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安徽机电职业技术学院

数控机床故障诊断与维修课程

教 案

课程编号： 教师姓名： 专业班级： 开课时间：

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教案填写要求

1.一门课程的教案应包括三个层面的设计：

（1）课程内容、教学基本要求、教学手段、教学方法设计等，主要解决本门课教什么、怎么教的问题

（2）各章节内容、教学方法、要求设计等，主要解决各章节教什么，怎么教；

（3）一次课教学内容、教学方法、要求设计等，主要解决一次课教什么、怎么教。

2.一次课的教案内容原则上应包括本次课的教学目的、教材分析、教学过程、教学后记等方面。其中教学目的是课堂教学活动围绕的中心和力求达到的目标。教材分析则要找出本次课的重、难点及关键，并确立突出重点、克服难点、抓住关键的方案；教学过程是教案的主体，要按引入新课、讲授、总结与巩固三方面详细设计；教学后记是教案执行情况的经验总结，目的在于改进和调整教案，为下一轮课讲授设计更加良好的教学方案。

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课 次 章 节 教学目的 1 课 型 课堂教学 项目一：子项目一 绪论 1.了解本课程的性质：本课程是一门非常重要的专业课。 2.理解数控机床故障维护诊断的目的、内容和特点。 3.了解数控机床诊断技术的发展。 4.了解数控机床故障维护诊断对人员的要求。 教学 1.数控机床维护诊断的主要内容。 重 点 2.以系统的观点对机床进行维护诊断。 教学 从机械电气两个方面去总结机床故障的可能原因。 难 点 教学 讲授法 方 法 授 课 班 级 授 课 日 期 相 关 素 材 教 具 挂 图 PPT （参考资料、指导学生阅读材料等） 教 学 后 记 1.通过介绍现在机床使用的范围越来越广，机床出现故障的可能性也越来越高，机床维修的难度也越来越大，告诉学生本课程的重要性。 2.阐述机床的重要性，并引导学生从系统的观点来掌握机床维修的特点，从而以理性的思维，规范的步骤去解决机床的故障。 3.以表格和图片、动画、短篇录像等教学方式来讲述机床维修的目的、内容和特点，让学生对所学内容记忆深刻。 我认为第一节课是至关重要的，必须要利用各种教学手段激发学生对本课程的学习兴趣，为后续教学打下良好的基础。 3

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教 学 过 程 ? 引言 本学期我们一起来学习数控机床的维修，当今工业化的步伐正在加快，现代化设备尤其是数控机床的应用也越来越普及，机床的维护和维修越来越重要，而机床的维护人才却很缺乏。 阐述现状，提出问题，展开本次课的教学，充分运用启发式教学，激发学生的学习热情和学习兴趣。 ? 教学内容正文 一、机床维修的重要性： 在现代化工业生产中，数控的人才需求:300万(由产品的质量、数量和新产品的开发周期越来越短决定）. 数控人才的分类：简单操作（流水线）、会编程会操作数控机床、数控调试工、数控维修工. 二. 本课程的学习任务、要求 1．熟悉数控机床维修的原则方法; 2．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; 3．熟悉数控机床的机械结构、调整方法; 4．掌握典型数控系统、伺服系统等的软硬件知识,具有对典型数控机床故障进行初步诊断及判断的能力。 三．数控故障诊断及维护的目的 1．目的：技术需要、市场需要、企业的效益需要。 2．数控机床的可靠性衡量指标：平均有效度A A=MTBF/（MTBF+MTTR） 4

其中：MTBF—平均无故障时间；MTTR—排除故障的修理时间。 3．数控机床维修的意义： (1).做好预防性维修,包含日常维护,尽量延长MTBF. (2).提高故障维修效率,尽快恢复使用,尽量缩短MTTR. 四．数控故障诊断及维护的内容 数控机床的故障主要分机械故障和电气故障。 1．机床本体的维护内容: (1).主轴箱的润滑和冷却； (2).导轨副和丝杠螺母副的间隙调整、润滑； (3).支承的预紧； (4).液压和气动装置的压力和流量调整。 2．电气系统的维护内容: (1).数控系统； (2).伺服系统； (3).强电柜及操作面板。 3．数控机床与电缆之间的接口： (1).驱动电路； (2).位置反馈电路； (3).电源及保护电路； (4).开／关信号连接电路。 五、数控故障诊断及维护的特点 1．数控机床故障诊断与维护的主要特点：高效率的自动化设备；处于生产的重要环节；故障复杂,难于排除。 2．数控设备使用寿命—故障频率曲线(浴盆曲线)：初始使用期；相对稳定运行

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期；寿命终了期。 3．数控机床属于技术密集型和知识密集型设备,从系统的基本观点和原理出发,考察研究对象,无论是机械或电气方面的问题,都要二者兼顾。 六、数控机床诊断技术的发展 1.通讯诊断(远程、海外诊断） 2.自修复系统 3.人工智能专家故障诊断系统 4.人工神经元网络(ANN)诊断 七．对数控维修人员的要求 1.知识面广 2.良好的系统的培训 3.良好的英语阅读能力 4.敢于实践，通过实践不断总结经验 5.敬业精神 6.持续的学习精神 ? 总结与巩固（小结、考核知识点、作业等） 1.通过讲解，使学生认识到机床维修的重要性，激发其学习兴趣。 2.通过讲解实例，让学生认识到机床维修的复杂性，涉及到机械和电气方面的很多知识，有一定的学习难度。而且要具备一定的实践知识，让学生有学习上的心理准备。 3.掌握机床维修的目的、内容和特点。

