《数控维修》课程标准及考核方式.docx
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《数控维修》课程标准及考核方式
数控设备故障诊断与维修
课程标准及考核方法
院系:
机电工程系
教研室:
机电一体化
姓名:
×××
日期:
2018.08.25
《数控设备故障诊断与维修》课程标准及考核方法
课程名称
数控设备故障诊断与维修
课程代码
总学时
64
适用专业
机械制造、数控技术、机电一体化
制定人
××
制定日期
2018-08-25
审定组(人)
修订人
××
修定日期
审定组(人)
一、课程定位
数控机床故障诊断与维修是我院机械制造与数控技术专业的一门专业课,是一门以应用为主的工程技术类课程。
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。
《数控设备床故障诊断与维修》课程是数控专业的一门专业主干核心课程。
。
二、课程目标
课程以机床制造业企业中的数控机床装调工、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
1.知识目标
(1)了解数控机床主轴系统、进给系统、ATC系统、冷却系统、润滑系统及排屑系统的组成。
掌握各个系统的功能及原理。
(2)了解数控系统故障分析的方法及实施流程。
(3)掌握SIEMENS810进给伺服驱动系统的连接、调试及故障诊断。
(4)掌握SIEMENS810主轴变频器驱动器的连接调试及故障诊断。
(5)掌握SIEMENS810数控系统PLC的功能、原理及编程。
(6)掌握SIEMENS810子程序库PLC子程序模块原理。
2.职业能力目标
(1)能够对数控机床进给系统、主轴系统系统进行故障诊断和维修;
(2)能够顺利阅读机床制造商提供的图纸资料、数控系统说明书及数控机床维修说明书等技术资料;
(3)能够画出SIEMENS810数控系统的基本连接图;
(4)能够根据数控机床报警和故障现象,对SIEMENS802C数控系统进行故障诊断和维修;
(5)能够利用Toolbox810s/cbaseline-软件工具盒诊断SIEMENS810数控系统故障,能够根据需要对数控机床做进一步改进;
(6)能够根据机床制造商提供的图纸资料、数控系统说明书对外围设备(刀库、冷却、润滑和排屑系统)进行故障诊断与维修;
(7)能够设置、修改、备份和恢复机床数据(PLC程序、NC程序和机床数据)。
(8)能够完成继电器、按钮、联接件和紧固件的更换。
3.职业素质目标
(1)养成良好的安全生产意识,能够自觉按规程操作;
(2)养成良好的环境保护意识,能够自觉保持工作场所的整洁;
(3)具有良好的团队协作精神,主动适应团队工作要求;
(4)具有良好的独立思考能力;
(5)具有勤奋刻苦的素养。
三、课程内容与要求
序号
单元名称
能力目标
建议学时
项目一
机床不能启动
1.阅读电气控制原理图的能力。
2.能使用一些测量仪器。
3.能判别并排除电气控制线路中的故障。
8
项目二
急停报警不能复位
1.阅读急停报警控制原理图的能力。
2.懂编程。
3.能通过数屏查找PMC的I/O状态。
4.能分析PMC的I/O开关逻辑状态,找故障点。
5.能识别各模块的接口和接口信号线。
6
项目三
.回零超程
1.阅读电气控制原理图的能力。
2.理解回零控制方式。
3.懂编程。
4.理解回零涉及的参数和设置,并能排除回零故障。
5.能分析PMC的I/O开关逻辑状态,找故障点。
6.能识别各模块的接口和接口信号线。
6
项目四
刀架选刀不到位
1.读懂主轴驱动原理图2.阅读典型数控系统参数手册。
3.能对主轴的检测装置维护。
4.对主轴驱动和数控系统主要参数设置。
5.能正确理解并能拆卸主轴。
6.读懂数控系统各模块。
6
项目五
.主轴振动
1.理解进给伺服驱动电路。
2.阅读典型数控系统参数手册。
3.能识别数控系统各模块。
4.对数控系统和进给伺服驱动系统各主要参数设置。
5.能理解进给安装精度。
6
项目六
.系统跟踪误差过大
