数控机床故障诊断与维修课程标准教材Word格式文档下载.docx

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把数控机床作载体，以常见及典型故障作为学习情境组织教学，让学生通过分析处理具体的数控机床故障来学习专业知识、掌握维修技能与方法。

（3）理论与实践有机结合，教、学、做一体化，培养学生的实践能力和创新精神

在确定学习任务后，机床认识与理论教学初期主要在课堂进行，其后期及故障模拟和实训主要在实验室、工程训练中心和教学基地进行。

在实践教学中，又分三个层次：

单项基本技能操作、专业技能训练、综合应用能力训练,教师与学生通过边教、边学、边做来完成教学过程，让学生在生产环境中进行综合性的技术训练，在生产实践过程中发现问题、思考问题、分析问题、解决问题，充分调动学生的积极性与主动性，培养学生的实践能力和创新精神。

（4）将资格认证培训和各种数控技能大赛引入教学

学院是山东省职业技能人才鉴定基地、OSTA考试中心。

学院按照国家教育部关于开展职业资格证书的有关政策，大力的发展职业资格认证。

目前开设了数控车工、数控机床装调维修工等56个工种的职业资格培训及鉴定。

学院结合考证实行了数控机床的培训，把理论教学与实际操作技能训练结合起来。

数控技术专业学生及其他机械类相近专业的学生利用第二课堂，都参加了职业技能培训。

数控技术专业的学生毕业时，至少可以取得一个职业资格证书。

积极组织学生参加各种国内及本省市各种比赛活动，尝试将国内各种数控技能大赛参赛项目引入课堂，开展大赛专题讲座，使学生在参赛的实践中锻炼自己的实际诊断与维修能力。

近几年学生、老师在国家和省级数控技能大赛上获得多种奖励。

2.课程目标

2.1总体目标

通过本课程的教学，使学生确立数控机床故障诊断与维修的基本思路与基本原则。

在了解常用数控机床的结构、数控系统、数控伺服系统和数控机床检测系统的工作原理基础上，通过对常见故障特点和发生原因的分析，掌握数控机床故障诊断所必需的理论知识，并配合相关的实验与实训，使学生在理论知识与实践相结合的情况下初步学会用数控机床中常用的检测技术与方法去分析现象，故障定位,并学会用基本方法去排除常见故障。