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课 次 章 节 教学目的 2 课 型 课堂教学 项目一：子项目二 数控机床的故障处理 子项目三 数控机床故障诊断的方法 子项目四 数控机床的抗干扰 1. 掌握故障的分类和常见故障处理的步骤。 2. 掌握常用的数控系统故障诊断方法。 3. 熟悉机床的常见干扰，并知道解决干扰的方法。 教学 重 点 教学 难 点 1.数控机床故障处理的步骤； 2.利用合适的故障处理方法去解决简单的系统故障问题。 3.掌握机床抗干扰的方法。 熟悉机床维修的基本方法，懂得对症下药。 教学 讲授法 方 法 授 课 班 级 授 课 日 期 相 关 素 材 教 具 挂 图 PPT （参考资料、指导学生阅读材料等） 教 学 后 记 1.了解机床故障发生的规律和基本分类，对出现的机床故障进行分门别类的处理，利用学到的故障处理方法，对症下药。 2.维护好机床，可以延长机床的使用寿命，做好对机床的日常维护尤为重要，从而引导学生树立正确的质量观念，对学生进行潜移默化的生产知识教育。 3．与学生互动，畅所欲言，分析机床发展的现状和发展方向。鼓励学生努力学习，帮助他们建立自信心，去发展机床工业。 7

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教 学 过 程 ? 引言 前一节课我们简单的了解了机床维护的特点和内容，已经对机床维修有了一定的认识，这节课我们共同来学习两个内容：1.数控机床的故障处理的方法、要点。2。数控机床的抗干扰。本次课我们将通进一步深入的学习，掌握机床维护维修的常用方法， ? 教学内容正文 子项目二 数控机床的故障处理 一. 故障的分类 （简单介绍） 1.按数控机床发生故障的部件分类： 主机故障，电气故障（分弱电故障和强电故障） 2.按数控机床发生的故障的性质分类： 系统故障，随机性故障：。 3.按报警发生后有无报警显示分类： 有报警显示的故障：（1）硬件报警显示的故障， （2）软件报警显示故障， 二、故障处理对策 除非出现影响设备或人身安全的紧急情况，不要立即切断机床的电源。应保持故障现场。 如果按复位后，故障不能消失，从以下方面进行调查： ? 检查机床的运行状态 ? 检查加工程序及操作情况 ? 检查故障的出现率和重复性 ? 检查系统的输入电压

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? 检查环境状态 ? 外部因素 ? 检查运行情况 ? 检查机床状况 ? 检查接口情况 子项目三 数控机床故障诊断的方法 一、诊断步骤和要求 1.故障诊断 故障检测（确定有否故障） 故障判断（确定故障性质） 故障定位（确定故障部位） 2.故障诊断要求： ? 故障检测方法简便有效 ? 使用的诊断仪器少而实用 ? 故障诊断的所需的时间尽可能短 3.故障诊断原则： (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，。 二、常用故障诊断方法

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1.直观法（望闻问切） 2.CNC系统的自诊断功能 3.数据和状态检查：接口检查、参数检查 4.报警指示灯显示故障 5.备板置换法（替代法） 6.交换法 7.敲击法 8.测量比较法 总之,各种故障诊断方法各有特点，要根据故障现象的特点灵活的组合应用。 子项目四 数控机床的抗干扰 一.电磁波干扰 电火花、中、高频电加热设备的电源都会产生强烈的电磁波，通过空间传播被附近的数控系统所接受，如果能量足够就会干扰数控机床的正常工作。（远离这些设备） 二.供电线路干扰 ? 输入电压过压或欠压引起电源报警而停机 ? 电源波形畸变所引起错误信息会导致CPU停止运行 三.信号传输干扰 ? 串模干扰—干扰电压叠加在有用信号上. ? 共模干扰—干扰电压对二根或以上信号线的干扰大小相等、相位相同。 四.抗干扰措施 1.减少供电线路的干扰 2.减少机床控制中的干扰

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3.屏蔽技术（电磁、静电屏蔽） 信号线采用屏蔽线（铜质网状）、穿在铁质蛇皮管或铁管中关键元件或组件采用金属容器屏蔽。 4.保证“接地”良好 “接地”是数控机床安装中一项关键的抗干扰技术措施。电网的许多干扰都市通过“接地”对机床起作用的。 接地的要求:接地要可靠（接地电阻应小于100欧姆）、 接地线要粗（应大于电源线的截面积）。 ? 总结与巩固（小结、考核知识点、作业等） 1．本次课非常重要，讲解了解决机床故障的一般步骤，以后的教学都将按照这个步骤进行讲解，所以要帮助学生建立这样的概念。 2．机床的故障排除方法要因地制宜，本次课可简要介绍，要学生有初步印象，并掌握基本知识为以后的学习打下基础。 3．机床的干扰比较难讲，要注意方法，学生不是很懂，要注意方法。

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课 次 章 节 教学目的 3 课 型 实验教学 项目一 ：子项目五 数控机床故障诊断的常用仪器与技术资料 掌握常用仪器的使用方法及技术资料的查询 教学 万用表、示波器的使用 重 点 教学 万用表、示波器的使用 难 点 教学 讲授法 方 法 授 课 班 级 授 课 日 期 相 关 素 材 教 具 挂 图 PPT （参考资料、指导学生阅读材料等） 教 学 后 记 1．本次课的内容以学生动手为主，主要教会学生两个重要仪器电子万用表和示波器的使用，为以后的实训教学打下基础。 2．学生对示波器的使用较为陌生，淡化理论，教会其正常使用即可。 12

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教 学 过 程 ? 引言 同学们，我们今天进行实验教学，今天我们要学会使用万用表和示波器。 ? 教学内容正文 子项目五 数控机床故障诊断的常用仪器与技术资料 一、诊断常用的仪器仪表及工具 1.仪器仪表 ? 万用表—可测电阻、交直流电压、电流； ? 相序表—可检查直流驱动装置输入电流的相序； ? 示波器—检查信号波形； ? 钳形电流表—不断线检测电流； ? 振动检测仪—可测机床振动情况； ? 检脉冲发生笔与逻辑测试笔—检测输出电平,以判别其功能正常与否. 2. 工具 “+”、“一”螺丝刀、钳子、镊子、烙铁等. 二、诊断用技术资料 ? 数控机床电气使用说明书 ? 数控机床电气原理图 ? 数控机床电气连接图 ? 数控机床结构简图 ? 数控机床参数表 ? 数控机床PLC控制程序 ? 数控系统操作手册 ? 数控系统编程手册