1.阅读伺服驱动系统电路原理图。
2.能识别数控系统各模块。
3.能阅读典型数控系统的参数手册。
4.能根据数控机床运行要求,进行数控系统和伺服驱动系统参数的设置。
5.理解进给安装精度
8
其余
复习测验
综合考核
2
合计
42
四、教学方法建议
本课程采用“做”中“学”教学模式,主要采用任务驱动的案例分析教学法,并根据工作任务的工作量、难度等进行分组,通过小组协同完成规定的工作任务,培养学生的团队协作精神和解决实际问题的能力。
在每个项目中又根据学习内容、学习环境和学习难度的不同,不同生源的知识和能力的基础不同,分别采用引导文教学法、六步教学法、系统功能分析法、案例分析教学法、项目教学法等,具体如下表所示:
序号
单元名称
教学方法
项目一
机床不能启动
引导文教学法、项目教学法
项目二
急停报警不能复位
现场教学法、项目教学法
项目三
回零超程
案例分析教学法
项目四
刀架选刀不到位
案例分析教学法
项目五
主轴振动
现场教学法、项目教学法
项目六
系统跟踪误差过大
现场教学法、情境模拟
五、课程实施基础与条件
1.学生的学习基础
学生应具备数控编程与操作、机床电器控制、电路分析基础、数控机床结构与原理相关知识。
2.课程主讲教师和教学团队要求说明
(1)能够掌握一定的教育学基本理论知识(如根据教学法合理设计教学情境等);
(2)具备一定的数控机床故障诊断与维修的实际工程经验;
3.课程教学资源要求
(1)硬件环境要求:
具备6-8台SIEMENS810数控系统实验台
(2)资源文档要求:
SIEMENS810技术说明书及安装说明书;《数控机床故障诊断与维修》教材
六、课程考核与评价
本课程考核的重点在于评测学生是否具备了常见数控机床故障的诊断与维修能力,包括过程性考核和终结性考核两部分。
其中过程性考核主要针对项目2~项目5现场操作部分及相关实践报告的撰写情况。
终结性考核以笔试的形式完成,主要考核数控机床诊断与维修理论方面的相关知识。
1.过程性考核的内容与要求
考核
分类
考核项目
分数比例(%)
考核要求
考核形式
职业
能力
810数控系统PLC用户程序
20
1.正确安装并操作PLC编程软件并能编制简单程序下载到PLC中。
2.完成刀架及冷却程序修改及验证;三色灯、手动换刀程序及用户报警程序编制
现场操作及实践报告
数控机床进给电气系统系统拆装及故障排除
25
1.正确拆装数控机床X、Y轴进给电气系统的接线。
2.设置进给轴相关参数,能够测量并补偿反向间隙
3.完成进给轴的伺服优化
4.现场诊断常见进给系统故障并能顺利排除。
现场操作及实践报告
数控机床主轴电气系统拆装及故障排除
25
1.正确接线主轴变频器和编码器,能够正确设置主轴和变频器参数。
2.编制主轴换挡PLC程序及主轴换挡参数。
3.现场诊断常见的主轴电气系统故障并能顺利排除。
现场操作及实践报告
机床数据的备份与恢复及报警文本的创建与传输
10
1.备份数据文件,清空数据并恢复正常,备份并恢复试车数据。
2.能够根据要求修改并传输报警文本。
现场操作及实践报告
小计1
80
职业
素质
考勤
10
不迟到、早退。
课堂纪律和学习态度
10
学习态度端正、积极,课堂纪律良好。
小计2
20
合计
100
2.终结性考核的内容与要求
终结性考核主要侧重于系统性的考核,即把学生所学知识点融入到一个或多个考核项目中,通过项目的完成情况反映学生对知识点的掌握情况。
3.成绩的评定
本课程是实践性很强的学科,结合课程的特点和学校现有的硬件条件,成绩由2个部分组成:
Ⅰ、实践考核。
(40%)
Ⅱ、理论考核。
(60%)
其理论考核试题及答案如下:
一、填空题(每格1分,共20分)
1、数控机床按照工艺用途可以分为普通类数控机床、加工中心、
、和其他等五类。
2、故障自诊断技术是当今数控系统的一项十分重要的技术,数控系统的自诊断技术分为、和。
3、PLC对用户程序的执行过程可以分为3个阶段,即、
和。
4、数控系统的硬件结构可以分为和。
5、数控系统软件类故障发生的原因可能有:
误操作、
、、软件死循环、操作不规范和等等。