掌握这门课程的能力后，学生能够在解决一些机床的常见故障，可适应企业技术岗位的要求。

2.2具体目标

2.2.1知识目标

（1）掌握数控机床组成、电气及电气控制方面知识；

（2）掌握数控系统知识；

（3）掌握伺服、变频基础知识及参数设置；

（4）掌握精度计算知识

（5）掌握数控机床系统功能及操作知识；

（6）掌握常用机械及液压方面知识；

（7）6S现场管理知识。

2.2.2能力目标

通过本课程的学习，学生能够将机械技术、电气技术、计算机技术等方面知识应用到数控机床故障与维修之中，具备从事数控机床安装调试维修岗位工作基本能力。

（1）能够根据数控机床的维修与维护规范编制维修与维护计划；

（2）能够分析数控机床电气原理图，利用测量仪器查找电气故障点；

（3）能够读懂数控PLC程序，分析PLC输入输出开关逻辑状态，查找故障点；

（4）能够识别数控系统各功能模块的接口和读懂接口信号线定义；

（5）能够读懂数控系统参数并进行设置；

（6）能够对主轴驱动及进给伺服驱动主要参数进行正确设置与调试；

（7）能够正确理解进给、主轴、刀架等部件的构成并进行拆装调整；

（8）能够根据验收标准，利用步矩规或激光仪对数控机床的定位精度进行检测计算及补偿。

（9）具备较强的独立学习与实践动手的能力。

2.2.3素质目标

（1）具备数控机床维修典型故障从机理上分析判断能力，并具备举一反三、触类旁通解决相关问题的能力。

具有继续学习和可持续发展能力；

（2）培养学生养成善于学习、勤于思考、胆大心细、6S管理的良好工作习惯；

（3）培养学生具备质量、效率、成本、安全和环保意识，勤奋敬业、团结协作、强烈责任心及职业道德的职业态度。

3.课程内容与学时分配

学习

情境

能力要求

学习任务

涉及知识

学时

情境1：

机床不能启动故障诊断与维修

1．阅读电气控制原理图的能力

2．编制电气控制诊断维与维修方案的能力

3．能利用测量工具检查电气控制状态参数

4．能判别并排除电气控制中的故障

1．机床供电回路检修

2．NC电源检修

1．机床电气控制原理

2．数控机床数控系统供电的技术要求

3．电器元件技术参数识别与选择

4．机床电气维修基础及维修工具的使用

5、机床主轴组成

10

情境2：

急停报警不能复位故障诊断与维修

1．阅读急停报警控制原理图的能力

2．编制诊断维与维修方案的能力

3．具备识别数控系统各功能模块的接口和读懂接口信号线定义的能力

4．能读懂数控PMC指令和PMC程序

5．能通过数控屏幕查找PMC输入输出执行状态

6．能分析PMC输入输出开关逻辑状态，查找故障点

7．能理解超程涉及数控系统参数并进行

3．急停回路检修

4．急停PMC模块检查

1．电气原理图阅读

2．数控系统的检测装置基本原理与维护方法

3．可编程控制器在数控机床中的应用及程序解读

4．典型数控系统基本报警信号意义

5．典型数控系统基本故障排除方法

8

情境3：

回零超程故障诊断与维修

1．阅读机床电气原理图的能力

2．理解回零控制方式

3．能识别数控系统各功能模块的接口和读懂接口信号线定义

3．能读懂数控PMC指令和PMC程序

4．能分析PMC输入输出开关逻辑状态，查找故障点

5．能理解回零所涉及最基本数控系统参数并设置

7．能够判断与解决回零报警故障