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? 数控系统安装与维修手册 实验目的：学会使用电子万用表和示波器。 实验装置：电子万用表、示波器 实验项目： 1、电子万用表的使用 1）、学会交、直流电压测量 2）、学会电阻测量 3）、学会频率测量 4）、学会通断测试 以上项目均在数控实训台上操作，要求测出机床工作时的各部分工作电压、部分器件电阻、交流电的工作频率、某线路的通断测试等。 2、示波器的使用 通过示波器的使用，测量机床实训台工作时光栅、光电脉冲编码器的波形图。 实验小结： 1．记录实验中测得的数据，并描绘出波形。 2．总结万用表和示波器的使用方法和注意事项。 ? 总结与巩固（小结、考核知识点、作业等） 1．仪器的使用本次课的关键。尽管操作难度不大，但部分学生仍需加强电类基础课程的学习。 2．作业：完成实验报告。

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课 次 章 节 教学目的 4 课 型 课堂教学 项目二：数控机床的维护 1．理解机床维护的重要性。 2．掌握机床点检的内容、意义、方法。 3．知道“5S”管理的内容、方法。 4．掌握机床日常维护的要点。 教学 1．机床点检的内容、意义、方法 重 点 2．“5S”管理 教学 点检的内容、方法；“5S”管理的意义 难 点 教学 讲授法 方 法 授 课 班 级 授 课 日 期 相 关 素 材 教 具 挂 图 PPT （参考资料、指导学生阅读材料等） 教 学 后 记 1．本次课内容为后面的现场教学和综合实训项目作准备，重点是让学生弄清楚机床日常维护的重要性。 2．管理才能出效益。现在工厂非常重视管理，给学生灌输先进的管理理念也非常重要，同时辅助以实例，效果很明显。 15

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教 学 过 程 ? 引言 同学们，我们今天开始单元二的学习－数控机床的维护。把机床维护好也十分地重要。 ? 教学内容正文 项目二：数控机床的维护 一. 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 （图表讲解，列举实例） 1.专职点检—重点设备、部位—设备部门 2.日常点检—一般设备的检查及维护—车间 3.生产点检—开机前检查、润滑、日常清洁、紧固等工作—操作者 二．“5S”管理 三．数控系统的日常维护 1.机床电气柜的散热通风； 2.尽量少开少开电气控制柜门； 3.纸带阅读机的定期维护； 4.支持电池的定期更换； 5.备用电路板的定期通电； 6.数控系统长期不用时的保养—经常通电。 ? 总结与巩固（小结、考核知识点、作业等） 1.介绍机床点检的目的和内容。 2.好好的维护好机床，会大幅度提高机床的使用寿命，增强管理意识，灌输“5S”质量管理体系内容，课后去寻找“5S”管理的实例。

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课 次 章 节 教学目的 5 课 型 现场教学 项目二：数控机床的维护 通过实地参观，了解管理的重要意义。 教学 “5S”管理 重 点 教学 “5S”管理 难 点 教学 讲练一体教学法 方 法 授 课 班 级 授 课 日 期 相 关 素 材 教 具 挂 图 PPT （参考资料、指导学生阅读材料等） 教 学 后 记 1．我系建有国家数控实训基地，运行已有近两年的时间，无论是管理还是设备的维护、使用上都非常接近与现场，利用已有的实训条件，帮助学生建立管理意识，显得更为重要。 2．通过实地参观，可以鼓励学生从中发现问题，并提出改进措施。 17

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教 学 过 程 ? 引言 同学们，我们今天来到我系的国家级数控实训基地进行参观，学习“5s”管理，并欢迎大家提出意见和改进措施。 ? 教学内容正文 项目二：数控机床的维护 参观内容：我系数控实训楼一楼、二楼的数控实训车间。 参观方式：通过教师和实验员的讲解，把我系的数控实训楼的设备的使用、维护、管理等介绍给学生。 课后作业：写出1000字左右的实习感受，并提出意见和政改措施。 ? 总结与巩固（小结、考核知识点、作业等） 1.现场教学结合实训环境效果较好。 2.课后作业：写出1000字左右的实习感受，并提出意见和政改措施。

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课 次 章 节 教学目的 6 课 型 实训教学 综合项目实训：数控机床的点检 1．掌握机床点检的内容。 2．掌握机床点检的方法。 3．树立数控机床维护的意识。 教学 机床点检的内容和方法 重 点 教学 机床点检的内容和方法 难 点 教学 案例教学法 方 法 授 课 班 级 授 课 日 期 相 关 素 材 教 具 挂 图 PPT （参考资料、指导学生阅读材料等） 教 学 后 记 1．本次课通过数控车床和加工中心，并将机床的点检卡发给学生，让其填写。 2．通过点检卡的填写，可以让学生掌握机床维护的基本步骤和方法，通过“过程导向”的教学方法，实施效果较好。 3．最后再让学生讨论今天的点检内容以及注意事项，达到一个较好的教学效果。 19

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教 学 过 程 ? 引言 同学们，我们对我系的数控车床和加工中心进行点检。 ? 教学内容正文 实训项目：数控机床的点检 实训目的：掌握机床点检的内容、方法。 实训装置：CK6132车床、NNC-R1AD加工中心实训台 实训内容：参见点检卡 讨论：讨论点检中遇到的问题，并交换检查结果。 方案实施：1、以组为单位，每组学生以2－3人为宜，轮换对数控车、加工中心进行点检。 2、每台机床旁边每次控制在3－4组左右。 3、每次点检不超过20分钟。 ? 总结与巩固（小结、考核知识点、作业等） 1.机床点检卡。 2.课后作业：完成实训报告和点检卡。

