《機(jī)電設(shè)備故障診斷與維修》（王仲）527-2 教案 第19課 數(shù)控機(jī)床機(jī)械裝置的故障診斷與維修

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課題數(shù)控機(jī)床機(jī)械裝置的故障診斷與維修課時(shí)2課時(shí)（90min）教學(xué)目標(biāo)知識(shí)技能目標(biāo)：（1）掌握數(shù)控機(jī)床主軸部件、滾珠絲杠副的故障診斷與維修方法（2）掌握數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌副、自動(dòng)換刀裝置的故障診斷與維修方法（3）能夠進(jìn)行數(shù)控機(jī)床十字滑臺(tái)的拆裝素質(zhì)目標(biāo)：樹(shù)立制造強(qiáng)國(guó)的遠(yuǎn)大職業(yè)理想，牢記投身國(guó)家建設(shè)的使命擔(dān)當(dāng)、培育堅(jiān)持不懈、勤勞樸實(shí)的工匠精神教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：數(shù)控機(jī)床主軸部件、滾珠絲杠副、導(dǎo)軌副、自動(dòng)換刀裝置故障診斷與維修方法教學(xué)難點(diǎn)：數(shù)控機(jī)床主軸部件、滾珠絲杠副、導(dǎo)軌副、自動(dòng)換刀裝置故障診斷與維修方法教學(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（35min）第2節(jié)課：→任務(wù)實(shí)施（15min）→實(shí)操練習(xí)（20min）→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)床的組成部分，及各組成部分的功能作用。【學(xué)生】完成課前任務(wù)通過(guò)課前任務(wù)，使學(xué)生了解本次課的內(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（8min）【教師】介紹數(shù)控機(jī)床機(jī)械裝置的基礎(chǔ)知識(shí)，并提出相關(guān)問(wèn)題在金工實(shí)習(xí)中大家接觸過(guò)普通機(jī)床，了解了普通機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)。而數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)是在普通機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，簡(jiǎn)化了某些傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，發(fā)展了一些不同于普通機(jī)床的、完全新穎的機(jī)械結(jié)構(gòu)和部件，如適用于高速度、高精度、重切削場(chǎng)合的主軸部件、滾珠絲杠副、導(dǎo)軌副、自動(dòng)換刀裝置等。同時(shí)，數(shù)控機(jī)床是機(jī)電一體化設(shè)備，其機(jī)械結(jié)構(gòu)的故障和數(shù)控系統(tǒng)的故障有內(nèi)在的聯(lián)系。數(shù)控機(jī)床對(duì)機(jī)械組成部分的性能有什么要求？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

（35min）【教師】講解數(shù)控機(jī)床機(jī)械裝置的組成，主軸部件、滾珠絲杠副、導(dǎo)軌副、自動(dòng)換刀裝置的故障診斷與維修方法等相關(guān)內(nèi)容一、數(shù)控機(jī)床機(jī)械裝置的組成?【多媒體】PPT圖片展示數(shù)控機(jī)床機(jī)械裝置的組成，詳情見(jiàn)教材，并講解其各部分功能數(shù)控機(jī)床的機(jī)械裝置又稱機(jī)床本體，它能在數(shù)控機(jī)床上自動(dòng)地完成各種切削加工。數(shù)控機(jī)床的機(jī)械裝置主要由主軸部件、滾珠絲杠副、導(dǎo)軌副、自動(dòng)換刀裝置等部分組成。