《数控机床故障诊断及维修》教学设计.docx

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《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

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。

实施：

由主讲教师按计划进行教学。

检查：

检查教师是否按计划进行教学。

评估：

由学生对本课程进行评价，同组教师评价，督导组评价，企业出题考试后对学生评价，对评价中提出的问题进行分析，制定计划整改方案，从新制定计划，由专业指导委员会对新计划进行评估，提出修改意见，进行下一轮教学。

用六步法进行的课程设计注重教会学生解决实际问题的的方法，所以具有开放性。

在故障的诊断排除中，尽管故障的表象各不相同，但故障处理的一般步骤是相同的，通过在机床和实训台上设置故障点，以几个典型的真实的故障帮助学生掌握机床故障的常见的方法。

本课程在设计过程中牢牢把握“以工作过程为导向”的教学设计理念，把专业学生的核心职业能力培养摆在突出的位置，以学生为主导，设计学习情境，规划学习性工作任务，最终达到课程的培养目标。

学习与工作内容

工作对象：

1.华中系统数控车床

2.断路器、接触器、继电器、开关、按钮、传感器等高、低压电器

3.变压器、变频器、伺服驱动器、数控系统

工作过程：

1.熟悉数控机床维护维修安全、文明操作规范及规程

2.数控机床维护维修工具使用方法及注意事项

3.数控机床的工作原理

4.数控机床电气原理图的设计

5.数控机床常用器件的工作原理及注意事项

6.数控机床常见故障的分析方法、解决方法

工作方法：

1.先简单后困难分析法

2.先机械后电气法

3.整体、局部分析法

4.主电路、控制电路接线方法

工具：

1.数控机床故障诊断与维修仿真软件

2.断路器、接触器、继电器、开关、按钮等常用电器元件

3.内六角扳手、螺丝刀、万用表、导线等线路连接工具

工作组织方式：

1.分组团队合作法

2.教师实训演示数控机床故障诊断与维修设计调试方法

3.学生根据实训任务完成数控机床相关故障的设定及排除任务

4.学生小组评分、教师评价打分，并对学生的完成情况进行点评

工作要求：

1.能进行熟练的工作沟通，并具备较强的团队合作精神

2.能进行正确的使用现有资料及维修工具

3.能根据控制原理能迅速精确定位故障可能位置

4.能绘整台机床的电气控制原理图

5.能完成数控机床控制电路的连接

6.自觉遵守维护维修安全、文明相关规定

7.能完成数控机床常见故障的排除方法

8.能设计数控机床电气原理图

附注

二、学习目标设计

（一）学习对象分析

数控机床控制技术是集机械制造技术、自动化技术、计算机技术、传感检测技术、信息处理技术以及光电液一体化技术于一体的现代制造技术。

近年来，随着数控机床的普及应用,给机械制造业的发展创造了条件，并为企业带来了很大的效益，但同时，由于数控设备的先进性、复杂性和智能化的特点，在维修理论、技术和手段上都发生了极大的变化，因此，企业需要大批掌握先进数控技术复合型的数控机床维修人员。

《数控机床故障诊断与维修》是机电一体化技术专业的核心课程，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。

