典型机床电气诊断与维修教案6-1
机械《机床电气控制》教案
机械《机床电气控制》教案一、教学目标1. 了解机床电气控制的基本概念和组成。
2. 掌握机床电气控制系统的常见故障分析与维修方法。
3. 熟悉各种机床电气控制元件的作用和应用。
4. 能够独立完成机床电气控制系统的安装与调试。
二、教学内容1. 机床电气控制的基本概念和组成1.1 机床电气控制系统的定义1.2 机床电气控制系统的组成要素1.3 机床电气控制系统的分类2. 机床电气控制元件2.1 电源元件2.2 控制元件2.3 执行元件2.4 保护元件3. 机床电气控制电路3.1 简单机床电气控制电路3.2 复杂机床电气控制电路4. 机床电气控制系统的故障分析与维修4.1 故障分析方法4.2 故障维修流程4.3 常见故障案例分析5. 机床电气控制系统的安装与调试5.1 安装前的准备工作5.2 安装步骤与注意事项5.3 调试方法与流程三、教学方法1. 讲授法：讲解基本概念、原理、结构和维修方法。
2. 案例分析法：分析实际故障案例，提高学生分析问题和解决问题的能力。
3. 实操演示法：演示机床电气控制系统的安装与调试，增强学生的实践操作能力。
4. 小组讨论法：分组讨论故障案例，培养学生的团队合作意识。
四、教学资源1. 教材：《机床电气控制》2. 课件：机床电气控制基本概念、原理、结构和维修方法3. 视频资源：机床电气控制系统的安装与调试实操演示4. 故障案例：提供一批实际故障案例供学生分析五、教学评价1. 平时成绩：考察学生的出勤、课堂表现和作业完成情况。
2. 实操考核：评估学生在实操过程中的操作技能和解决问题的能力。
3. 故障分析报告：评估学生对故障案例的分析能力和维修水平。
4. 期末考试：考察学生对机床电气控制基本概念、原理和结构的掌握程度。
六、教学安排1. 课时：共计32课时，包括理论教学和实践教学。
2. 教学计划：第1-8课时：讲解机床电气控制的基本概念和组成第9-16课时：介绍机床电气控制元件的作用和应用第17-24课时：分析机床电气控制电路的结构和功能第25-32课时：讲授机床电气控制系统的故障分析与维修方法，并进行实操演示七、教学重点与难点1. 教学重点：机床电气控制的基本概念和组成机床电气控制元件的作用和应用机床电气控制电路的结构和功能机床电气控制系统的故障分析与维修方法2. 教学难点：机床电气控制电路的分析与设计机床电气控制系统的故障诊断与维修技巧八、教学过程1. 导入：通过引入实际案例，引发学生对机床电气控制系统的兴趣。
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。
《数控机床故障诊断及维修》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 (1)一、学习领域描述 (1)二、学习目标设计 (4)（一）学习对象分析 (4)（二）学习目标设计 (4)三、课程内容设计 (7)（一）学习内容结构设计 (7)（二）学习情境（或“项目、教学单元”）内容与要求设计 (8)四、课程教学策略设计 (13)五、课程教学进度设计 (19)六、课程学业评价考核设计 (22)七、课程实施条件设计 (22)第二部分课程教学单元设计 (23)学习情境一：维修前技术准备 (23)学习情境二：数控系统黑屏故障维修 (27)学习情境三：数控机床机床一直急停故障维修 (31)学习情境四：数控机床回零故障维修 (35)学习情境五：数控机床主轴运行故障维修 (39)学习情境六：数控机床进给轴不动故障维修 (43)学习情境七：数控车床刀架不转位故障维修 (47)学习情境八：数控车床换刀不成功故障维修 (51)第一部分课程设计一、学习领域描述工作任务描述通过社会调研，企业所需数控设备应用与维护人才岗位(群)分为以下几个部分：数控设备的操作人员、数控设备的装调人员、数控设备的维护人员、数控机床故障的排除人员以及其他工作岗位。
针对不同的岗位群，这些核心岗位群对应的职业能力有：数控机床的操作、维护；数控机床的安装、检测、验收；数控机床的常见故障诊断与排除；普通设备的数控化改造。