二、主軸部件的常見(jiàn)故障與維修方法主軸部件是數(shù)控機(jī)床的重要部件之一，其結(jié)構(gòu)及工作性能直接影響著數(shù)控機(jī)床的加工精度、加工質(zhì)量、生產(chǎn)率及刀具壽命。主軸部件在主軸箱內(nèi)，由主軸、主軸軸承、工件、卡盤(pán)、主軸定向準(zhǔn)停機(jī)械等組成。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)的數(shù)控機(jī)床，主軸箱內(nèi)還有齒輪或帶輪組成的自動(dòng)變速機(jī)構(gòu)，自動(dòng)變速機(jī)構(gòu)與主軸電動(dòng)機(jī)配合可以達(dá)到擴(kuò)大變速范圍的目的。?【多媒體】PPT圖表展示主軸部件的常見(jiàn)故障與維修方法，詳情見(jiàn)教材【教師】結(jié)合PPT，添加實(shí)際案例，講授主軸部件的常見(jiàn)故障與維修方法【學(xué)生】觀看、聆聽(tīng)、思考、記錄?【你問(wèn)我答】將全班學(xué)生分成甲乙兩組，甲乙兩組互相提問(wèn)，如：甲組隨機(jī)說(shuō)出主軸故障現(xiàn)象，乙組回答維修方法；乙組隨機(jī)說(shuō)出主軸故障現(xiàn)象，甲組回答維修方法【教師】聆聽(tīng)、點(diǎn)評(píng)、總結(jié)【學(xué)生】提問(wèn)、思考、回答【資料卡】軸承游隙是軸承滾動(dòng)體與軸承內(nèi)、外圈殼體之間的間隙。研傷是指機(jī)床上一些做相對(duì)滑動(dòng)的零、部件，如滑板與導(dǎo)軌、軸與滑動(dòng)軸承、蝸桿與蝸輪等在運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后，其表面上常常出現(xiàn)的劃痕或溝槽。三、滾珠絲杠副的故障診斷與維修方法滾珠絲杠副是指在絲杠和螺母之間以滾珠為滾動(dòng)體的螺旋傳動(dòng)元件，它是數(shù)控機(jī)床理想的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置。傳動(dòng)時(shí)，由于滾珠與絲杠、滾珠與螺母之間基本上是滾動(dòng)摩擦，所以它與普通絲杠副相比，具有傳動(dòng)效率高（）、靈敏度高、傳動(dòng)平穩(wěn)、不易產(chǎn)生爬行、傳動(dòng)精度和定位精度高、同步性好、磨損小、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。1．滾珠絲杠副的循環(huán)方式滾珠絲杠副的循環(huán)方式有內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)兩種。在數(shù)控機(jī)床中，兩者均有使用。?【多媒體】PPT圖片展示滾珠絲杠副，詳情見(jiàn)教材，并講解外循環(huán)方式是指在循環(huán)過(guò)程中滾珠與絲杠脫離接觸的方式。在采用外循環(huán)方式的滾珠絲杠副中，滾珠是經(jīng)外滾道完成循環(huán)運(yùn)動(dòng)的。外滾道有兩種：一種為螺旋型，在螺母外圓上銑出螺旋槽；另一種為插管型。內(nèi)循環(huán)方式是指在循環(huán)過(guò)程中滾珠與絲杠始終保持接觸的方式。滾珠絲杠副的螺母上開(kāi)有側(cè)孔，孔中裝有接通相鄰滾道的反向器，使?jié)L珠可以翻越絲杠齒頂而進(jìn)入相鄰滾道，完成循環(huán)運(yùn)動(dòng)。通常在一個(gè)螺母上會(huì)裝有兩個(gè)或三個(gè)反向器，若裝兩個(gè)反向器（即二列結(jié)構(gòu)），則這兩個(gè)反向器彼此沿螺母圓周相互錯(cuò)開(kāi)180°，軸向間隔為3/2螺距；若裝有三個(gè)反向器（即三列結(jié)構(gòu)），則這三個(gè)反向器彼此沿螺母圓周相互錯(cuò)開(kāi)120°，軸向間隔為4/3～7/3螺距。2．滾珠絲杠副的常見(jiàn)故障及維修方法滾珠絲杠副的故障大部分是由零件磨損、零件松動(dòng)、潤(rùn)滑狀況不良等原因造成的。詳情見(jiàn)教材。?【教師】開(kāi)展分組討論：將全班學(xué)生分為四組，結(jié)合教材，分組討論滾珠絲杠副的常見(jiàn)故障類型及維修方法?