（二）学习目标设计

本课程以机床制造业企业中的数控机床装调工程师、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。

（一）知识目标

数控机床是现代制造技术的基础，它是一种综合应用了计算机技术、自动控制技术、精密测量技术和机床设计等先进技术的典型机电一体化产品。

它以高效、高精度以及灵活多变的特点，在各行各业取得了越来越广泛的应用。

但是数控机床的结构及其控制系统复杂、价格贵，因此它对维修人员提出了比普通机床维修更高的要求。

通过本课程的学习，学生应该掌握以下知识

1、应具有较广的知识面

由于数控机床是集机械、电气、液压、气动等于一体的加工设备，组成机床的各部分之间又具有密切的联系，所以其中任何一部分发生故障均会影响到其他部分的正常工作。

故要求维修人员不仅要掌握机械、电气两个专业的基础理论知识，而且还应熟悉机床的结构与设计思想，熟悉数控系统的性能，才能迅速找出故障原因。

2、必须勘于思考

数控机床的结构复杂，故障涉及面广。

作为维修人员必须从机床的故障现象通过分析故障产生的过程，针对各种可能产生的原因由表及里，透过现象看本质，迅速找出发生故障的根本原因并排除。

维修人员应“多动脑，慎动手”，切忌草率下结论，盲目更换元器件，特别是数控系统的模块以及印刷电路板。

3、重视经验积累学习

数控机床故障的维修速度在很大程度上要依靠平时经验的积累，维修人员遇到的问题、解决过的故障越多，其维修经验也就越丰富。

数控机床虽然种类繁多，但基本的工作过程与原理却是相同的。

因此，维修人员在解决了某故障以后，应对维修过程及处理方法进行及时总结、归纳，形成书面记录，以供今后出现同类故障时参考。

特别是对于自己平时难以解决，最终由同行技术人员或专家解决的问题，尤其应该细心观察，认真记录，深入思考。

（二）能力目标

1、能熟练操作机床和使用维修仪器

数控机床维修人员通常要进入一般操作者无法进行的特殊操作方式，如：

进行机床参数的设定与调整、通过计算机以及软件联机调试、利用PLC编程器监控等。

此外，为分析判断故障原因，维修过程中往往还需要编制相应的加工程序，对机床进行必要的运行试验与工件的试切削。

2、具有较强的动手能力

动手是维修人员必须具备的素质。

但是，对于维修数控机床这样精密、昂贵的设备，动手必须要有明确的目的、完整的思路、细致的操作；动手前应仔细思考、观察，找准人手点；动手过程中更要做好记录，尤其是对于电气元件的安装位置、导线号、机床参数、调整值等都必须做好明显的标记。

维修完成后，应做好“收尾”工作，如：

将机床、系统的罩壳、紧固件安装到位，将电线、电缆整理整齐等。

3、具备专业外语基础

目前国内生产数控机床的厂家已经日益增多，但数控机床的关键部分数控系统还主要依靠进口，其配套的说明书、资料往往使用原文资料，数控系统的报警文本显示亦以外文居多。

为了能迅速根据系统的提示与机床说明书中所提供信息，确认故障原因，加快维修进程，作为—个维修人员，最好能具备专业外语的阅读能力。

4、大胆创新

打破传统的理论、实践分开的组织形式，以任务为主要教学组织形式，融合理论、实践的内容，根据不同的教学内容，我们采用不同教学模式。

在每一种教学模式中，我们抓住“以学生的职业能力的培养为中心”不动摇，抓住教学目标不动摇，敢于创新，敢于突破，教学内容决定教学模式。

主要采用“任务驱动”型教学模式，采用“项目导向”型教学，做到“讲练一体化”。

运用不同的教学方法，比如案例教学法、启发式教学、讨论式教学、讲授法教学等等。

在案例教学法中，我们抓住故障处理的步骤，层层分析，以典型案例为突破。

在每次的教学过程中注意体现学生的主导地位，教师引导，报告完成后进行仔细讨论、分析，目的就是学生掌握技能。

（三）素质目标

学生除了掌握一定的专业基础知识、职业技能外，还必须具有团队协作意识，创新意识和严谨求实的科学态度，培养学生为人处事的基本能力，培养学生良好的职业素质，形成正确的世界观和价值观。