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课 次 章 节 7．8．9 课 型 实训教学 项目三：数控机床的精度及性能检验 综合项目实训一：数控机床的几何精度检验 教学目的 1.了解机床几何精度的概念 2.理解影响机床加工精度的参数 3.掌握机床精度检测的方法 教学 1．理解影响机床加工精度的参数。 重 点 2．掌握机床精度检测的内容。 教学 掌握机床精度检测的方法 难 点 教学 实训教学法、导入法、案例教学法 方 法 授 课 班 级 授 课 日 期 相 关 素 材 教 具 挂 图 PPT、实物 （参考资料、指导学生阅读材料等） 教 学 后 记 1.机床的本身精度对机床加工是非常重要的，本节课应理论联系实际，就决议下问题：机床精度验收的内容及方法（理论、实际）；机床精度验收的意义。 2.精度检测的内容非常多，一个一个详细地讲解既十分繁琐，教学效果也很差，选择重点性的讲解，讲解精度检测的方法，从实践出发，把动手和录像结合起来，让学生有实际的认识。 21

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教 学 过 程 ? 引言 同学们，引起机床加工误差得因素有哪些呢？（提问）其中机床本身得精度是非常重要的因素。那么具体机床精度又包括哪些内容呢，又该如何检测呢？ ? 教学内容正文 一. 几何精度检验 1．几何精度检验的概念： 又称静态精度检验，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。 2．检测条件 (1)必须在地基及地脚螺栓固定在混凝土上完全固化后才能进行; (2)应在精调后一气呵成的完成检测; (3)应尽可能的消除检测器具和检测方法的误差; (4)应在机床稍有预热的状态下进行. 3．检测工具 常用的检测工具有精密水平仪、精密方箱、直角尺、平尺、平行光管、千分表、测微仪及高精度主轴心棒等。检测工具的精度必须比所测的几何精度高一个等级。 (一)卧式加工中心几何精度检验 （图表讲解和小录像演示） 1) X、Y、Z坐标轴的相互垂直度。 2) 工作台面的平行度。 3) X、Z轴移动时工作台面的平行度。 4) 主轴回转轴线对工作台面的平行度。 5) 主轴在z轴方向移动的直线度。 6) Z轴移动时工作台边界与定位基准面的平行度。

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7) 主轴轴向及孔径跳动。 8) 回转工作台精度。 (二)卧式数控车床几何精度检验（简单介绍，并与卧式加工中心做简单比较） 斜床身、带转盘刀架的卧式数控车床，其几何精度检测内容和方法 二．对CK6132型机床进行几何精度检验 实训目的：机床几何精度的检验 实训装置：CK6132型车床、相关检测工具 实训内容：检测机床几何精度（根据实验条件进行更新，具体请参照实训报告） 实训小结：完成实训报告。 ? 总结与巩固（小结、考核知识点、作业等） 1.总结机床精度检测的内容方法，知识点多，检测方法的掌握尤其困难，要善于利用多媒体的教学手段，多放些小录像，增加学生的实践认识。尽可能得掌握本次课得内容。 2.掌握机床精度验收的一般方法。掌握数控机床精度验收的基本内容。 3作业：完成实训报告

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课 次 章 节 10 课 型 实训教学 项目三：数控机床的精度及性能检验 综合项目实训二：数控机床的定位精度检验 教学目的 1.了解机床定位精度、切削精度的概念 2.理解影响机床加工精度的参数 3.掌握机床精度检测的方法 教学 1．理解影响机床加工精度的参数。 重 点 2．掌握机床精度检测的内容。 教学 掌握机床精度检测的方法 难 点 教学 实训教学法、导入法、案例教学法 方 法 授 课 班 级 授 课 日 期 相 关 素 材 教 具 挂 图 PPT、实物 （参考资料、指导学生阅读材料等） 教 学 后 记 1.机床的本身精度对机床加工是非常重要的，本节课应理论联系实际，就决议下问题：机床精度验收的内容及方法（理论、实际）；机床精度验收的意义。 2.精度检测的内容非常多，一个一个详细地讲解既十分繁琐，教学效果也很差，选择重点性的讲解，讲解精度检测的方法，从实践出发，把动手和录像结合起来，让学生有实际的认识。 24

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教 学 过 程 ? 引言 同学们，上次课我们已经对机床的几何精度进行了检验，本次课我们将对机床的定位精度进行检验。 ? 教学内容正文 一、定位精度的检验（图表讲解和小录像演示） 1．直线运动定位精度 2．直线运动重复定位精度 3．直线运动的原点复归精度 4．直线运动失动量 5．回转工作台的定位精度 6．回转工作台的重复分度精度 7．数控回转工作台的失动量 8．回转工作台的原点复归精度 二、切削精度检验 数控机床切削精度检验，又称动态精度检验，是在切削加工条件下，对机床几何精度和定位精度的一项综合考核。切削精度检验可分单项加工精度检验和加工一个标准的综合性试件精度检验两种。 (一)加工中心切削精度 1．镗孔精度 2．镗孔的同轴度 3．镗孔的孔距精度和孔径分散度 4．直线铣削精度 5．斜线铣削精度

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6．圆弧铣削精度 7．过载重切削 (二)数控卧式车床的车削精度 对于数控卧式车床，单项加工精度有：外圆车削、端面车削和螺纹切削。 1．外圆车削 2．端面车削 3．螺纹切削 4．综合试件切削 三．对CK6132型机床进行定位精度检验 实训目的：机床定位精度的检验 实训装置：CK6132型车床、相关检测工具 实训内容：检测机床定位精度（根据实验条件进行更新，具体请参照实训报告） 实训小结：完成实训报告。 ? 总结与巩固（小结、考核知识点、作业等） 1.总结机床精度检测的内容方法，知识点多，检测方法的掌握尤其困难，要善于利用多媒体的教学手段，多放些小录像，增加学生的实践认识。尽可能得掌握本次课得内容。 2.掌握机床精度验收的一般方法。掌握数控机床精度验收的基本内容。 3完成实训报告