根据专业核心能力，数控机床的日常维护；数控机床的安装、调试与检测；数控机床的故障诊断与排除构成了本课程的核心培养目标。
按照从岗位分析→确定典型工作任务→明确能力目标→归纳学习领域→设计与实施学习情境的思路进行课程开发。
用咨询、计划、决策、实施、检查和评估六步法进行课程设计。
咨询：到学生就业多的企业调研（2-3个），与企业专家、现场工程师、维修技师和维修工人一起座谈，确定典型工作任务。
计划：根据典型工作任务设计教学情境，遵循由浅入深，螺旋上升的原则。
决策：由专业指导委员会对计划进行评估，提出修改意见。
数控机床电气系统的故障诊断与维修
数控机床电气系统的故障诊断与维修1. 引言1.1 数控机床电气系统的故障诊断与维修数：208引言：数控机床电气系统作为数控机床的重要组成部分之一，承担着控制和驱动机床运动的关键任务。
在数控机床的运行过程中，电气系统往往会出现各种故障，影响机床的正常操作和生产效率。
对数控机床电气系统的故障诊断与维修具有重要的意义。
为了提高数控机床电气系统的故障诊断与维修效率，必须深入了解常见的电气故障类型，掌握有效的故障诊断流程，熟练运用各种故障检测工具，掌握有效的故障维修技巧，并采取有效的故障预防措施。
2. 正文2.1 常见的数控机床电气故障1. 电路短路：电路短路是指电流在不经过负载的情况下通过电路中的两点之间直接传导，导致电路异常工作或直接损坏元器件的现象。
电路短路可能由于电线老化、接线不当或元器件故障等原因引起。
2. 电压不稳：电压不稳是指电源输入的电压波动较大，无法满足数控机床电气系统的正常工作需要。
电压不稳可能导致设备运行不稳定、电器元件损坏甚至影响整个生产过程。
3. 过载：过载是指电路中负载电流超过元器件或导线额定电流的情况。
过载可能导致设备过热、电子元件烧毁，严重时还会引起火灾等问题。
4. 接地故障：接地故障是指设备或线路中出现接地短路或接地断路的问题。
接地故障可能会引起电流异常、设备损坏，甚至影响操作人员的安全。
5. 元件老化：随着数控机床使用时间的增长，部分电气元件会出现老化，如电容、电阻等元件的值发生变化或损坏，导致电路异常工作或故障。
以上是常见的数控机床电气故障，针对这些问题需要及时进行诊断和维修，以保障设备的正常运行。
2.2 故障诊断流程故障诊断流程是数控机床电气系统维修中非常重要的一环，正确的诊断流程可以有效地缩短故障处理时间，提高维修效率。
下面是数控机床电气系统故障诊断的一般流程：1. 收集信息：首先要了解故障发生的具体情况，包括故障现象、发生时间、工作环境等信息。
还要查看相关的设备手册、电路图等资料。
维修电工与实训常用机床电气控制操作教案
任务五 卧式镗床电气故障处理
基础知识
➢知识链接1 卧式镗床的主要结构和运动形式 ➢知识链接2 卧式镗床的电气控制要求 ➢知识链接3 卧式镗床电气原理图识读 ➢知识链接4 卧式镗床电气故障处理方法
任务五 卧式镗床电气故障处理
任务二 平面磨床电气故障处理
知识拓展
长短接法
任务三 摇臂钻床电气故障处理
情景模拟
今天，小任的任务是维修Z37摇臂钻床。这台 钻床的故障是摇臂升降后不能停车。为了让小任 学到更多的技能，师傅建议小任换种方法试试。 这次小任用的电压法，你说小任能成功吗？
你想知道小任是如何处理摇臂钻床电气故障 的吗？让我们一起来学一学，做一做！
任务二 平面磨床电气故障处理
情景模拟
今天，小任的任务是维修M7130平面磨床。这 台磨床的故障是液压泵电动机不能启动。因为有 了维修CA6140普通车床的经验，小任很快修复 了故障。小任又一次成功了。
你想知道小任是如何处理平面磨床电气故障的 吗？让我们一起来学一学，做一做！
任务二 平面磨床电气故障处理
任务一 普通车床电气故障处理
情景模拟
从这周开始，小任和师傅调到了机修车间。 今天维修CA6140型普通车床，这台车床的故障 是主轴电动机不能启动。在师傅指导下，小任用 短接法修复了故障，CA6140普通车床又可以启 动了。
你想知道小任是如何处理普通车床电气故障 的吗？让我们一起来学一学，做一做！
任务一 普通车床电气故障处理
（1）砂轮电动机一般选用笼型电动机，完成磨床的主运动。 对砂轮电动机没有调速要求，也不需要反转，可直接启动。
