处理 7. 严格执行数控机床管理的规章制度
数控机床故障诊断与维修教案
数控机床故障诊断与维修完整版教案第一章：数控机床概述1.1 数控机床的定义与发展历程1.2 数控机床的组成及工作原理1.3 数控机床的分类及应用领域1.4 数控机床的优缺点分析第二章：数控机床故障诊断与维修基本原理2.1 故障诊断与维修的概念2.2 故障诊断与维修的方法2.3 故障诊断与维修的一般流程2.4 故障诊断与维修的注意事项第三章：数控机床故障诊断与维修常用工具与设备3.1 测量工具与设备3.2 维修工具与设备3.3 故障诊断与维修软件及其应用3.4 安全防护设备及措施第四章：数控机床常见故障类型与诊断方法4.1 硬件故障与软件故障4.2 机械故障与电气故障4.3 故障诊断方法：直观诊断法、参数诊断法、信号诊断法、故障树分析法4.4 故障诊断实例分析第五章：数控机床主要部件的维护与维修5.1 数控装置的维护与维修5.2 伺服系统的维护与维修5.3 刀库与刀具系统的维护与维修5.4 数控机床导轨与丝杠的维护与维修第六章：数控机床的电气控制系统6.1 数控机床电气控制系统概述6.2 CNC装置的结构与功能6.3 伺服驱动系统的工作原理与维护6.4 数控机床电气故障诊断与维修第七章：PLC编程与故障诊断7.1 PLC概述及其在数控机床中的应用7.2 PLC编程基础与实例7.3 PLC故障诊断与维修方法7.4 PLC与数控机床故障案例分析第八章：数控机床的液压与气动系统8.1 数控机床液压系统的基本原理与结构8.2 数控机床气动系统的基本原理与结构8.3 液压与气动系统的维护与维修8.4 液压与气动系统的故障诊断与案例分析第九章：数控机床的冷却与润滑系统9.1 数控机床冷却系统的作用与结构9.2 冷却系统的维护与维修9.3 数控机床润滑系统的作用与结构9.4 润滑系统的维护与维修第十章：数控机床故障诊断与维修的综合实践10.1 故障诊断与维修的实践流程10.2 常见数控机床故障案例分析与维修方法10.3 故障诊断与维修的实训项目10.4 故障诊断与维修的技能考核与评价第十一章：数控机床维修案例分析11.1 数控机床维修案例的收集与整理11.2 故障现象的描述与原因分析11.3 维修方案的设计与实施11.4 维修效果的评估与总结第十二章：数控机床维修技术发展趋势12.1 数控机床技术发展的现状与趋势12.2 数控机床维修技术的发展方向12.3 先进维修理念与技术的应用12.4 维修技术培训与人才培育第十三章：数控机床的安全操作与维护13.1 数控机床安全操作规程13.2 数控机床的日常维护与保养13.3 安全防护设备的正确使用与维护13.4 事故预防与应急处理第十四章：数控机床维修成本控制与效益分析14.1 维修成本的构成与控制策略14.2 维修成本效益分析的方法与指标14.3 维修成本控制实例分析14.4 提高维修效益的途径与措施第十五章：数控机床故障诊断与维修的实训与考核15.1 实训项目的设计与实施15.2 实训过程中的指导与评价15.3 故障诊断与维修技能的考核方法至此，整个教案“数控机床故障诊断与维修完整版教案”已完成。
数控机床故障诊断与维修教案
数控机床故障诊断与维修第一章：数控机床概述1.1 课程简介本章主要介绍数控机床的基本概念、分类、特点和应用范围。
使学生了解数控机床的发展历程，掌握数控机床的基本组成和原理，为后续故障诊断与维修课程打下基础。
1.2 教学目标了解数控机床的基本概念和分类掌握数控机床的特点和应用范围掌握数控机床的基本组成和原理1.3 教学内容1.3.1 数控机床的基本概念和分类数控机床的定义数控机床的分类1.3.2 数控机床的特点和应用范围数控机床的特点数控机床的应用范围1.3.3 数控机床的基本组成和原理数控机床的基本组成数控机床的工作原理1.4 教学方法讲授法案例分析法1.5 教学评价课堂问答课后作业第二章：数控机床故障诊断与维修基本原理2.1 课程简介本章主要介绍数控机床故障诊断与维修的基本原理，包括故障诊断的方法、故障类型及维修策略。