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课 次 章 节 教学目的 11 课 型 实训教学 项目三：数控机床的精度及性能检验 综合项目实训三：数控机床的性能检验 1.理解数控机床验收的知识、验收内容。 2.了解数控机床安装的知识及一般步骤。 3.了解数控机床安装调试内容：初就位组装、系统的联接和调整、 4.通电试车、机床精度和功能调试、机床的试运行。 教学 1.数控机床安装调试的内容 重 点 2.机床性能检验的内容、方法 教学 机床性能检验的内容、方法 难 点 教学 讲授法、案例教学法 方 法 授 课 班 级 授 课 日 期 相 关 素 材 教 具 挂 图 PPT、实物 （参考资料、指导学生阅读材料等） 教 学 后 记 本节课内容是上次课—机床精度检测的一个延续。讲解时注意和上次课的联系，不断强化精度检测的内容和方法，使之成为一个体系。讲解时要注意学生的接收程度，有侧重点的讲解并注意用启发式的教学方法引导学生。 27

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教 学 过 程 ? 引言 上次课，我们分析了机床精度检测的内容和方法，我们首先来回顾一下（提问），那么，数控机床的整体验收又该如何呢？这就是我们这次课的内容。 ? 教学内容正文 实训项目三：数控机床性能检验 数控机床性能和数控功能直接反映了数控机床各个性能指标，它们的好坏将影响到机床运行的可靠性和正确性，对此方面的检验要全面、细致。 一. 机床性能 (一)主轴性能 1．手动操作2．手动数据输入方式(MDI)3．主轴准停 (二)进给性能 1．手动操作2．用手动数据输入方式(MDI)3．软硬限位4．回原点 (三)自动换刀(ATC)性能 1．手动和自动操作2．刀具交换时间 (四)机床噪声 (五)润滑装置 (六)气、液装置 (七)附属装置 二．进行实训，完成数控机床性能检验卡 ? 总结与巩固（小结、考核知识点、作业等） 1.数控机床的验收内容很多，理论性和实践性都很强。完全掌握非常困难，要和后面的精度检测的实验联系起来，用实践来巩固。 2.课外作业：完成实训报告。

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课 次 章 节 教学目的 12 课 型 实训教学 项目三：数控机床的精度及性能检验 综合项目实训四：数控功能检验 理解数控功能检验的内容、方法。 教学 数控功能检验的内容、方法 重 点 教学 数控功能检验的内容、方法 难 点 教学 讲授法、案例教学法 方 法 授 课 班 级 授 课 日 期 相 关 素 材 教 具 挂 图 PPT、实物 （参考资料、指导学生阅读材料等） 教 学 后 记 本节课内容是上次课—机床精度检测的一个延续。讲解时注意和上次课的联系，不断强化精度检测的内容和方法，使之成为一个体系。讲解时要注意学生的接收程度，有侧重点的讲解并注意用启发式的教学方法引导学生。 29

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教 学 过 程 ? 引言 上次课，我们分析了机床精度检测的内容和方法，我们首先来回顾一下（提问），那么，数控机床的整体验收又该如何呢？这就是我们这次课的内容。 ? 教学内容正文 实训项目四：数控功能检验 数控机床性能和数控功能直接反映了数控机床各个性能指标，它们的好坏将影响到机床运行的可靠性和正确性，对此方面的检验要全面、细致。 一、数控功能 1．运动指令功能 2．准备指令功能 3．操作功能 4．CRT显示功能 二、连续空载运行 数控机床出厂前，一般都要经过96h的自动连续运行，用户在调整验收时，只要做8～16h的自动连续运行就可以了。一般来说，机床8h连续运行不出故障，表明其可靠性已达到一定水平。 三．完成实训报告 ? 总结与巩固（小结、考核知识点、作业等） 1.数控机床的验收内容很多，理论性和实践性都很强。完全掌握非常困难，要和后面的精度检测的实验联系起来，用实践来巩固。 2.熟悉机床验收的步骤和方法。

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课 次 章 节 教学目的 13 课 型 课堂教学 项目四：子项目一 数控机床主传动链的故障诊断 1.理解数控机床机械系统结构的组成。， 2.理解数控机床机械系统结构特点。 3.掌握机械系统的故障诊断方法。 4.掌握主轴部件的维修。 1.机械故障诊断方法的使用。 2.主轴部件的重点部位的维护、维修。 教学 重 点 教学 难 点 1.读图 2.主轴常见故障的解决 教学 讲授法 方 法 授 课 班 级 授 课 日 期 相 关 素 材 教 具 挂 图 PPT （参考资料、指导学生阅读材料等） 教 学 后 记 判断机床的机械故障需要方法，掌握一定的方法和必要的步骤是十分必要的。熟悉常用的机械诊断仪器。主轴部件是机床中易损坏的部件之一，从主轴的组成入手，搞清楚其需要重点维护的部位。弄懂常见故障的排除。 31

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教 学 过 程 ? 引言 数控机床总体上分为机械和电气两大部分，请同学们谈谈对机床机械部分的认识（简单的互动讨论）。我们进入到本章的学习，学习机床机械故障的排除。 ? 教学内容正文 子项目一：数控机床主传动链的故障诊断 主轴部件应具有与本机床工作性能相适应的高回转精度、刚度、抗振性、耐磨性和低的温升；在结构上必须能解决刀具和工件的装夹、轴承的装配、轴承间隙调整和润滑密封等问题。 数控机床的主轴部件一般包括主轴、主轴轴承和传动件等。对于加工中心，主轴部件还包括刀具自动夹紧装置、主轴准停装置和主轴孔的切屑消除装置。 主轴轴承的配置形式 数控机床主轴轴承主要有以下几种配置形式： （1）前支承采用双列短圆柱滚子轴承和60度角接触双列向心推力球轴承，后支承采用向心推力球轴承，如图2-30（a）所示。 （2）前支承采用高精度双列向心推力球轴承，如图2-30（b）所示。 （3）前支承采用双列圆锥滚子轴承，后支承采用单列圆锥滚子轴承，如图2-30（c）所示。 一、维护特点 1、主轴润滑 （1）油气润滑方（2）喷注润滑方式