（2）平面磨床需要一台液压泵电动机驱动液压泵。对液压 泵电动机也没有调速、反转要求，可直接启动。
典型机床电气诊断与维修教材课件6-1
知识引导
知识引导
从图6-1-2急停硬件原理图中，我们还可以看出，当机床 碰上行程开关后，机床出现急停报警，将无法运行。此时 ，可通过按下超程解除按钮SB1来复位急停报警。使机床 沿着超程进给轴的反方向运行，从而离开行程开关。
知识引导
• 二．急停功能PMC处理
• 数控机床要实现急停功能，首先需要硬件电路，如图6-1-5 所示。此外还需要PMC程序进行处理,如图6-1-3所示。硬 件上，虽然X8.4信号为1，但真正要让机床无急停报警， 还要取决于G8.4是否为1，G8.4信号时FANUC数控系统内 部定义的急停信号，低电平有效,符号表示为*ESP。
任务实施
• 一．准备工作 • 1.设备：配置FANUC 0i 系统的CK6150数控车床或者具有
相似功能的实验台。
• 2.工具：万用表、螺丝刀、压线钳等工具。 • 3.情境导入：数控车床出现急停报警且复位按钮按下时也
不能解除故障。
• 4.任务确定：根据急停报警产生原理，结合CK6150电气 原理图，完成急停故障诊断与排除。
• X8.4信号为1时，对应的PMC程序G8.4信号为1，则表明数 控系统处于正常运行状态，反之，G8.4信号为0，数控系 统则处于急停报警状态,如图6-1-3所示。
知识引导
知识引导
在βiSVM伺服放大器侧，CX30为急停信号控制接口，如图 6-1-4，当急停线圈KA1断电时，KA1触点断开，KA1触点 接CX30的管脚1、3.当CX30管脚1、3处于断开状态时，伺 服放大器处于急停状态，伺服放大器接口CX29断开， CX29可用来控制伺服放大器外部电源输入。
任务实施
• （1）依次按[system]、[PMCMNT]、[信号]，进入PMC维修 菜单，该菜单显示PMC信号状态的监控、跟踪、PMC数据 显示/编辑等与PMC的维护相关的画面。
《机床电气故障诊断与维修》课程标准
《机床电气故障诊断与维修》课程教学标准【课程名称】机床电气故障诊断与维修【课程代码】C2-2-5【适用专业】机电一体化技术、机械制造与自动化【学时数】64【学分数】4【开设时间】第4学期一、课程概述《机床电气故障诊断与维修》是机电一体化专业与机械制造与自动化的专业技能核心课程，是针对机电设备维修人员所从事的电气故障诊断、维修调试等典型工作任务进行分析后，归纳总结出来其所需要的常用电气基础理论、电气故障诊断、电气维修调试技能而设置的学习领域。
本课程的学习情境是依据以工作过程为导向，以典型工作任务为基点，综合理论知识、操作技能和职业素养为一体的思路设计。
使学生熟悉机床的运动形式与控制要求，会分析机床电气的组成和工作原理、数控系统的电气控制原理，会诊断维修常见故障、掌握相关电气工具的使用和技能方法，培养学生分析生产实际问题和解决实际问题的能力。
通过5个典型任务完成本课程的学习。
不但能够培养学生扎实够用的机床电气基础理论知识和专业理论知识、机床设备电气故障诊断与维修的专业能力，还能够全面培养其团队合作、沟通表达、工作责任心、职业规范与职业道德等综合素质，使学生通过学习的过程掌握工作岗位所需要的各项技能和相关专业知识。
二、培养目标本课程的课程目标主要来源于三个方面：（1）机电一体化与机械制造与自动化专业典型岗位职业能力要求即：基本电工工具的使用，基本仪表的使用，基本电路图的知读，基本电路故障的判断，基本机床的检修。
（2）后续课程要求即：应用课程基本技能与知识，可以独立完成基本控制电路的故障检修，可以独立检修简单的机床电气故障，并根据故障编写检修方案；如机电一体化与机械制造与自动化专业后续课程有《技能综合实训》、都需要运用本课程的基本知识与技能。
（3）毕业设计与技能抽查的要求：为提升学生的毕业设计质量，必须夯实学生的基本电路检修及基本机床电气故障诊断与维修能力等。
1．方法能力目标（1）自主学习获取信息的能力，决策与规划的能力，自我控制与管理的能力，评价执行结果的能力。
典型机床电气诊断与维修教案6-3