使学生掌握故障诊断与维修的基本思路，提高数控机床的维护能力。
2.2 教学目标掌握数控机床故障诊断与维修的基本原理了解故障诊断的方法掌握故障类型及维修策略2.3 教学内容2.3.1 数控机床故障诊断与维修的基本原理故障诊断与维修的意义故障诊断与维修的基本原理2.3.2 故障诊断的方法直观诊断法参数诊断法信号诊断法2.3.3 故障类型及维修策略故障类型维修策略2.4 教学方法讲授法案例分析法讨论法2.5 教学评价课堂问答课后作业小组讨论第三章：数控机床电气系统故障诊断与维修3.1 课程简介本章主要介绍数控机床电气系统故障诊断与维修的方法和技巧。
使学生掌握电气系统故障诊断与维修的基本流程，提高数控机床电气系统维修能力。
3.2 教学目标掌握数控机床电气系统故障诊断与维修的方法和技巧熟悉电气系统故障诊断与维修的基本流程3.3 教学内容3.3.1 数控机床电气系统故障诊断与维修方法故障诊断与维修的一般方法电气系统故障诊断与维修的特殊方法3.3.2 电气系统故障诊断与维修的基本流程故障诊断与维修的准备工作故障诊断与维修的实施步骤故障诊断与维修的注意事项3.4 教学方法讲授法案例分析法实践操作法3.5 教学评价课堂问答课后作业实践操作评分第四章：数控机床机械系统故障诊断与维修4.1 课程简介本章主要介绍数控机床机械系统故障诊断与维修的方法和技巧。
数控机床故障诊断与维修完整版教案
数控机床故障诊断与维修一、教学目标1. 了解数控机床的基本概念、分类及其特点。
2. 掌握数控机床的故障诊断与维修方法。
3. 熟悉数控机床常见故障现象及其原因。
4. 学会使用数控机床故障诊断与维修工具。
二、教学内容1. 数控机床概述数控机床的定义数控机床的分类数控机床的特点2. 数控机床故障诊断与维修方法故障诊断与维修的基本方法故障诊断与维修的步骤故障诊断与维修的工具三、教学重点与难点1. 教学重点：数控机床的基本概念、分类及其特点。
数控机床故障诊断与维修方法。
数控机床常见故障现象及其原因。
2. 教学难点：数控机床故障诊断与维修的步骤。
数控机床故障诊断与维修工具的使用。
四、教学方法与手段1. 教学方法：讲授法：讲解数控机床的基本概念、分类及其特点。
实践法：演示数控机床故障诊断与维修的操作过程。
案例分析法：分析数控机床常见故障案例。
2. 教学手段：投影仪：展示数控机床的图片、故障案例等。
数控机床模型：演示故障诊断与维修的操作过程。
故障诊断与维修软件：模拟数控机床故障诊断与维修过程。
五、教学安排1. 课时：32课时（2学分）2. 授课方式：理论课与实践课相结合3. 实践课安排：数控机床模型操作训练六、教学评价1. 平时成绩：学生的出勤、课堂表现、作业完成情况。
2. 实践操作考核：学生在实践课中的操作技能表现。
3. 故障诊断与维修报告：学生针对模拟故障进行的诊断与维修报告。
4. 期末考试：包括选择题、填空题、简答题和案例分析题。
七、教学资源1. 教材：数控机床故障诊断与维修教材。
2. 投影仪：用于展示图片、视频等教学内容。
3. 数控机床模型：用于实践操作演示和训练。
4. 故障诊断与维修软件：模拟数控机床故障诊断与维修过程。
5. 网络资源：查询相关资料、案例分享等。
八、教学进度计划1. 第1-4课时：数控机床概述2. 第5-8课时：数控机床故障诊断与维修方法3. 第9-12课时：数控机床常见故障现象及其原因4. 第13-16课时：故障诊断与维修工具的使用5. 第17-20课时：实践操作训练6. 第21-24课时：故障诊断与维修案例分析7. 第25-28课时：教学评价与总结九、教学总结1. 总结数控机床故障诊断与维修的基本概念、方法及其应用。
