1、數控機床故障診斷與維修課程標準(適用專業(yè)：數控設備應用與維護，90學時)一、概述（一） 課程性質培養(yǎng)一批高技能人才和高素質勞動者，是先進制造業(yè)實現技術創(chuàng)新和技術升級的迫切要求。高等職業(yè)教育既擔負著培養(yǎng)高技能人才的任務，也為自身的發(fā)展提供了難得的機遇。為適應制造業(yè)的深層次發(fā)展和數控技術的廣泛應用，根據高等職業(yè)教育發(fā)展與改革的新形式，我校以教育部關于加強高職高專人才培養(yǎng)工作的若干意見等文件對高職高專人才培養(yǎng)的要求為指導思想，確立了“滿足制造業(yè)對人才培養(yǎng)的需求，適應行業(yè)技術改革，緊跟前沿技術發(fā)展”的思路，制定了本課程的標準。本課程借鑒德國“雙元制”職業(yè)教育相關的先進理念，針對高等職業(yè)教育自動化、機電

2、一體化、數控技術專業(yè)教學對象的實際情況進行制定。以目前廣泛使用的SINUMERIK 802S、SINUMERIK 802D為例，主要講授數控設備故障診斷與維修理論；常用維修儀器的基本原理、技術指標；數控機床常見電氣、機械故障的判斷；數控機床常見故障診斷與維修方法等內容；訓練通過儀器儀表排除數控機床常見強、弱電故障；訓練通過數控系統的診斷功能、PLC梯形圖等診斷數控機床常見故障。該課程以應用為主線，制定教學過程。力求少而精、突出基本知識和基本技能的培養(yǎng)，條理清晰，便于學習。通過學習培養(yǎng)學生數控系統操作、應用與維護的能力，故障檢測、排除與思維分析的能力，以及培養(yǎng)學生理論聯系實際的良好作風。本課程以

3、培養(yǎng)綜合素質為基礎，以能力為本位，把提高學生的職業(yè)能力放在突出位置，使學生成為企業(yè)生產服務一線迫切需要的高素質勞動者；課程設置和教學內容適應技術發(fā)展，突出自動化、機電一體化、數控技術應用專業(yè)領域的新知識、新技術、新工藝和新方法。數控機床故障診斷與維修是數控技術、模具制造、數控設備應用與維護專業(yè)的一門重要的專業(yè)必修課程。（二）課程基本理念本課程是數控技術、模具制造、數控設備應用與維護專業(yè)的一門主干課程，主要任務是使學生通過學習西門子數控實訓臺的結構、基本工作原理、特點及應用，熟悉數控系統的結構和特性并掌握數控系統基本控制回路的應用并能進行常見故障的分析和排除。從五年制高職教育的實際出發(fā)，以應用為

4、目的，以必需、夠用為度，以講清概念、強化應用為重點，加強針對性和實用性作為確定教學內容的基本原則。（三）課程設計思路數控機床故障診斷與維修為理實一體化課程，總課時3周（共90課時），課程學分4.5分。本課程共設16個項目（必修項目13個，選修項目3個），項目均取材于實際生產，以技能的培養(yǎng)為重點，理論教學圍繞項目要求展開，體現“教、學、做合一”的職教特色。本課程采用理論實踐一體化的教學模式。力圖實現：以培養(yǎng)綜合素質為基礎，以能力為本位，把提高學生的職業(yè)能力放在突出位置，加強實踐性教學環(huán)節(jié)，使學生成為企業(yè)生產服務一線迫切需要的高素質勞動者；以企業(yè)需求為基本依據，以就業(yè)為導向，增強針對性，又兼顧適應