6、在加工中心等机床上,由于自动换刀、精密镗孔加工等需要,往往需要主轴系统具有控制功能,此时,在机床上需安装
或等检测元件。
7、如图一数控机床主轴的支承方式,前后支承采用,这种支承方式的优点是,但限制了主轴的,所以用于的数控机床的主轴。
图一
二、选择题(每小题2分,共40分)
1、加工中心Z轴的移动属于()
A、主运动B、进给运动C、辅助运动
2、热继电器在控制电路中起的作用是()。
A、短路保护;B、过载保护;C、失压保护;D、过电压保护
3、下列数控机床的功能中不需要安全互锁功能的是()。
A、限位B、换刀装置C、冷却装置D、主轴单元
4、如图PMC顺序控制过程中,下列描述正确的是()。
A、接通A(按钮开关)后,B、C有电流通过,B、C接通。
C接通后B断开
B、接通A(按钮开关)后,B、C接通,经PMC程序的一个循环后B断开
C、接通A(按钮开关)后C接通,但B不接通
5、在FANUC系统PLC与外部信息交换中,PLC到CNC系统的信号为()。
A、X信号B、Y信号C、F信号D、G信号
6、在数控机床PLC程序的编制中,下列哪种传输至数控系统的信号要求编入高级顺序程序中()。
A、运转方式切换B、手轮进给C、超程D、MST信号
7、如图FANUCPMC旋转指令,描述正确的是()。
A、旋转起始位置数位“1”
B、X000.0接通时,计算分度为10的回转体从R100的当前位置到F018前一位置的位置数
C、指定两位BCD码
D、回转方向被输出到R000.0
8、数控系统所规定的最小设定单位就是()。
A、数控机床的运动精度;B、机床的加工精度;
C、脉冲当量;D、数控机床的传动精度
9、步进电动机多相通电可以( )。
A、减小步距角 B、增大步距角
C、提高电动机转速 D、往往能提高输出转矩
10、闭环控制系统比开环控制系统及半闭环控制系统()。
A、稳定性好B精度高C故障率低D价格低
11、PWM是脉冲宽度调制的缩写,PWM调速单元是指()。
A、晶闸管相控整流器速度控制单元B、直流伺服电机及其速度检测单元
C、大功率晶体管斩波器速度控制单元D、感应电动机变频调速系统
12、FANUC系统αi系列伺服模块,端子接口JF1、JF2的功能是()。
A、键盘、CRT显示器的接口
B、为DC24V电源、*ESP急停信号、XMIF报警信息输入接口
C、伺服高速串行总线(HSSB)输入接口
D、伺服电动机编码器信号接口
13、通常CNC系统通过输入装置输入的零件加工程序存放在()中。
A、EPROMB、RAMC、ROMD、EEPROM
14、下列CNC装置的功能中,不是基本功能的为()。
A、控制功能B、辅助功能C、固定循环功能D、进给功能
15、数控系统、主轴驱动装置、进给伺服驱动器等装置都带有()接口,可以实现离线诊断。
A、键盘B、RS232C、以太网D、软盘驱动器
16、SIMODIVE611U数字伺服驱动单元由()组成
A、PP单元、电源模块、611U控制模块
B、电源模块、功率模块、611U控制模块
C、PP单元、功率模块、611U控制模块
17、HNC-21数控系统中设置了三种级别的权限,其中()为中间级权限,能修改机床调试时须设置的参数。
A、数控厂家B、机床厂家C、用户厂家
18、数控车床能进行螺纹加工,其主轴上一定安装了()。
A、测速发电机B、脉冲编码器C、温度控制器D、光电管
19、FANUC系统采用存储卡(CF卡)进行数据传输时,通道数必须设为()。
A、1B、4C、5D、9
20、如图交流伺服驱动系统属于下列哪种结构形式()。
A、转速反馈信号与位置反馈信号处理分离
B、位置处理和速度处理均在数控系统中完成
C、检测元件提供双重反馈信号
D、数字式伺服系统
三、简答题(每小题5分,共20分)
1、根据已知输入触点I0.0的时序图,结合梯形图程序试画出Q0.0和Q0.1的时序图。
2、数控机床中的抗干扰的措施有哪些?
3、数控系统需要设定哪几方面的系统参数?
4、数控机床对进给伺服的性能有何要求?
四、分析题(每小题10分,共20分)
1、简述图中华中数控系统(数控铣床)怎样实现急停与超程解除?