5．回零电路检修

6．系统回零参数检查

4．数控系统接口信号线定义

5．典型数控系统基本报警信号意义

6．典型数控系统基本故障排除方法

情境4：

刀架选刀不到位诊断与维修

1．阅读懂数控主轴驱动电路原理图的能力

2．能根据数控机床的维修与维护规范编制相应诊断维与维修方案

4．能阅读典型数控系统参数手册

5．能对主轴检测装置进行维护

6．能根据数控机床运行要求对数控系统的主要控制参数和主轴驱动主要参数进行正确设置并能够修改与调试

7．能正确理解主轴部件的构成并进行装拆

7．刀架电路检修

8．刀架PMC模块检查

9．刀架机械调整

7．典型自动换刀系统的构成

8．自动换刀系统运行与控制原理

9．自动换刀系统典型故障分析

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情境5：

主轴振动故障诊断与维修

1．阅读数控进给伺服驱动电路图的能力

5．能根据数控机床运行要求对数控系统的主要控制参数和进给伺服驱动主要参数进行正确设置并能够修改与调试

6．能理解进给安装精度并测量

10．主轴系统电路检修

11．主轴系统参数检查

12．主轴机械调整

1．数控系统的检测装置基本原理与维护方法

2．典型闭环数控系统硬件配置和连接

3．数控系统接口信号线定义

4．典型数控系统主要参数定义与设定

5．数控系统主轴驱动系统的特点和维护要点

6．典型数控车主轴部件结构；

主轴精度的测量

7．主轴部件装配与维护技术

8．常见主轴故障分析

情境6：

系统跟踪误差过大故障诊断维修

1．阅读数控进给伺服驱动电路控制图的能力

13．进给系统电路检修

14．进给系统参数检查

15．进给传动机械调整

1．数控系统控制原理与伺服驱动系统基础知识

3．典型闭环数控系统硬件配置和连接

4．数控系统接口信号线定义；

5．典型数控系统主要参数定义与设定

6．交流伺服进给驱动器的参数定义与设定

7．数控直线运动部件结构特点及校正

8．数控直线运动部件故障分析

3.1教学内容选取依据

由于本课程的培养目标，教学计划和教学内容都是按照数控行业人才需求状况制定的，因此本门课程内容选取的原则是：

从职业岗位（数控机床装调工、装调工程师、维护工和维修工程师等）出发，确定工作任务（硬件维修、软件维修、机床安装与调试等）及工作能力（强电控制线路故障分析与维修能力、CNC连接故障分析与维修能力、驱动器连接系故障分析与维修能力），然后选定所学课程理论知识。

3.2教学内容组织与安排

通过对数控机床装调维修典型工作任务和行动领域的分析与归纳，以工作过程为导向，以数控装调维修的职业行动能力为目标，依托任务载体对教学内容进一步整合和序化，科学设计了针对岗位能力的基于维修工作过程的课程体系及相应的学习单元。

（1）以故障现象为载体，基于维修工作过程的学习情境设计

在教学内容的组织上，我们将数控机床的理论融入到实践教学中，实行一体化教学。

即以数控机床常见故障现象为载体，以能力培养为核心，以分析诊断技术为主线，精心设计学习情境（项目，即典型故障现象），由学习情境确定学习任务和知识范围。

通过对企业维修人员进行调研，和对数控机床装调维修典型工作任务和行动领域的分析与归纳，将数控机床主要出现的故障，设计成六大情境（项目），然后将学习情境细化成15个学习任务。