三、课程内容设计

（一）学习内容结构设计

编号

学习情境

完成学时设计

维修前技术准备

数控系统黑屏故障维修

数控机床机床一直急停故障维修

数控机床回零故障维修

数控机床主轴运行故障维修

数控机床进给轴不动故障维修

数控机床刀架不转位故障维修

数控机床换刀不成功故障维修

合计

（二）学习情境（或“项目、教学单元”）内容与要求设计

1、维修前技术准备

编号

学习任务

学习目标

主要学习内容

能力训练

项目设计

完成学

时设计

1-1

维修前技术准备

①正确使用常用数控机床故障诊断与维修的工具

②正确认识数控系统的软硬件构成

③熟悉数控机床常见故障排除思路及排除方法

④熟练数控机床相关资料的使用方法

①了解排除数控机床故障所需要准备的资料、及安全文明操作规程

②知道正确使用维修数控机床故障诊断与维修所需要的工具

③学会通过分析机床常见故障所需要准备的知识和查阅所需资料

①正确使用维修数控机床故障诊断与维修所需要的工具

②通过分析机床常见故障所需要准备的知识和查阅所需资料

2、数控系统黑屏故障维修

编号

学习任务

学习目标

主要学习内容

能力训练

项目设计

完成学

时设计

2-1

数控系统黑屏故障维修

①解决数控系统黑屏类故障

②正确认识数控系统的软硬件构成

③熟悉系统黑屏故障排除思路

④熟练排除华中数控系统世纪星系统黑屏故障

①了解排除华中数控世纪星系统黑屏故障所需要准备的资料

②知道正确使用维修数控系统黑屏所需要的工具

③学会通过分析系统黑屏故障所需要准备的知识和查阅所需资料

④学会数控机床系统黑屏故障的排除方法

①对照机床电气原理图讲述其控制原理

②分组进行机床模拟故障的分析及排除

3、数控机床机床一直急停故障维修

编号

学习任务

学习目标

主要学习内容

能力训练

项目设计

完成学

时设计

3-1

数控机床一直急停故障维修

①解决数控系统一直急停类故障

②掌握数控机床常见故障诊断的基本原则和诊断步骤

③熟悉急停类故障排除思路

④熟练排除华中数控系统世纪星系统急停故障

①了解排除华中数控世纪星系统机床急停故障所需要准备的资料

②知道正确使用维修数控系统机床急停所需要的工具

③学会通过分析数控机床急停故障所需要准备的知识和查阅所需资料

④学会数控机床急停故障的排除方法

①通过设置相关的机械故障让学生分组进行故障排除

②通过理论联系实际来解决实际问题

4、数控机床回零故障维修

编号

学习任务

学习目标

主要学习内容

能力训练

项目设计

完成学

时设计

4-1

数控机床回零超程报警故障维修

①解决数控机床回参考点类故障

②掌握数控机床回参考点的原理和方法

③能精心回零操作并能对回零相关参数进行查阅及修改

④掌握数控机床超程概念

⑤能对回零故障进行诊断并排除

①了解排除华中数控世纪星系统机床回参考点故障所需要准备的资料

②知道正确使用维修数控系统机床回参考点所需要的工具

③学会通过分析数控机床参考点故障所需要准备的知识和查阅所需资料

④学会数控机床系统启动回参考点超程故障的排除方法

1通过模拟软件来考核掌握情况

②通过参数设置故障来进一步检验学生掌握的数控机床的参数故障诊断及维修的方法

5、数控机床主轴运行故障维修

编号

学习任务

学习目标

主要学习内容

能力训练

项目设计

完成学

时设计

5-1

数控机床主轴运行故障维修

①能够对主轴电气部分故障进行定位与维修

②了解主轴变频调速技术

③熟悉主轴系统参数和变频器的常用参数设置方法，能控制主轴平稳运行

④熟练排除华中数控车床主轴运行故障

①了解排除华中数控机床主轴反转失灵故障所需要准备的资料

②知道正确使用维修数控机床主轴反转失灵所需要的工具

③学会通过分析数控机床机床主轴反转失灵故障所需要准备的知识和查阅所需资料

④学会数控机床主轴反转失灵故障的排除方法

①通过设置相关的电气故障让学生分组进行故障排除

②通过理论联系实际来解决实际问题

6、数控机床进给轴不动故障维修

编号

学习任务

学习目标

主要学习内容

能力训练

项目设计

完成学

时设计

6-1

数控机床进给轴不动故障维修

①解决进给轴异常故障维修

②掌握伺服驱动系统的组成单元和工作原理

③熟悉伺服驱动

④了解伺服驱动系统的连接

⑤掌握模块交换法，灵活应用于故障诊断工作

解决进给轴不动故障

①了解排除华中数控机床进给轴不动故障所需要准备的资料

②知道正确使用维修数控机床进给轴不动所需要的工具

③学会通过分析数控机床机床进给轴不动故障所需要准备的知识和查阅所需资料

④学会数控机床伺服驱动轴参数设置故障的排除方法