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2、防泄漏（如图所示） 3、刀夹装置 7：24大锥度锥柄 二、主传动链的维护 1、熟悉主传动链的结构、性能参数； 2、注意主轴油箱温度和油量； 3、住传动链出现故障，应立即停机排除故障； 4、防止皮带打滑造成的丢失现象； 5、定期观察液压系统的压力表； 6、注意保持主轴与刀柄连接部位及刀柄的清洁； 7、每年清洗过滤器和更换液压泵滤油器； 8、每天检查主轴润滑恒温油箱，使油充足； 9、防止各种杂质进入油箱，保持油液清洁； 10、要及时调整主轴中液压缸活塞的位移量； 11、经常检查压缩空气气压，并调整到标准要求值。 三、主传动链的故障诊断（讲解重点，逐条分析，并加以实例） 1、主轴发热 轴承损伤或不洁；主轴前端盖与箱体压盖研伤；润滑油脂耗尽或油脂涂抹过多。 2、主轴噪声 缺少润滑、大小皮带平衡不佳；齿轮啮合间隙不均或齿轮损坏；传动轴损坏或弯曲。 3、润滑油泄漏 润滑油量过多；密封件是否破损；管件损坏。 4、刀具不能夹紧

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碟形弹簧位移量较小；刀夹弹簧上螺母是否松动。 5、刀具夹紧后不能松开 松刀弹簧压合过紧；液压缸压力和行程不够。 6、主轴在强力切削时停转 电动机与主轴连接的皮带过松；皮带表面有油、使用过久；摩擦离合器调整过松或磨损。 7、主轴没有润滑油循环或润滑不足 油泵转向不正确或间隙过大；吸油管没有插入油箱的油面以下；油管或滤油器堵塞；润滑油压力不足。 ? 总结与巩固（小结、考核知识点、作业等） 1.主轴是数控机床的主要部件，通过本节要抓住以下几点进行讲解： 结合基础课的理论，复习和掌握主轴的几种功能及结构。 2.通过将结掌握常见主轴故障的排除方法

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课 次 章 节 教学目的 14 课 型 实验教学 项目四 实验一 数控机床的主轴组件 掌握某加工中心的主轴组件的机械结构。 教学 某加工中心的主轴组件装配图的绘制 重 点 教学 某加工中心的主轴组件装配图的绘制 难 点 教学 讲练一体法 方 法 授 课 班 级 授 课 日 期 相 关 素 材 教 具 挂 图 PPT、仿真教学软件 （参考资料、指导学生阅读材料等） 教 学 后 记 1．本次课的内容主要通过主轴组件装配图的绘制掌握主轴组件的结构。 2．从学生的反映来看，学生的机械绘图能力较差，应加强机械基础课的基本功。 3．仿真教学环境给了学生足够的实训条件。 35

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教 学 过 程 ? 引言 同学们，我们今天进行实验教学，我们通过仿真教学环境来简单绘制某主轴组件的机械装配图。 ? 教学内容正文 实验目的：弄懂主轴组件的机械结构。 实验项目：绘制主轴组件的机械装配图，包括以下几个部分 1）、主轴支承结构 2）、主轴润滑结构 3）、主轴密封结构 4）、主轴刀具夹紧机构 以上内容需在两节课内完成，完成草图的绘制 实验小结： 1．整理草图，绘制较为完整的装配图。 2．讨论绘制中出现的问题。 ? 总结与巩固（小结、考核知识点、作业等） 1．本次课的内容主要考查学生的图纸绘制能力。 2．作业：完成机械装配图。 36

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课 次 章 节 教学目的 15 课 型 课堂教学 项目四：子项目二：数控机床进给传动链的故障诊断 滚珠丝杠螺母副和导轨副 1.理解机床滚珠丝扛副的结构特点 2.理解机床滚珠丝扛副的维修要点。 3.理解机床导轨副的结构特点 4.理解机床导轨副的维修要点。 1.机床进给部件的布置形式 2.进给部件各环节的联接形式 3.进给传动链中，消除间隙的方法、调试方法 1.读图 2.进给传动链中，消除间隙的方法、调试方法 教学 重 点 教学 难 点 教学 讲授法 方 法 授 课 班 级 授 课 日 期 相 关 素 材 教 具 挂 图 PPT （参考资料、指导学生阅读材料等） 教 学 后 记 机床的机械故障往往比较常见，也需要长时间的实践锻炼才能有一定的经验，读懂这些机械图是关键。恰恰目前学生读图的能力不足，复杂得装配图读不懂，讲解起来尤其费力。需要加强学生得读图能力，这是解决机械故障得基础。 37

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教 学 过 程 ? 引言 数控机床的进给传动链包括哪几个组成部分（提问），其中的重点是滚珠丝扛副和导轨副，这就是我们今天学习的内容。 ? 教学内容正文 （一） 滚珠丝杠螺母副 一、滚珠丝杠螺母副的维护（图表讲解） 1、轴向间隙的调整 2、支承轴承的定期检查 3、滚珠丝杠副的润滑 4、滚珠丝杠的防护 二、滚珠丝杠副的故障诊断（结合实例讲解） 1、滚珠丝杠副噪声 轴承的压盖压合情况不好；轴承可能破损；联轴器松动；丝杠润滑不良；滚珠有破损。 2、滚珠丝杠运动不灵活 轴向载荷过大；丝杠与导轨不平行；轴线与导轨不平行；丝杠弯曲变形。 3、滚珠丝杠副润滑状况不良 检查各滚珠丝杠副润滑 （二） 导 轨 副 一、导轨副的维护（图表讲解） 1、间隙调整 （1）压板调整间隙（2）镶条调整间隙（3）压板镶条调整间隙 2、滚动导轨的预紧