江苏省常熟中等专业学校《典型机床电气故障诊断与维修》理实一体化教案项目名称CK6150数控车床典型故障与维修任务名称刀架故障诊断与维修课时分配 2 理论课时 1 实践课时 1 授课班级12高职2 教学目标 1.掌握刀架电气回路工作原理；2.熟练使用常规检修工具进行刀架故障检测；3.针对机床无法换刀现象，能准确分析故障原因,并进行排除。
4.读懂简单的刀架PMC程序，并能进行简单的修改。
重点、难点重点掌握刀架电气回路工作原理。
难点针对机床无法换刀现象，能准确分析故障原因,并进行排除。
教学方法与手段教学方法：以项目教学法为主，灵活运用“情景导入”“案例分析”“任务驱动”“实验演示”等多种教学方法，引导学生主动参与，积极思考，通过自主探究、合作学习、角色扮演等方式，将教学过程转化成为学生探求新知掌握新知的过程关的。
教学手段：多媒体教学，PPT，网络资源、机电一体化实训平台、GXworks2 教学评价以小组为单位进行成果验收，填写评价反馈表。
教师进行点评，强调正确做法，完成知识的内化。
教学过程教学内容学生活动教师活动知识引导图6-3-2 CK6150数控车床方刀架表6-3-1 故障排除过程记录步骤具体操作方法检测结果数控车床为了能在工件一次装夹中完成多个工步，缩短辅助时间，减少工件因多次安装引起的误差，都带有刀架系统。
数控车床的刀架是机床的重要组成部分，用于安装和夹持刀具。
它的结构和性能直接影响机床的切削性能和切削效率。
电动刀架作为数控车床的重要配置,在机床运行工作中起着至关重要的作用,一旦出现故障很可能使工件报废,甚至造成卡盘与刀架碰撞的事故,而且刀架故障在数控车床故障中占有很大的比例，常常包括电气方面、机械方面以及液压方面的问题。
要及时快速排除数控机床的刀架故障，维修人员首先必须熟练掌握刀架的结构、工作原理和控制流程，针对故障现象作出准确的判断；其次要能够读懂机床使用企业提供的资料信息，包括参数、梯形图以及电气原理图等等；同时能够利用系统的状态显示功能监测刀架的运行状态，掌握常用检测仪器和工具的使用方法，结合刀架换刀机构动作状态确定故障点。
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江苏省常熟中等专业学校
《典型机床电气故障诊断与维修》理实一体化教案
图6-1-2 急停硬件原理图
如图6-1-2所示，数控车床进给轴X轴、Z轴行程开关分别对应+X、-X、+Z、-Z.急停按钮与每个进给轴的行程开关串联。
当没有按急停按钮或进给轴运动没有碰到行程开关时，KA1继电器线圈吸合，对应的KA1常开触点闭合。
因此，对应的I/O单元ESP信号X8.4为1，同时，βiSVM伺服放大器接口CX30闭合。
X8.4信号为1时，对应的PMC程序G8.4信号为1，则表明数控系统处于正常运行状态，反之，G8.4信号为0，数控系统则处于急停报警状态,如图6-1-3所示。
图6-1-3 急停报警状态
在βiSVM伺服放大器侧，CX30为急停信号控制接口，如图6-1-4，当急停线圈KA1断电时，KA1触点断开，KA1触点接CX30的管脚1、3.当CX30管脚1、3处于断开状态时，伺服放大器处于急停状态，伺服放大器接口CX29断开，CX29可用来控制伺服放大器外部电源输入。
图6-1-4伺服放大器急停接口
从图6-1-2急停硬件原理图中，我们还可以看出，当机床碰上行程开关后，机床出现急停报警，将无法运行。
此时，可通过按下超程解除按钮SB1来复位急停报警。
使机床沿着超程进给轴的反方向运行，从而离开行程开关。
二．急停功能PMC处理
数控机床要实现急停功能，首先需要硬件电路，如图6-1-5所示。
此外还需要PMC程序进行处理,如图6-1-3所示。
硬件上，虽然X8.4信号为1，但真正要让机床无急停报警，还要取决于G8.4是否为1，G8.4信号时FANUC数控系统内部定义的急停信号，低电平有效,符号表示为*ESP。
当PMC程序中G8.4信号为0时，系统处于急停报警状态。
所以，在实际机床的维修过程中，我们首先要观察G8.4信号的状态。
图6-1-5 急停硬件电路
三．超程原理分析
数控机床超程开关可以使用上述与急停按钮串联的硬件保护，也可以利用数控系统提供的专门G信号来进行保护。