数控机床机械系统及故障诊断与维修作教学大纲
数控机床机械系统及其故障诊断与维修教学大纲1、课程的性质和内容本课程是一门传授数控数控机械系统及其故障诊断与维修相关理论和技能知识的专业课。
主要内容包括：数控机床机械结构相关知识，数控机床主传动及进给传动系统、数控机床自动换刀装置及其他装置的结构介绍和常见故障诊断与维修。
2、课程的任务和要求本课程的任务是对学生进行数控机床机械结构及其维护与维修知识的介绍，使学生掌握数控机床机械部件结构，了解相关部件工作原理，熟练掌握各机械部件的维护，熟悉各部件典型故障的诊断与维修。
通过本课程的学习达到以下几个方面要求：（1）掌握数控机床的种类、布局、机械结构特点与组成，了解数控机床的产生与发展，熟练掌握数控机床的安装，掌握数控机械故障的种类。
（2）掌握数控机床主传动与进给传动的结构、维护与维修。
（3）掌握数控机床自动换刀装置的种类与结构、维护与维修。
（4）掌握工作台、卡盘、尾座、排屑装置、防护装置的结构、维护与维修。
3、教学中应注意的问题（1）本课程是一门理论和实践结合紧密的专业课，因而适宜采用一体化教学模式。
在一体化教学中，应合理安排理论与实训的教学内容和时间。
在教学中要充分采用实物示教、演示实验等直观的教学方法，重视现场教学，以提高教学效果。
（2）教学中应针对行业动态，时刻注意数控机床及其系统的变化与发展，生产实际现状，使教学不落后于数控技术的发展。
着重培养学生独立分析问题的能力。
并锻炼学生解决一般的维护与维修技术问题的能力。
学时分配表三、教学要求、教学重点和技能点绪论教学要求1、了解数控机床的产生与发展2、了解数控机床的分类3、掌握数控机床机械结构维护及维修的基本知识教学重点数控机床分类方法，数控机床机械结构维护及保养内容技能点通过现场参观，能认识各种数控机床。
第一章数控机床机械结构概述教学要求1、了解数控机床的布局、机械结构特点与组成。
2、了解数控机床的安装知识3、掌握数控机床机械故障种类、常见故障分析步骤等基本知识教学重点数控机床机械故障的种类、分析方法技能点通过现场参观，能了解常见机械故障的维修分析方法第二章数控机床主传动系统教学要求1、了解数控机床的主轴部件结构与维护、故障诊断及维修常识2、了解数控机床的主轴支撑部件结构与维护、故障诊断及维修常识3、掌握数控机床主传动链的维护和维修的基本知识4、了解主轴准停装置的原理、及维护维修5、了解高速主轴结构及原理教学重点了解数控机床主传动系统中机械部件的结构原理、维护及维修常识技能点通过现场实物演示，能认识数控机床主传动系统及部件的维护常识。
数控机床故障诊断与维修教学设计
《数控机床故障诊断与维修》教学设计目录第一部分课程设计 0一、学习领域描述 0二、学习目标设计 (3)（一）学习对象分析 (3)（二）学习目标设计 (3)三、课程内容设计 (6)（一）学习内容结构设计 (6)（二）学习情境（或“项目、教学单元”）内容与要求设计 (7)四、课程教学策略设计 (12)五、课程教学进度设计 (18)六、课程学业评价考核设计 (21)七、课程实施条件设计 (21)第二部分课程教学单元设计 (22)学习情境一：维修前技术准备 (22)学习情境二：数控系统黑屏故障维修 (26)学习情境三：数控机床机床一直急停故障维修 (30)学习情境四：数控机床回零故障维修 (34)学习情境五：数控机床主轴运行故障维修 (38)学习情境六：数控机床进给轴不动故障维修 (42)学习情境七：数控车床刀架不转位故障维修 (46)学习情境八：数控车床换刀不成功故障维修 (50)第一部分课程设计一、学习领域描述二、学习目标设计（一）学习对象分析数控机床控制技术是集机械制造技术、自动化技术、计算机技术、传感检测技术、信息处理技术以及光电液一体化技术于一体的现代制造技术。