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（1）采用过盈配合 （2）调整法 3、导轨的润滑 常用的润滑剂有润滑油和润滑脂。 （1）润滑方法 人工定期加油或用油杯供油； 润滑泵供油。 （2）对润滑油的要求 工作温度变化时润滑油粘度要小，要有良好的润滑性能和足够的油膜刚度。 二、导轨的故障诊断（结合实例讲解） 1、导轨研伤 机床长期使用，地基与床身水平有变化，使导轨局部单位面积负荷过大；长期加工短工或承受过分集中的负荷，使导轨局部磨损严重；润滑不良、材质不佳；质量不符合要求；机床维护不良，导轨里落入赃物。 2、导轨上移动部件运动不良或不能移动 导轨面研伤；导轨压板研伤；导轨镶条与导轨间隙太小，调的太紧。 3、加工面在接刀处不平 直线度超差；工作台塞铁松动或塞铁弯度太大；机床水平度差，使导轨发生弯曲。 ? 总结与巩固（小结、考核知识点、作业等） 1.进给传动链的维护内容是非常多的，关键是读图。这两节课机械结构图很多，用利用动画和图表，给学生进行讲解。 2.掌握进给传动链维护的要点和常见故障的排除。

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课 次 章 节 教学目的 16 课 型 实验教学 项目四 实验二 数控机床的进给传动链 掌握某加工中心的进给传动链组件的机械结构。 教学 某加工中心的进给传动链组件装配图的绘制 重 点 教学 某加工中心的进给传动链组件装配图的绘制 难 点 教学 讲练一体法 方 法 授 课 班 级 授 课 日 期 相 关 素 材 教 具 挂 图 PPT、仿真教学软件 （参考资料、指导学生阅读材料等） 教 学 后 记 1．本次课的内容主要通过进给传动链组件装配图的绘制掌握机械结构。 2．从学生的反映来看，学生的机械绘图能力较差，应加强机械基础课的基本功。 3．仿真教学环境给了学生足够的实训条件。 40

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教 学 过 程 ? 引言 同学们，我们今天进行实验教学，我们通过仿真教学环境来简单绘制某进给传动链的机械装配图。 ? 教学内容正文 实验目的：弄懂进给传动链的机械结构。 实验项目：绘制进给传动链的机械装配图，包括以下几个部分 1）、进给传动链支承结构 2）、滚珠丝杠副的结构。 3）、导轨副结构。 4）、进给传动链的润滑。 以上内容需在两节课内完成，完成草图的绘制 实验小结： 1．整理草图，绘制较为完整的装配图。 2．讨论绘制中出现的问题。 ? 总结与巩固（小结、考核知识点、作业等） 1．本次课的内容主要考查学生的图纸绘制能力。 2．作业：完成机械装配图。 41

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课 次 章 节 教学目的 17 课 型 现场教学 项目四 综合项目实训三：刀具不能夹紧或夹紧后不能松开的故障诊断 1.掌握理解机床刀库和换刀机械手的特点； 2.掌握理解机床刀库和换刀机械手的维修要点， 3.理解机床液压和气压传动系统的特点； 4.理解机床液压和气压传动系统的维修要点。 教学 1．掌握机床刀库和换刀机械手的维修。 重 点 2．液压系统的重点部件的维护。 教学 读图，并掌握数控车床和加工中心的换刀过程 难 点 教学 案例教学法、导入法 方 法 授 课 班 级 授 课 日 期 相 关 素 材 教 具 挂 图 PPT、数控实训台 （参考资料、指导学生阅读材料等） 教 学 后 记 换刀故障也是比较常见的故障，要从换刀原理出发，去分析问题。多利用ppt和Flash动画，帮助学生理解，加强读图的能力。 液气压故障大多是由于液气压元件的老化、损坏所造成，或者是油路堵塞所致，学生大都已忘记这方面的知识，课前要求他们回去复习一下相关的液气压知识，对于本次课是十分有益的。 42

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教 学 过 程 ? 引言 同学们已经学习了主轴和进给传动链的维护、维修，下面我们开始学习刀库和换刀机械手及液气压元件的维护。 ? 教学内容正文 （一） 刀库及换刀装置 常见故障表现在：刀库运动故障、定位误差过大、机械手夹持刀柄不稳定和机械手运动误差过大等。 一、维护要点（图例讲解） 1、防止换刀时掉刀或刀具或工件、夹具等发生； 2、顺序选刀应使刀具放置在刀库上的顺序要正确； 3、用手动方式装刀时要确保装到位、装牢靠； 4、检查是否回零且换刀点位置是否到位； 5、要注意保持刀具刀柄和刀套的清洁； 6、开机时，应先使刀库和机械手空运行，检查各部分工作是否正常，特别是各行程开关和电磁阀能否正常动作。 二、刀库与换刀机械手的故障诊断（结合实例） 1、刀库中的刀套不能卡紧刀具 检查刀套上的调整螺母 2、刀具从机械手中脱落 检查刀具重量；机械手卡紧销损坏或没有弹出来。 3、刀库不能旋转 联结电动机轴与蜗杆轴的联轴器松动。 4、刀具交换时掉刀

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换刀时主轴箱没回到换刀点或换刀点漂移 5、机械手换刀速度过快或过慢 以气动机械手为例，气压太高或太低和换刀气阀节流开口太大或太小。 （二）液压与气压传动系统 一、液压传动系统 1、驱动对象 有液压卡盘、静压导轨、变速液压缸、主轴箱液压平衡、液压驱动机械手和主轴松刀液压缸等。 2、液压系统的维护要点 ? 控制油污，保持清洁； ? 控制温升，减少能耗； ? 控制液压系统泄漏； ? 防止液压系统振动与噪声； ? 严格执行日常点检制度； ? 严格执行定期紧固、清洗、过滤和更换制度。 3、液压系统的点检 ? 液压阀、缸及管接头是否泄漏； ? 泵与马达是否有异常噪声等现象； ? 系统各处压力是否处于正常范围内； ? 油温是否在允许范围内； ? 系统工作时是否有高频振动； ? 辅助件是否损坏、是否需要更换。 二、气动系统 1、驱动对象（如图所示）