5、性；課程設置和教學內容適應技術發(fā)展，突出自動化、機電一體化、數控技術應用專業(yè)領域的新知識、新技術、新工藝和新方法；教學組織以學生為主體，提供選擇和創(chuàng)新的空間，構件開放、富有彈性、充滿活力的課程體系，適應學生個性化發(fā)展的需要。二、課程目標本課程的教學目標主要是為了培養(yǎng)與提高學生在機床數控系統方面的相關技能，培養(yǎng)操作數控機床的技術人才，使其具備一定的機床數控系統技能，同時也以這種形式加強了職業(yè)技術教育，為培養(yǎng)跨世紀的中高級人才鋪墊了道路。學生通過本課程的學習應達到以下的目標：1了解數控裝置的特點和使用范圍2掌握步進驅動和交流伺服驅動的工作原理及兩者的區(qū)別3熟悉數控系統的基本構成4了解檢測反饋元件的

6、分類和基本工作原理5熟悉伺服驅動執(zhí)行元件的結構特點和作用6熟悉常用伺服控制元件的結構、工作方式和作用7能使用各類常用電器元件進行回路連接8能進行典型中等復雜電器控制回路的分析9掌握數控系統檢測反饋控制回路的設計方法和設計步驟10具備設計簡單電器傳動控制回路的能力11具備一定的數控系統傳動控制回路故障分析和排除能力三、課程教學內容與要求（一）教學內容與要求項目一：6S管理及數控維修人員素養(yǎng)內容：l 6S管理；l 維修人員基本素養(yǎng)；l 常見維修診斷工具；l 維修手冊與圖紙。要求：l 掌握6S管理的精髓；l 了解數控設備調試維修工的崗位要求；l 會使用常見的調試及維修工具；l 能正確使用維修手冊與識

7、讀圖紙l 了解維修的一般或稱與步驟。項目二： 數控機床故障診斷與維修實訓臺的認識內容：l 數控機床的基本概念l 了解數控實訓臺的構成l 電氣控制模塊及電源控制模塊l 802D系統模塊l 主軸變頻器模塊l 611UE伺服模塊l I/O演示模塊l PP72/48接口單元要求：l 了解、識讀SINUMERIK 802D實訓系統的各主要部件及其型號、大小、功率等參數。l 了解和掌握SINUMERIK 802D數控實訓系統的基本結構和功能特性。l 了解數控系統的組成，各主要組成部件的主要功能。項目三： 主軸回路內容：l 數控裝置與主軸裝置的連接l 基本參數設置l 實訓系統主軸回路的硬件線路連接要求：l

8、了解數控裝置與主軸裝置的連接l 掌握參數設置及其含義l 掌握實訓系統主軸回路的硬件線路連接項目四：西門子802D主軸變頻單元的調試及故障診斷內容：l 三相感應電動機的調速與變頻調速原理。l 通用變頻器的結構及其分類和電路原理。l 西門子MM420介紹、操作與故障診斷。l 變頻器與802D的匹配。要求：l 了解主軸變頻調速的工作原理、主軸變頻系統的控制工作原理。l 掌握主軸變頻驅動系統的調試方法。l 熟悉主軸變頻驅動系統的故障診斷。*項目五：西門子802D機床主軸及主軸編碼器的安裝與故障診斷內容：l 數控系統位置測量裝置的分類。l 光電增量式編碼器的工作原理。l 編碼器與ECU的連接及編碼器反饋

9、在ECU中參數的設定。要求：l 了解主軸編碼器的工作原理及作用。l 掌握主軸閉環(huán)系統的調試方法。l 熟悉主軸閉環(huán)系統的故障診斷。項目六：步進回路內容：l 步進伺服系統的組成l 數控系統對步進伺服系統的要求。l 步進電動機的工作原理和主要特性。l 步進電動機驅動電路。要求：l 熟悉伺服系統的組成，以及了解數控系統對伺服系統的要求。l 掌握步進電動機的工作原理和主要特性。l 掌握步進電動機驅動電路方面的基本技術。項目七：西門子步進驅動單元的調試及故障診斷內容：l 步進電機的基本結構、主要特性及工作原理。l 反應式步進電機的通電方式和步距角、轉速的計算。l 步進電機驅動控制系統的組成及其怎樣與數控系