FANUC数控系统特定的超程信号地址为G114和G116,如表16-1-2所示。
其中,G114、G116均为低电平有效，例如：G114.0*+L1代表第1轴正方向，G116.0*-L1代表第1轴负方向。
超程PMC程序分析，如下图6-1-6所示。
任务实施
图6-1-6超程控制PMC程序
上图程序中X0003.4、X0008.0、X0003.5、X0008.1为+X、+Z、-X、-Z轴行程开关对应的输入信号。
机床运行在行程范围内时，G0114.0、G0114.1、G0116.0、G0116.1保持为1.当运行至行程极限时，碰到行程开关，对应G信号为0，此时，控制装置将执行下列动作：
1.在自动方式下，当G0114.0、G0116.0中若有信号为0，机床所有轴都减速停止，发出报警，如果正向超程，报警信息为“OT506轴正向超程（硬限位）”，如果负向超程，报警信息为“OT507轴负向超程（硬限位）”。
2.在超程报警出现后，即使该轴G信号由0恢复
了1，如果未按键，仍然无法使该轴向原方向移动。
说明：系统参数3004#5设置为1时，G0114.0、G0116.0信号将失效，超程功能将不起作用。
一．准备工作
1.设备：配置FANUC 0i 系统的CK6150数控车床
或者具有相似功能的实验台。
2.工具：万用表、螺丝刀、压线钳等工具。
3.情境导入：数控车床出现急停报警且复位按钮按下
时也不能解除故障。
4.任务确定：根据急停报警产生原理，结合CK6150
电气原理图，完成急停故障诊断与排除。
二．实施步骤
1. 确定检修范围
查阅CK6150机床电气原理图，找出急停回路控制原理图，如下图6-1-7、6-1-8、6-1-9所示，分析急停控制回路工作原理。
2.PMC信号检查
根据CNC、PMC、机床本体三者的关系，急停报警的排查首先从PMC程序开始，通过观察PMC信号的状态，判断故障的位置。
具体步骤如下：
（1）依次按[system]、[PMCMNT]、[信号]，进入PMC维修菜单，该菜单显示PMC信号状态的监控、跟踪、PMC数据显示/编辑等与PMC的维护相关的画面。
（2）输入G8.4，按面板下方软键[搜索]，光标跳跃到G8.4信号栏，观察G8.4信号状态。
G8.4为1表示正常；如为0，表示急停报警由软件引起。
（3）依次按[system]、[PMCLAD]、[梯形图]，查看急停PMC程序。
输入G8.4，按[搜索]，光标移动G8.4线圈，找出引起G8.4信号断开的原因。
根据以上操作步骤，查看信号状态，并完成下表6-1-4填写。
表6-1-4 PMC信号检修记录
步骤具体操作方
法
检测结果
3.急停电路检修
急停PMC信号检查完成后，如果PMC信号正常，系统还处于急停状态，接下来就开始排查硬件故障。
急停电路故障主要分布在继电器回路、I/O单元、伺服放大器3个部位。
具体排查顺序如下：
（1）检查急停控制回路
观察急停继电器状态，使用万用表检测继电器线圈，如下图6-1-10所示，看线圈电压是否为+24V，如果电压不正常，表明继电器线圈未得电或继电器损坏。
图6-1-10 急停控制回路
（2）检查I/O单元急停输入信号
使用万用表测量I/O单元X8.4输入信号，X8.4为FANUC 数控系统急停控制的专用输入信号。
检查X8.4输入电压是否为+24V，如下图6-1-11所示。
如果电压不正常，则表明输入信号线断线。
图6-1-11 I/O单元分线盘急停输入信号检测
（3）检查伺服放大器接口
伺服放大器接口CX4急停接口，CX4接口用于控制放大器在急停状态下的制动功能。
KA03触点连接CX4接口两管脚2和3.如下图6-1-12所示，当KA03继电器断电时，KA03触点断开，CX4断开，此时系统发生急停报警。
使用万用表检查CX4接口状态，如果断开，检查外围线路。
任务评价
图6-1-12 伺服放大器接口
根据上述操作步骤，完成下表6-1-5填写。
表6-1-5 硬件检修记录
步骤具体操作方
法
检测结果
课后作业1.叙述FANUC 0i 数控系统急停保护功能作用。
2.分析使用G114、G116信号处理超程功能的原理。
教学后记及改进。