见下图：

图1课程情景设计

2．课程内容设计

六大情景所涉及的能力要求、学习任务、课程知识及学时分配见下表：

1.阅读电气控制原理图的能力

2.编制电气控制诊断维与维修方案的能力

3.能利用测量工具检查电气控制状态参数

4.能判别并排除电气控制中的故障

1.机床供电回路检修

2.NC电源检修

1.机床电气控制原理

2.数控机床数控系统供电的技术要求

3.电器元件技术参数识别与选择

4.机床电气维修基础及维修工具的使用

5.机床主轴组成

1.阅读急停报警控制原理图的能力

2.编制诊断维与维修方案的能力

3.具备识别数控系统各功能模块的接口和读懂接口信号线定义的能力

4.能读懂数控PMC指令和PMC程序

5.能通过数控屏幕查找PMC输入输出执行状态

6.能分析PMC输入输出开关逻辑状态，查数控系统参数并进行

3.急停回路检修

4.急停PMC模块检查

1.电气原理图阅读

2.数控系统的检测装置基本原理与维护方法

3.可编程控制器在数控机床中的应用及程序解读

4.典型数控系统基本报警信号意义

5.典型数控系统基本故障排除方法

1.阅读机床电气原理图的能力

2.理解回零控制方式

3.能识别数控系统各功能模块的接口和读懂接口信号线定义

5.能分析PMC输入输出开关逻辑状态，查找故障点

6.能理解回零所涉及最基本数控系统参数并设置

7.能够判断与解决回零报警故障

5.回零电路检修

6.系统回零参数检查

4.数控系统接口信号线定义

5.典型数控系统基本报警信号意义

6.典型数控系统基本故障排除方法

1.阅读懂数控主轴驱动电路原理图的能力

2.能根据数控机床的维修与维护规范编制相应诊断维与维修方案

4.能阅读典型数控系统参数手册

5.能对主轴检测装置进行维护

6.能根据数控机床运行要求对数控系统的主要控制参数和主轴驱动主要参数进行正确设置并能够修改与调试

7.能正确理解主轴部件的构成并进行装拆

7.刀架电路检修

8.刀架PMC模块检查

9.刀架机械调整

7.典型自动换刀系统的构成

8.自动换刀系统运行与控制原理

9.自动换刀系统典型故障分析

1.阅读数控进给伺服驱动电路图的能力

5.能根据数控机床运行要求对数控系统的主要控制参数和进给伺服驱动主要参数进行正确设置并能够修改与调试

6.能理解进给安装精度并测量

1.数控系统的检测装置基本原理与维护方法

2.典型闭环数控系统硬件配置和连接

3.数控系统接口信号线定义

4.典型数控系统主要参数定义与设定

5.数控系统主轴驱动系统的特点和维护要点

6.典型数控车主轴部件结构；

7.主轴部件装配与维护技术

8.常见主轴故障分析

1.阅读数控进给伺服驱动电路控制图的能力

1.数控系统控制原理与伺服驱动系统基础知识

3.典型闭环数控系统硬件配置和连接

4.数控系统接口信号线定义；

5.典型数控系统主要参数定义与设定

6.交流伺服进给驱动器的参数定义与设定

7.数控直线运动部件结构特点及校正

8.数控直线运动部件故障分析

4.实施要求

4.1教材编写

（1）《数控机床故障诊断与维修》（高职高专“十二五”国家级规划教材），刘豫喜主编，南京大学出版社

（2）《数控机床故障诊断与维修》（长春市精品课程教材），刘永久编，机械工业出版社

实训教材：

《数控机床故障诊断与维修实训》（全国机械行业高等职业教育“十二五”规划教材），王丽杰编，机械工业出版社

4.2教学方法与手段

4.2.1教学模式

以就业为导向，以能力为本位，实行校企合作、工学交融式教学模式。

以生产任务为主线安排教学，学生在“学中做、做中学”，做到专业建设融入行业和企业、专业理论融于实践、课程教学融于生产、职业资格证书融于课堂、就业融于实习。

其形式主要有：

任务驱动式教学、校内（外）轮岗实训、定岗实习，完成将学生从新手培养成员工的全过程。

工学交融教学模式

（1）任务驱动式教学

以生产现场数控机床的实际维修任务为目标，展开教学工作，其中要突出知识的应用性，引导学生自主思考。

具体的任务实施过程如下：

1.教师让学生观察机床故障，教师提出工作任务，下达任务书。

2.教师讲述涉及该故障的有关理论知识。

3.让学生分组讨论工作任务，制定出实施工作计划表。

4.老师讲述工作流程，演示实施过程,并发放流程表，让学生记录操作过程,组织学生小组操作，实施过程中学生填写操作流程表。

5.教师观察与提问，学生填写练习与观察、口头与问题清单作为过程考核的依据,最后检查学生实施效果，作为终结考核依据,6.教师总结实施过程，根据前面每个部分所考察的内容（任务分析与决策、任务实施与检验）来进行综合评定。

任务实施流程结束时学生的任务也得到完成。

（2）轮岗实训

为了提高学生的知识应用水平和职业能力，安排学生在工程训练中心及合作企业数控设备维修保养岗位上进行真实维修工作。

对这一过程的操作，一是机床日常维护由学生在老师指导下轮岗完成；

二是设备的维修采用责任到人的负责制，每一位课程老师均有对应的机床维护责任，由老师组织学生对机床进行常规保养及维修。

（3）定岗实习

学生完成该课程以后，在学校合作企业定岗实习4周，在维修岗位上体验实际工作环境，更深层理解维修工作业务及维修过程，强化学生岗位职业能力及职业素养的养成

4.2.2教学方法

（1）引导文教学法

以典型故障现象为载体，通过故障现象呈现维修情景，引导出问题，学生在引导问题的指引下主动、独立地学习，收集信息，列出尽可能多的故障原因，制订出可行的诊断维修方案，并对方案进行论证、实施，对实施过程进行检查及评估。