2、试分析如图数控车床四工位刀架工作原理。
试题参考答案
一、填空题(每格1分,共20分)
1、金属成型类机床、特种加工类机床
2、启动自诊断、在线诊断和离线诊断。
3、输入采样、程序执行和输出刷新阶段。
4、单CPU结构和多CPU结构。
5、供电电池电压不足、干扰信号、用户程序出错
6、定向准停磁接近开关、脉冲编码器
7、双列和单列圆锥滚子轴承、径向和轴向刚度高、能承受重载荷、转速和精度、中等精度、低速、重载
二、选择题(每小题2分,共40分)
1、B2、B3、C4、B5、D6、C7、B8、B9、 A 10、B11、C12、D13、B
14、C15、B16、B17、B18、B19、B20、B
三、简答题(每小题5分,共20分)
1、根据已知输入触点I0.0的时序图,结合梯形图程序试画出Q0.0和Q0.1的时序图。
答:
2、答:
1)减少供电线路的干扰
2)减少机床电气控制中的干扰
3)屏蔽技术
4)保证良好接地
3、答:
需要设定的系统参数通常有下述几个方面:
(1)关于系统配置方面的设定系统中存储器容量和地址范围指定,I/O接口地址设置,系统配置的轴数和轴名、检测元件的种类指定,是否配置了PLC的确认等。
(2)关于输入、输出信号的设定输入和输出信号的有效跳变沿指定,串行通信时的波特率和帧格式指等定。
(3)关于主轴和运动轴的设定主轴转速档指定,最小移动单位和公/英制选择,轴加减速的时间常数,轴运动速度上限和低速指定,各移动轴参考点距机床原点的坐标值、各移动轴正负方向运动坐标极限指定,伺服电机的性能优化等。
(4)关于补偿的设定各运动轴的螺距误差补偿曲线设定,反向间隙补偿设定等。
(5)关于检测信号的设定反馈信号类型、分辨率等的设定等。
4、答:
(1)精度高。
伺服系统要具有较好的静态特性和较高的伺服刚度,从而达到较高的定位精度,以保证机床具有较小的定位误差与重复定位误差;同时伺服系统还要具有较好的动态性能,以保证机床具有较高的轮廓跟随精度。
(2)快速响应,无超调。
为了提高生产率和保证加工质量,在启、制动时,要求加、减加速度足够大,以缩短伺服系统的过渡过程时间,减小轮廓过渡误差。
一般电动机的速度从零变到最高转速,或从最高转速降至零的时间小于200ms。
这就要求伺服系统要快速响应,但又不能超调,否则将形成过切,影响加工质量。
同时,当负载突变时,要求速度的恢复时间也要短,且不能有振荡,这样才能得到光滑的加工表面。
(3)调速范围宽。
在数控机床中,由于所用刀具、被加工材料、主轴转速以及进给速度等加工:
工艺要求各有不同,为保证在任何情况下都能得到最佳切削条件,要求进给驱动系统必须具有足够宽的无级调速范围(通常要大于1:
10000)。
尤其在低速(如<0.01m/min)时,要仍能平滑运动而无爬行现象。
而高速的范围要求可达20~100m/min。
四、分析题(每小题10分,共20分)
1、简述图中华中数控系统(数控铣床)怎样实现急停与超程解除?
答:
所有急停按钮的常闭触点以串联方式连接到系统的急停回路中。
在正常情况下,急停按钮处于松开状态,其触点处于常闭状态,按下急停按钮后,其触点断开使得系统的急停回路所控制的中间继电器KA断电,而切断移动装置(如进给轴电机、主轴电机、刀库/架电机等)的动力电源。
同时,连接在PLC输入端的中间继电器KA的一组常开触点向系统发出急停报警。
此信号在打开急停按钮时则作为系统的复位信号。
系统中各轴的正向、负向的超程限位开关的常闭触点以串联方式连接到系统的超程回路中。
同时,每个超程限位开关另有一个常开触点连接PLC输入端,使系统能够判断各超程限位开关的状态。
在正常情况下,超程限位开关处于松开状态。
若用户操作机床,不慎将某轴的超程限位开关压下,其常闭触点断开,使得系统的超程回路断开。
同时,使急停回路中的中间继电器KA断电而自动切断移动装置的动力电源。
超程限位开关连接在PLC输入端的常开触点向系统发出超程报警信息(发生超程的坐标轴及超程方向),并使超程解除按钮上的指示灯发光。
2、试分析如图数控车床四工位刀架工作原理。
答:
数控车床四工位刀架控制原理:
当数控系统发出换刀信号时,首先继电器K1动作,换刀电动机正转驱动蜗轮蜗杆机构使上刀体上升。
当上刀体上升到一定的高度时,离合转盘起作用,带动上刀体旋转进行选刀。
刀架上方的发信盘中对应的每个刀位都安装有一个传感器(如霍尔开关、感应开关等),当上刀体旋转到某刀位时,该刀位的传感器向数控系统输出信号,数控系统将刀位信号与指令刀位信号进行比较,当两信号相同时,说明上刀体已旋转到所选刀位。
此时数控系统控制继电器K1释放,继电器K2吸合,换刀电动机反转,活动销反靠在反靠盘上初定位。
在活动销反靠的作用下,螺杆带动上刀体下降,直至齿牙盘咬合,完成精定位,并通过蜗轮和蜗杆锁紧螺母,使刀架紧固。
此时,数控系统控制继电器K2释放,换刀电动机停转,从而完成换刀动作。
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