【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】討論、總結(jié)匯報(bào)【教師】聆聽(tīng)、點(diǎn)評(píng)總結(jié)四、導(dǎo)軌副的故障診斷與維修方法?【多媒體】PPT圖片展示導(dǎo)軌副的組成，詳情見(jiàn)教材，并講解導(dǎo)軌副的作用、分類，及其作用目前，數(shù)控機(jī)床使用的導(dǎo)軌副主要有貼塑滑動(dòng)導(dǎo)軌副、滾動(dòng)導(dǎo)軌副和液體靜壓導(dǎo)軌副三種，其中最常用的是滾動(dòng)導(dǎo)軌副。而滾動(dòng)導(dǎo)軌副又有多種形式，目前數(shù)控機(jī)床常用的滾動(dòng)導(dǎo)軌副為直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副，主要由油嘴、刮油片、端蓋、滑塊、螺栓蓋、導(dǎo)軌、鋼珠、鋼珠保持器、防塵片等組成。滾動(dòng)導(dǎo)軌副的常見(jiàn)故障及維修方法，詳情見(jiàn)教材。?【你問(wèn)我答】結(jié)合教材，教師說(shuō)出故障現(xiàn)象，學(xué)生思考并搶答出對(duì)應(yīng)的維修方法【教師】隨機(jī)說(shuō)出導(dǎo)軌副某種故障現(xiàn)象【學(xué)生】思考、搶答維修方法【資料卡】鋅鋁銅合金是應(yīng)用最廣的一種鋅合金，除了鋁和銅外，往往還會(huì)加入少量鎂。五、自動(dòng)換刀裝置的故障診斷與維修方法?【多媒體】PPT圖片展示自動(dòng)換刀裝置的兩種換刀方式，詳情見(jiàn)教材，并講解其分類、作用自動(dòng)換刀裝置是數(shù)控機(jī)床的重要執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其換刀方式一般有兩種：一種是靠機(jī)械手在機(jī)床主軸與刀庫(kù)之間自動(dòng)交換刀具，一種是通過(guò)主軸與刀庫(kù)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而直接交換刀具。大多數(shù)數(shù)控機(jī)床采用的是前一種換刀方式。刀庫(kù)的結(jié)構(gòu)類型很多，如鏈?zhǔn)?、轉(zhuǎn)塔式、盤(pán)式等結(jié)構(gòu)。鏈?zhǔn)降稁?kù)是目前用得最多的一種刀庫(kù)，換刀時(shí)主動(dòng)鏈輪帶動(dòng)裝有刀套的鏈條進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)（或移動(dòng)）。?【多媒體】PPT圖表展示自動(dòng)換刀裝置常見(jiàn)故障和維修方法，詳情見(jiàn)教材，并講解常見(jiàn)故障現(xiàn)象及對(duì)應(yīng)的維修方法【學(xué)生】聆聽(tīng)、思考、理解、記錄PPT圖片展示，更為直觀，學(xué)生容易接受、理解與掌握開(kāi)展“你問(wèn)我答”活動(dòng)，活躍課堂氣氛，同時(shí)能夠使學(xué)生更加理解與掌握主軸故障維修方法PPT圖片展示，更為直觀，學(xué)生容易接受、理解與掌握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、掌握主軸部件常見(jiàn)故障與維修方法通過(guò)“你問(wèn)我答”活動(dòng)能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣第二節(jié)課任務(wù)導(dǎo)入（5min）【教師】現(xiàn)場(chǎng)展示HED-21S數(shù)控系統(tǒng)綜合試驗(yàn)臺(tái)、百分表、平尺（300