整个教学活动以学生为中心，围绕学习过程的学习情境，呈现一种现场实践的真实存在状态，营造职业环境以产生职业氛围。

教学过程如下：

（2）采用互动式教学方法

在课程教学中,学生完成工作任务老师要组织讲评，分析每一个任务完成的情况。

这时教师鼓励学生也参与到讲评中，对自己和别人的解决方法发表看法，发表评论，形成一种互动式教学气氛。

由于学生在实施任务时都有自己独特的理念和不同的解决方法，因此教师和其他同学的评论、建议，将使被讲评的同学有很多收获，在思路和能力上都有一个较大幅度的提升，丰富了专业知识面。

（3）角色扮演法

在教学中，使学生扮演实际工作中的角色，即数控机床维修人员现场维修典型故障；

而实际机床维修人员则扮演老师，与任课教师一起进行指导，使学习过程完全与现场工作接轨。

学生学到了实际知识，老师积累了教学素材，以及增长了才干和实践经验，培养了学生的职业规范、职业道德、分工合作能力及责任感。

4.2.3教学手段

（1）多媒体网络教学

数控技术专业用完备的教学设备和多媒体教学软件，给学生提供了“教、学、做、评”一体化的教学环境，通过大屏幕投影仪、幻灯机、扩音机、麦克风等多媒体综合设备提供声情图文并茂、多感官刺激的教学手段，以激发学生的学习兴趣，吸引学生的注意力；

课堂教学使用多媒体教学软件辅助管理，控制主要教学环节，如讲授、演示、文件资料发放、学生作业提交等，极大的提高了学生的学习自主性。

（2）学习网站

本课程的学习网站提供了丰富的多媒体教学资源，包括电子课件、项目案例、习题、职业资格认证等相关教学资料，并提供配套的教学录像，使学生能在课后随时随地学习本课程，并提供在线答疑和信息反馈机制，为学生实时解答课堂难题。

（3）教学课件

在教学过程中，教师应用多媒体课件授课达到70%以上。

教师根据课程内容的特点制作了CAI课件,通过多媒体教学演示、多媒体CAI课件和板书相结合的现代教学手段组织教学，并在授课过程中辅以被加工零部件的实物和图片等素材，极大丰富了教学内容。

（4）运用虚拟项目环境

学习的最终目的是使学生在走上生产岗位后，能立即投入角色。

为了达到这个目的，必须要在学校内的教学过程中，模拟出企业、工程现场、项目等，使学生在这种环境下进行学习和训练。

在《数控机床故障诊断与维修》的教学中，使用了“虚拟项目”。

课题组从真实项目中进行提取，并进行分解和简化，提炼出适合学生学习进度和难度的案例。

学生先接受案例，再设计方案，最后具体实施，可以亲身经历一个项目从设计到制造出成品的全过程，了解项目的运作全过程和规则。

4.3考核与评价

对课程的成绩考核包括三个部分：

维修任务结果考核、维修任务过程考核、学生自我考核。

见下面《数控机床故障诊断与维修》学习评价表：

评价项目

配分%

得分

一、维修任务结果考核：

60%

故障原因的分析

15

维修方案及步骤的制定

故障诊断能力

故障排除能力

20

二、维修任务过程考核：

25%

工作态度是否正确

安全操作

3

组织纪律

2

工具使用能力

5

自主学习

三、学生自我评价：

15%

学习活动的目的性

是否独立寻求解决问题的方法

工作方法正确性

团队合作氛围

个人在团队中的作用

总分

4.4课程资源的开发与利用

为保证本课程理论与实践教学一体化模式的实施，大力开展从硬件到软件条件建设，取得了比较令人满意的成效。

目前已具备的主要条件见下表：

类别

内容

网络资源条件

教学课件、FANUC数控系统资料、视频库试题题库及答案、模拟题、职业资格考试与实训指导书、测试题等

实验室条件

建有数控技术专业使用的数控技术及工业机器人、机械零件、液压与传动、动平衡、可编程控制器等26个实验室

工程训练中心

筑总面积7308平方米，目前各种机床设备178台，