近年来，随着数控机床的普及应用,给机械制造业的发展创造了条件，并为企业带来了很大的效益，但同时，由于数控设备的先进性、复杂性和智能化的特点，在维修理论、技术和手段上都发生了极大的变化，因此，企业需要大批掌握先进数控技术复合型的数控机床维修人员。
《数控机床故障诊断与维修》是机电一体化技术专业的核心课程，是机械制造、气动液压、电力拖动及PLC技术应用等课程的沿革，是机、电技术的综合应用，对学生机、电技术综合能力的培养有明显的促进作用。
（二）学习目标设计本课程以机床制造业企业中的数控机床装调工程师、维护工和维修工程师等相关工作岗位为目标，使学生掌握数控机床故障诊断与维护、维修的基本知识和方法，培养学生数控机床调试、维护与维修的职业素养和职业技术能力，提高学生的就业竞争能力。
数控机床机械系统及其故障诊断与维修教案
—返向器2—螺3—丝杠4—滚珠（a）单圆弧（b）双圆弧
—4—1滚珠丝杠副图3—4—2螺纹滚道型面
按滚珠返回的方式不同可以分为内循环式和外循环式两种。
1）内循环式
内循环方式的滚珠在循环过程中始终与丝杠表面保持接触。
如图3—4—在螺母的侧面孔内，装有接通相邻滚道的反向器，利用反向器引导滚珠越过丝
图3—4—3 内循环示意图1—凸键2、3—反向键
）外循环式
外循环方式的滚珠在循环反向时，离开丝杠螺纹滚道，在螺母体内或体外做循环运动。
如图3—4—4，（a）为螺旋槽式外循环（b）为插管式外循环。
图3—4—4 外循环示意图
（a）螺旋槽式：1—套筒；2—螺母；3—滚珠；4—挡珠器；5—丝杠
（b）插管式：1—弯管；2—压板；3—丝杠；4—滚珠；5—滚道
2、滚珠丝杠副的结构参数5＇
滚珠丝杠副的主要参数有：公称直径D、导程L和接触角β。
）公称直径D：是指滚珠与螺纹滚道在理论接触角状态时包络滚珠球心的圆柱直径。
它与承载能力直接有关，常用范围为30—80mm，一般大于丝杠长度的
3—4—7双螺母螺纹调隙式结构1、2—锁紧螺母优缺点：这种调隙方式结构简单，调整方便，滚道磨损时可随时进行调整，但预紧量不很准确。
—4—8，为齿差调隙式，通过调整螺母端头上的外齿相对内齿的啮合角度来消除间隙。
图3—4—8双螺母齿差调隙式结构
优缺点：这种调隙方式能精确微调预紧量，工作可靠，滚道磨损时调整方便。
但结构复杂，用于需获得准确预紧力的精密定位系统。
、支撑轴承的定期检查2＇。
数控机床故障诊断与维修教案
数控机床故障诊断与维修第一章：数控机床概述1.1 课程目标让学生了解数控机床的基本概念、分类、特点和应用范围。
让学生了解数控机床的组成部分及其功能。
1.2 教学内容数控机床的定义和发展历程。
数控机床的分类和特点。
数控机床的主要组成部分及其功能。
数控机床的应用范围。
1.3 教学方法采用讲授法，讲解数控机床的基本概念、分类、特点和应用范围。
采用案例分析法，分析数控机床的组成部分及其功能。
1.4 教学评估课堂问答：学生能准确回答数控机床的基本概念、分类、特点和应用范围。
案例分析：学生能分析数控机床的组成部分及其功能。
第二章：数控机床故障诊断与维修基本原理2.1 课程目标让学生了解数控机床故障诊断与维修的基本原理和方法。
让学生掌握数控机床故障诊断与维修的基本步骤。
2.2 教学内容数控机床故障诊断与维修的基本原理。
数控机床故障诊断与维修的基本方法。
数控机床故障诊断与维修的基本步骤。
2.3 教学方法采用讲授法，讲解数控机床故障诊断与维修的基本原理和方法。
采用实践教学法，让学生参与数控机床故障诊断与维修的实际操作。
2.4 教学评估课堂问答：学生能准确回答数控机床故障诊断与维修的基本原理和方法。
实践操作：学生能独立完成数控机床故障诊断与维修的实际操作。
第三章：数控机床故障诊断与维修方法3.1 课程目标让学生掌握数控机床故障诊断与维修的常用方法。
让学生了解数控机床故障诊断与维修的最新发展。