mm）、尖嘴鉗、內(nèi)六角扳手，并對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，然后布置任務(wù)“十字滑臺(tái)的拆裝”請(qǐng)同學(xué)們運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，在實(shí)訓(xùn)室利用相關(guān)設(shè)備完成十字滑臺(tái)的拆裝任務(wù)?！緦W(xué)生】聆聽(tīng)、記錄使用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法教學(xué)，通過(guò)展示實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，讓學(xué)生對(duì)實(shí)訓(xùn)設(shè)備有所了解任務(wù)實(shí)施（15min）【教師】介紹十字滑臺(tái)的拆裝步驟一、實(shí)施方案1．組織形式每6～8位學(xué)生組成一組，以組為單位進(jìn)行十字滑臺(tái)的拆裝。2．作業(yè)準(zhǔn)備HED-21S數(shù)控系統(tǒng)綜合試驗(yàn)臺(tái)、百分表、平尺（300

mm）、尖嘴鉗、內(nèi)六角扳手。二、操作步驟【示范】教師邊講實(shí)操步驟，邊示范重點(diǎn)操作步驟1認(rèn)識(shí)帶有十字滑臺(tái)的HED-21S數(shù)控系統(tǒng)綜合試驗(yàn)臺(tái)和拆裝工具。步驟2先使用內(nèi)六角扳手拆下十字滑臺(tái)蓋板和工作臺(tái)，然后看到Y(jié)軸模組，此Y軸模組由兩個(gè)直線導(dǎo)軌副和一個(gè)滾珠絲杠副組成。步驟3拆下Y軸模組中的滾珠絲杠副。學(xué)生可詳細(xì)觀察滾珠絲杠副的工作原理及結(jié)構(gòu)。步驟4拆下Y軸模組中的兩個(gè)直線導(dǎo)軌副，并拆下直線導(dǎo)軌副的滑塊。此時(shí)將看到Y(jié)軸托板上有三個(gè)限位開(kāi)關(guān)，這些限位開(kāi)關(guān)是Y軸的移動(dòng)定位開(kāi)關(guān)。步驟5拆下Y軸模組的托板，則可看到X軸模組托板，然后按步驟2至步驟4拆卸X軸模組。X軸模組同樣由兩個(gè)直線導(dǎo)軌副和一個(gè)滾珠絲杠副組成。步驟6完成拆卸后，學(xué)生可詳細(xì)觀察各部件的結(jié)構(gòu)及工作原理，然后進(jìn)行安裝。安裝后需要在手動(dòng)模式下緩慢移動(dòng)十字滑臺(tái)，使用百分表調(diào)整十字滑臺(tái)Y軸和X軸移動(dòng)的直線度，使直線度符合要求?！緦W(xué)生】自行掃碼觀看配套微課，學(xué)習(xí)相關(guān)操作步驟，如遇問(wèn)題可詢問(wèn)老師【教師】巡堂輔導(dǎo)，及時(shí)解決學(xué)生遇到的問(wèn)題通過(guò)教師講解、示范實(shí)操步驟，讓學(xué)生了解實(shí)操過(guò)程及實(shí)操過(guò)程中的注意事項(xiàng)，將所學(xué)知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)操能力實(shí)操練習(xí)（20min）【教師】展示“十字滑臺(tái)的拆裝”的效果，介紹實(shí)操應(yīng)注意事項(xiàng)，并要求學(xué)生以小組為單位進(jìn)行實(shí)操觀看效果、聆聽(tīng)要求、實(shí)操十字滑臺(tái)的拆裝【教師】安排每組做得最快、最好的學(xué)生輔導(dǎo)其他學(xué)生進(jìn)行操作，并解答學(xué)生遇到的問(wèn)題?【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)各組實(shí)操情況，并打分?【學(xué)生】組間互評(píng)、組內(nèi)自評(píng)，并打分通過(guò)實(shí)操練習(xí)十字滑臺(tái)的拆裝，使學(xué)生鞏固所學(xué)知識(shí)，并以學(xué)生為主體，針對(duì)學(xué)生接受能力的差異性，讓優(yōu)秀學(xué)生帶動(dòng)其他學(xué)生掌握知識(shí)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)床機(jī)械裝置的組成，主軸部件、滾動(dòng)軸承副、導(dǎo)軌副、自動(dòng)換刀裝置的常見(jiàn)故障現(xiàn)象及維修方法，希望大家在課下多加學(xué)習(xí)，鞏固所學(xué)知識(shí)，并能夠進(jìn)行簡(jiǎn)單數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障診斷與維修。【學(xué)生】總結(jié)回顧知識(shí)點(diǎn)