①通过机床伺服进给系统的故障设置来让学生掌握相关技巧

②通过机床伺服进给轴故障的设置来进一步检验学生掌握的数控机床的进给系统的故障诊断及维修的方法

7、数控机床刀架不转位故障维修

编号

学习任务

学习目标

主要学习内容

能力训练

项目设计

完成学时设计

7-1

数控车床刀架不转位故障维修

①解决数控车床刀架类故障

②掌握判断电动刀架驱动故障的基本思路

③熟悉电动刀架的控制回路与电动刀架的工作原理

④熟悉刀架不转位的故障原因

对数控车床刀架不转位故障进行准确定位，判断问题所在并实际解决此类故障

①了解排除华中数控车床刀架不转位故障所需要准备的资料

②知道正确使用维修数控车床刀架不转位故障所需要的工具

③学会通过分析数控车床刀架不转位故障所需要准备的知识和查阅所需资料

④学会数控车床刀架不转位故障的设置及排除方法

①通过机床相关故障的设置来检验及考核学生对数控车床刀架相关故障诊断及维修的技巧

8、数控机床换刀不成功故障维修

编号

学习任务

学习目标

主要学习内容

能力训练

项目设计

完成学

时设计

数控车床换刀不成功故障维修

①解决数控车床刀架类故障

②掌握判断电动刀架驱动故障的基本思路

③熟悉电动刀架的控制回路与电动刀架的工作原理

④熟悉刀架不转位的故障原因

对数控车床刀架不转位故障进行准确定位，判断问题所在并实际解决此类故障

①了解排除华中数控车床刀架换刀不成功故障所需要准备的资料

②知道正确使用维修数控车床刀架换刀不成功故障所需要的工具

③学会通过分析数控车床刀架换刀不成功故障所需要准备的知识和查阅所需资料

④学会数控车床刀架换刀不成功故障的设置及排除方法

①通过机床相关故障的设置来检验及考核学生对数控车床刀架相关故障诊断及维修的技巧

四、课程教学策略设计

编号

学习任务

主要教学内容

能力训练项目设计

教学（训练）方法

教学（训练）手段

课业设计

1—1

维修前技术准备

1、了解排除数控机床故障所需要准备的资料、及安全文明操作规程

安全规范操作及查询机床资料

多媒体演示

2、知道正确使用维修数控机床故障诊断与维修所需要的工具

工具的规范安全使用

多媒体演示及现场演示

边学边练

做导线要求一头为针形一头为U形标注规范

3、学会通过分析机床常见故障所需要准备的知识和查阅所需资料

查询机床相关技术资料

多媒体演示及现场演示

边学边练

查询数控机床故障排除所需资料

2—1

数控系统黑屏故障维修

1、了解排除华中数控世纪星系统黑屏故障所需要准备的资料

查询机床相关技术资料

一体化教学结合实训练习

边学边练

2、知道正确使用维修数控系统黑屏所需要的工具

工具的规范安全使用

教师设计黑屏故障

边学边练

完成数控系统黑屏相关故障的排除

3、学会通过分析系统黑屏故障所需要准备的知识和查阅所需资料

迅速、精确定位故障

完成数控系统黑屏相关故障的排除

4、学会数控机床系统黑屏故障的排除方法

对排除故障的方法进行归纳总结

教师检查故障排除情况

边学边练、课堂提问分组讨论

设计系统黑相关屏故障

3—1

数控机床一直急停故障维修

1、了解排除华中数控世纪星系统机床急停故障所需要准备的资料

查询机床相关技术资料

一体化教学结合实训练习

边学边练

2、知道正确使用维修数控系统机床急停所需要的工具

工具的规范安全使用

教师设计急停故障

边学边练

完成数控机床急停相关故障的排除

3、学会通过分析数控机床急停故障所需要准备的知识和查阅所需资料

迅速、精确定位故障

完成数控机床急停相关故障的排除

4、学会数控机床急停故障的排除方法

对排除故障的方法进行归纳总结

教师检查故障排除情况

边学边练、课堂提问分组讨论

设计机床急停相关故障

4—1

数控回零超程报警故障维修

1、了解排除华中数控世纪星系统机床回参考点故障所需要准备的资料

查询机床相关技术资料

一体化教学结合实训练习

边学边练

2、知道正确使用维修数控系统机床回参考点所需要的工具

工具的规范安全使用

教师设计回零故障

边学边练

完成数控机床回零相关故障的排除

3、学会通过分析数控机床参考点故障所需要准备的知识和查阅所需资料

迅速、精确定位故障

完成数控机床回零相关故障的排除

4、学会数控机床系统启动回参考点超程故障的排除方法

对排除故障的方法进行归纳总结

教师检查故障排除情况

边学边练、课堂提问分组讨论

设计机床回零相关故障

5—1

数控机床主轴运行故障维修

1、了解排除华中数控机床主轴反转失灵故障所需要准备的资料

查询机床相关技术资料

一体化教学结合实训练习

边学边练