10、統連接。l 步進驅動器的調整及數控系統的設定。l 三相感應電動機的基本結構、主要特性及工作原理。要求：l 了解步進電機的工作原理、步進系統的控制原理。l 掌握步進驅動器的調試方法。l 熟悉步進驅動系統的故障診斷。項目八：交流伺服回路內容：l 交流伺服回路接線。l 交流伺服回路涉及的元器件。l 簡單參數設置。要求：l 掌握交流伺服回路接線。l 掌握交流伺服回路涉及的元器件。l 掌握相關簡單參數設置。*項目九：611U伺服驅動的設置及優(yōu)化內容：l 611U伺服驅動的設置。l 利用SimcomU軟件進行服驅動的優(yōu)化。要求：l 掌握利用伺服驅動優(yōu)化軟件對伺服驅動裝置進行優(yōu)化。l 掌握簡單參數的設置。項

11、目十：刀架回路內容：l 數控機床刀架回路簡介。l 刀架系統的基本連接。l 與刀架系統有關的數據設置。要求：l 掌握刀架的正確接線。l 理解和刀架有關參數的含義。l 能排除一些簡單的與刀架相關的故障。項目十一：檢測反饋回路內容：l 檢測反饋回路的介紹l 檢測反饋回路的連線。l 檢測反饋元器件的介紹。l 機床控制方式介紹。要求：l 了解機床控制方式。l 了解各種反饋元器件的原理與使用。l 會進行接線。項目十二：802D機床的參考點內容：l 機床參考點的含義。l 機床參考點的設立。l 機床參考點的調試方法。要求：l 了解機床參考點的工作原理。l 掌握機床參考點的設定及調試方法。l 熟悉機床參考點 的

12、故障診斷。*項目十三：802D絲杠螺距誤差的補償內容：l 絲杠螺距誤差補償。要求：l 了解絲杠螺距誤差補償的工作原理。l 掌握絲杠螺距誤差補償的調試方法。項目十四：FROFIBUS組件的連接及數據設置西門子系統的基本數據設定內容：l ROFIBUS組件的連接。l ROFIBUS組件的數據設置。l SINUMERIK 802D系統的初始化。l 數據存儲保護級，車/銑床數據設定。要求：l 初步掌握怎樣設置參數以及怎樣優(yōu)化數控系統。l 操作過程中正確使用各種專用工具。項目十五：西門子系統的連接、數據保護內容：l 萬用表的使用方法，基本的電氣連接知識。l 了解和掌握SINUMERIK 802D數控實訓

13、臺的基本結構。識讀電氣線路圖的能力。l 了解SINUMERIK 802D的存儲器，SINUMERIK 802D系統的啟動方式。SINUMERIK 802D系統的數據保護方法。要求：l 熟悉SINUMERIK 802D數控系統的各基本單元。l 掌握SINUMERIK 802D數控系統的電氣連接。l 操作過程中正確使用各種專用工具。l 要求學生能初步掌握SINUMERIK 802D系統的連接及其各項參數的設置方法和數據保護知識。l 能解決系統連接過程中會遇到的簡單問題。項目十六：西門子802D外圍故障模擬及診斷內容：l 數控系統外圍設備。要求：l 熟悉機床外圍器件的工作原理。l 掌握機床外圍期間的

14、調試方法。l 掌握機床外圍器件的故障診斷。注：帶*的為選修項目。（二）學時分配建議項目主要內容課時理論實踐總課時一6S管理及數控維修人員素養(yǎng)314二數控機床故障診斷與維修實訓臺的認識112三主軸回路123四SINUMERIK 802D主軸變頻單元的調試及故障診斷246*五SINUMERIK 802D機床主軸及主軸編碼器的安裝與故障診斷246六步進回路336七西門子步進驅動單元的調試及故障診斷123八交流伺服回路325*九611U伺服驅動的設置及優(yōu)化235十刀架回路134十一檢測反饋回路224十二SINUMERIK 802D機床的參考點213*十三SINUMERIK 802D絲杠螺距誤差的補償2