3.2 教学内容数控机床故障诊断与维修的常用方法。
数控机床故障诊断与维修的最新发展。
3.3 教学方法采用讲授法，讲解数控机床故障诊断与维修的常用方法。
采用案例分析法，分析数控机床故障诊断与维修的最新发展。
3.4 教学评估课堂问答：学生能准确回答数控机床故障诊断与维修的常用方法。
案例分析：学生能分析数控机床故障诊断与维修的最新发展。
第四章：数控机床故障诊断与维修实践操作4.1 课程目标让学生掌握数控机床故障诊断与维修的实际操作技能。
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（数控加工）数控机床机械系统及其故障诊断与维修
教案
§3——4滚珠丝杠壹、滚珠丝杠结构
1、滚珠丝杠副的种类和结构10＇
滚珠丝杠螺母副：是回转运动和直线运动相互转换的传动装置，在数控机床进给系统中壹般采用滚珠丝杠副来改善摩擦特性。
工作原理是：当丝杠相对于螺母旋转时，俩者发生轴向位移，而滚珠则可沿着滚道流动，如图3—4—1和图3—4—2
1—返向器2—螺3—丝杠4—滚珠（a）单圆弧（b）双圆弧
图3—4—1滚珠丝杠副图3—4—2螺纹滚道型面
按滚珠返回的方式不同能够分为内循环式和外循环式俩种。
1）内循环式
内循环方式的滚珠在循环过程中始终和丝杠表面保持接触。
如图3—4—3。
在螺母的侧面孔内，装有接通相邻滚道的反向器，利用反向器引导滚珠越过丝杠的螺纹顶部进入相邻滚道，形成壹个循环回路。
壹般在同壹螺母上装有2—4个反向器，且沿螺母圆周均匀分布。
优缺点：滚珠循环的回路短、流畅性好、效率高、螺母的径向尺寸也较小，但板书多媒体结合讲述（10＇）
重点：1、滚珠丝杠副是数控机床的首选。
2、内部结构和工作原理。
3、内循环式和外循环式
制造精度要求高。
图3—4—3内循环示意图1—凸键2、3—反向键
2）外循环式
外循环方式的滚珠在循环反向时，离开丝杠螺纹滚道，在螺母体内或体外做循环运动。
如图3—4—4，（a）为螺旋槽式外循环（b）为插管式外循环。
优缺点：结构简单、制造容易、但径向尺寸大，且弯管俩端耐磨性和抗冲击性差。
图3—4—4外循环示意图
（a）螺旋槽式：1—套筒；2—螺母；3—滚珠；4—挡珠器；5—丝杠
（b）插管式：1—弯管；2—压板；3—丝杠；4—滚珠；5—滚道
2、滚珠丝杠副的结构参数5＇
滚珠丝杠副的主要参数有：公称直径D、导程L和接触角β。
1）公称直径D：是指滚珠和螺纹滚道在理论接触角状态时包络滚珠球心的圆柱直径。
它和承载能力直接有关，常用范围为30—80mm，壹般大于丝杠长度的1/35—/30。
2）导程L：导程的大小要根据机床加工精度的要求确定，精度高时，导程小壹些；精度低时，导程大些。
但导程取小后，滚珠直径将取小，使滚珠丝杠副的
多次调整，以保证既能消除间隙又能灵活运转。
调整时除螺母预紧外，仍应特别注意使丝杠安装部分和驱动部分的间隙尽可能小，且且具有足够的刚度。
1）如图3—4—6，为双螺母垫片调隙式，改变垫片的厚度，使内外俩个螺母产生轴向相对位移。
图3—4—6双螺母垫片调隙式结构
优缺点：这种调隙方式能精确地调整预紧量，结构简单，刚度高，工作可靠，但调整不方便，滚道磨损时不能随时进行调整。
2）如图3—4—7，为螺纹调隙式，转动调整螺母1，使螺母2产生轴向位移。
图3—4—7双螺母螺纹调隙式结构1、2—锁紧螺母优缺点：这种调隙方式结构简单，调整方便，滚道磨损时可随时进行调整，但预紧量不很准确。
3）如图3—4—8，为齿差调隙式，通过调整螺母端头上的外齿相对内齿的啮合角度来消除间隙。
图3—4—8双螺母齿差调隙式结构
优缺点：这种调隙方式能精确微调预紧量，工作可靠，滚道磨损时调整方便。
但结构复杂，用于需获得准确预紧力的精密定位系统。
板书讲解（10＇）板书多媒体结合（13＇）
重点：滚珠丝杠轴向间隙调整的3种形式、原理和调整方法。