2、知道正确使用维修数控机床主轴反转失灵所需要的工具

工具的规范安全使用

教师设计主轴反转失灵故障

边学边练

完成数控机床主轴反转相关故障的排除

3、学会通过分析数控机床机床主轴反转失灵故障所需要准备的知识和查阅所需资料

迅速、精确定位故障

完成数控机床主轴反转相关故障的排除

4、学会数控机床主轴反转失灵故障的排除方法

对排除故障的方法进行归纳总结

教师检查故障排除情况

边学边练、课堂提问分组讨论

设计机床主轴运行相关故障

6—1

数控机床进给轴不动故障维修

1、了解排除华中数控机床进给轴不动故障所需要准备的资料

查询机床相关技术资料

一体化教学结合实训练习

边学边练

2、知道正确使用维修数控机床进给轴不动所需要的工具

工具的规范安全使用

教师设计进给轴不动故障

边学边练

完成数控机床进给轴不动相关故障的排除

3、学会通过分析数控机床机床进给轴不动故障所需要准备的知识和查阅所需资料

迅速、精确定位故障

完成数控机床进给轴不动相关故障的排除

4、学会数控机床伺服驱动轴参数设置故障的排除方法

对排除故障的方法进行归纳总结

教师检查故障排除情况

边学边练、课堂提问分组讨论

设计机床进给轴运行相关故障

7—1

数控车床刀架不转位故障维修

1、了解排除华中数控车床刀架不转位故障所需要准备的资料

查询机床相关技术资料

一体化教学结合实训练习

边学边练

2、知道正确使用维修数控车床刀架不转位故障所需要的工具

工具的规范安全使用

教师设计刀架不转位故障

边学边练

完成数控机床刀架不转位相关故障的排除

3、学会通过分析数控车床刀架不转位故障所需要准备的知识和查阅所需资料

迅速、精确定位故障

完成数控机床刀架不转位相关故障的排除

4、学会数控车床刀架不转位故障的设置及排除方法

对排除故障的方法进行归纳总结

教师检查故障排除情况

边学边练、课堂提问分组讨论

设计机床刀架换刀相关故障

8—1

数控车床换刀不成功故障维修

1、了解排除华中数控车床换刀不成功故障所需要准备的资料

查询机床相关技术资料

一体化教学结合实训练习

边学边练

2、知道正确使用维修数控车床刀架换刀不成功故障所需要的工具

工具的规范安全使用

教师设计刀架换刀不成功故障

边学边练

完成数控机床刀架换刀不成功相关故障的排除

3、学会通过分析数控车床刀架换刀不成功故障所需要准备的知识和查阅所需资料

迅速、精确定位故障

完成数控机床刀架换刀不成功相关故障的排除

4、学会数控车床刀架换刀不成功故障的设置及排除方法

对排除故障的方法进行归纳总结

教师检查故障排除情况

边学边练、课堂提问分组讨论

设计机床刀架换刀相关故障

五、课程教学进度设计

周次

单元学时

主要教学内容

成果展示

（可观测）

编号

学习任务

主要教学内容

能力训练项目

学时

1—1

正确使用常用数控机床故障诊断与维修的工具

1、了解排除数控机床故障所需要准备的资料、及安全文明操作规程

2、维修数控机床故障诊断与维修常用及专用的工具使用方法和注意事项

规范文明安全操作工具

做出合格的导线接头

1—1

正确认识数控系统的软硬件构成

1、如何安全文明操作机床

实物图和相关原理图

安全文明操作机床、进入机床系统修改参数

2、机床各功能模块的工作原理

1—1

①熟悉数控机床常见故障排除思路及排除方法

②熟练数控机床相关资料的使用方法

通过分析机床常见故障所需要准备的知识和查阅所需资料

查询数控机床相关技术资料

数控机床相关手册

2—1

①了解数控系统工作原理

②正确认识数控系统的软硬件构成

数控系统工作原理及其组成

系统各组成部分之间的连接

线路连接

2—1

熟悉系统黑屏故障排除思路

数控机床黑屏故障可能存在位置

定位故障

画出系统上、下电原理图

2—1

熟练排除华中数控系统世纪星系统黑屏故障

定位系统黑屏故障并排除

排除故障

设计系统黑屏故障

3—1

了解数控系统一直急停类故障诊断的基本原则和诊断步骤及思路

通过分析机床急停故障，准备需要的知识、工具和资料

分析故障

3—1

排除华中数控系统世纪星系统急停故障

定位系统黑屏故障

定位、排除故障

3—1

设计系统黑屏故障

设计有效黑屏故障

设计故障

归纳总结、设计相关故障

4—1

了解数控机床回零超程故障诊断的基本原则和诊断步骤及思路

通过分析机床回零超程故障，准备需要的知识、工具和资料

分析故障

4—1

排除华中数机床统世纪星系统回零超程相关故障

定位数控机床回零超程故障

定位、排除故障

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