15、13十四FROFIBUS組件的連接及數據設置、西門子系統的基本數據設定415十五西門子系統的連接、數據保護235十六SINUMERIK 802D外圍故障模擬及診斷134十七復習及小結8412機動224考核246合 計424890四、實施建議（一）教材編寫建議數控機床故障診斷與維修這門課程是我校以教育部關于加強高職高專人才培養(yǎng)工作的若干意見等文件對高職高專人才培養(yǎng)的要求為指導思想，確立了“滿足制造業(yè)對人才培養(yǎng)的需求，適應行業(yè)技術改革，緊跟前沿技術發(fā)展”的思路，制定了本課程的標準。它了借鑒德國“雙元制”職業(yè)教育相關的先進理念，針對高等職業(yè)教育自動化、機電一體化、數控技術專業(yè)教學對象的實際情況進行制

16、定。以目前廣泛使用的SINUMERIK 802S、SINUMERIK 802D為例，以數控系統的組成、應用為主線，制定教學過程。力求少而精、突出基本知識和基本技能的培養(yǎng)，條理清晰，便于學習。以培養(yǎng)綜合素質為基礎，以能力為本位，把提高學生的職業(yè)能力放在突出位置，使學生成為企業(yè)生產服務一線迫切需要的高素質勞動者；課程設置和教學內容適應技術發(fā)展，突出自動化、機電一體化、數控技術應用專業(yè)領域的新知識、新技術、新工藝和新方法。本課程屬于專業(yè)課程，在學生學習過自動化、機電一體化、數控技術應用專業(yè)的基礎課與專業(yè)基礎課的基礎上開設。它將學生在大學里所學習的所有知識綜合運用起來，使各門相互獨立的課程的知識在學習

17、這門課程的時候得到融合和升華。學習本課程時，不光要運用到以前各門學科所學習到的知識，更要將這些知識的內涵延伸，結合新的學科知識，建構成自己新的知識體系。本課程可以說是總結歸納，推陳出新的總括性課程。本課程教材編寫應與我校學生的實際基礎和專業(yè)需要緊密結合，并針對現有實驗實訓設備進行編寫。教材中理論知識應圍繞項目開展，采用項目教學法，以工作任務為出發(fā)點，以技能培養(yǎng)為重點。（二）教學建議 本課程應采用理論實踐一體化教學模式。在教學過程中應將基礎理論與實踐課題緊密結合，做到理論為實踐服務，充分調動學生學習興趣。本課程的教學重點在于使學生對數控系統形成一定的認識和了解并具有相當的數控系統分析能力，應以元

18、件和系統的定性分析為重點，避免將過多的時間用于元件結構的詳細分析和講解上或定量的計算上。實驗過程中應給予學生足夠的時間，讓學生能在教師帶領下逐步由會連接回路，轉變?yōu)闀治龌芈?，會自己排除回路中的故障。讓學生在實驗中一旦發(fā)生問題或出現錯誤，能自己解決、糾正。（1）配備相對應的實訓設備。（2）在上課前讓學生預習后自己搜集相關資料。（3）讓學生動手實踐的時間多于講授的時間。（4）采用啟發(fā)式教學法、項目教學法、案例教學法等現代教學法讓學生在實踐過程中發(fā)現問題、思考問題、解決問題。培養(yǎng)可持續(xù)發(fā)展的綜合素質。（三）評價建議在本課程中對學生學習情況和知識掌握情況的評價，應做到理論考核與實踐考核相結合，做到學習形成性評價和終結性評價相結合，強化學生綜合實踐能力考核。（四）課程資源的開發(fā)與利用建議實驗實訓配置基本標準：場地面積配置標準序號設備名稱單位數量80M21DELL臺式電腦臺72西門子802S數控實訓車床系統臺13西門