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2、气动维护要点 （1）保证供给洁净的压缩空气； （2）保证空气中含有适量的润滑油； （3）保证气动系统的密封性； （4）保证气动元件中运动零件的灵敏性； （5）保证气动装置具有合适的工作压力和运动速度。 3、气动系统的点检和定检 ? 管路系统点检 ? 气动元件的定检。 ? 总结与巩固（小结、考核知识点、作业等） 1.由于刀库和换到机械手的部件结构复杂，刀具交换部件的动作繁多，学习的重点是调整。着重讲解结构中易出现间隙的环节。。 2.读懂简单的液气压图，帮助学生回顾相关知识点， 总结出常见的故障点和故障排除方法。 3.作业：P59 8

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课 次 章 节 教学目的 18．19 课 型 课堂教学＋实训教学 项目五：子项目一 数控实训台电路板的连接 1．理解电源问题是机床中常出现的问题，并掌握常见的几种电源故障处理方法。 2．掌握机床电气连接。 教学 1.解决机床常见的电气故障 重 点 2.机床的电气连接 教学 读懂数控机床的电气原理图，解决数控机床中出现的电源问题。 难 点 教学 案例教学法、讲练一体教学 方 法 授 课 班 级 授 课 日 期 相 关 素 材 教 具 挂 图 PPT、实物 （参考资料、指导学生阅读材料等） 教 学 后 记 1.本次课内容较多，要结合维修实例来讲解这些原则及方法，同时讲解一些维修的经验及心得。 2.读懂电气原理图对于本专业的同学是个不小的难题，多举一些实例，拓宽学生的视野，并与数控机床的电气课程结合起来，会起到事半功倍的效果。 46

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教 学 过 程 ? 引言 同学们，我们从今天开始进入具体模块的学习，今天我们学习的是数控机床电源方面的故障，我们在以前学习过数控机床电气控制的课程，我们回顾一下数控机床电气控制的特点（提问），那么数控机床电源故障有该如何排除呢？ ? 教学内容正文 （一）电源维护及故障诊断 一．电源维护的基本内容 1.电源的组成：三相输入线路、熔断器、电源开关、电源变压器、控制变压器、断路器、各种继电器、接触器等。 2.通过电源配置提供给数控机床所需要的各种电源，以满足不同负载的要求。 一般有：380V、220V、200V、24V以及5V等。 3.维护保养内容 二．电源配置故障（列举实例） 数控机床从供电线路上取得电源后,在电气控制柜中进行再分配,根据不同的负载性质和要求,提供不同容量的交、直流电压. 由于各个负载共用一个+24V电源,因此一个负载对地短路而引起的另一负载的短路是电源最容易发生的故障.

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三．通过电气原理图诊断故障（列举实例） 当机床运行中停电或无法起动,从电源方面看,故障原因多为电源指标没有达到而进行的自我保护. 四．负载对地短路的故障诊断（列举实例） 当一个电源同时供几个负载使用时,若其中一个负载发生短路,就可能引起其他负载的失电故障. （二）数控实训台电路板的电气连接 实训目的：弄懂机床电气原理图。 实训装置：万用表、“+”、“一”螺丝刀、实训台电路板等. 实训内容：根据给的电路图把电路板正确连接 实训小结：总结实训报告，并总结相关问题。 ? 总结与巩固（小结、考核知识点、作业等） 1.掌握电源故障的特点和常用处理方法。 2.让学生读懂电气原理图，多读、多看、多实践。 3.课后作业：完成实训报告

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课 次 章 节 教学目的 20 课 型 课堂教学 项目五：子项目一 数控机床主轴系统的故障诊断 1．掌握伺服系统的作用、组成及分类。 2．了解典型的主轴驱动系统。 3．掌握进给伺服系统的故障形式及诊断方法。 4．掌握主轴直流驱动的故障诊断方法及特点。 5. 掌握主轴交流驱动的故障诊断方法及特点。 6．掌握变频器的相关知识。 教学 伺服工作的原理、主轴伺服的故障形式及可能的故障原因、主轴伺服系重 点 统的故障及诊断 教学 伺服工作的原理、对主轴伺服故障进行初步的原理分析 难 点 教学 讲授法、案例教学法 方 法 授 课 班 级 授 课 日 期 相 关 素 材 教 具 挂 图 PPT （参考资料、指导学生阅读材料等） 教 学 后 记 1.主轴驱动系统的内容既艰深又复杂，不能将着重点放在知识点上，要利用现有的实验设备加深对电的认识，学会使用变频器等装置，处理简单的问题。多利用ppt、flash、小录像等多媒体形式，让学生有形象的认识，理论与实践相结合。 2.采取案例分析法，给学生解决实际问题，考虑故障的原因，并用排除法对机床故障部位进行定位，最终解决故障。 49

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教 学 过 程 ? 引言 前面我们学习了机床机械部件的故障，从今天这次课我们来学习电气方面的故障。本章的内容是本课程的重点，涉及到的知识点多，理论实践性都很强。同学们，要充分结合已学过的相关课程。好下面我们首先学习主轴驱动系统。 ? 教学内容正文 伺服系统的工作原理： 构成：数控机床的伺服系统一般由驱动单元、机械传动部件、执行件和检测反馈环节等组成。驱动控制单元和驱动元件组成伺服驱动系统，机械传动部件和执行元件组成机械传动系统，检测元件和反馈电路组成检测装置，亦称检测系统。见图所示 闭环控制系统框图 原理：伺服系统是一个反馈控制系统，它以指令脉冲为输入给定值与反馈脉冲进行比较，利用比较后产生的偏差值对系统进行自动调节，以消除偏差，使被调量跟踪给定值。 进给伺服系统的任务是完成各坐标轴的位置控制，在整个系统中它又分为：位置环、速度环、电流环。

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