《数控机床故障维修》课程标准

2/2《数控机床故障维修》课程标准招生对象：高中毕业生及同等学力者教学时数：32H学历层次：高职课程代码：010109修业年限：全日制三年学分数：2适用专业：数控技术制订人：一、课程概述1.课程定位本课程旨在培养学生数控机床故障现场勘查、快速定位及维修的能力，适应机械制造企业数控机床维修工和机床制造企业售后服务人员工作岗位的要求。本课程在整个专业课程体系中处于综合应用的地位，在学习“电工与电子技术”、“数控机床操作”、“机床电气控制技术”等课程后，学生具备数控机床操作、机床控制系统装调等能力的基础上，掌握数控机床常见故障维修能力。2.设计思路（1）内容设计与国内大型数控系统、数控机床生产及使用企业合作，根据企业数控机床故障率统计分析，精选“系统黑屏故障、回零故障、主轴运行故障、进给轴运行故障、刀架刀库故障”等常见机床故障现象作为载体，将课程教学内容与就业岗位具体工作任务联系在一起，体现课程内容的职业性和针对性。（2）项目设计贴合机床维修类工作实际，按照实际操作机床的工作过程，从机床上电到启动数控系统、主轴系统、进给系统到最后零件加工完成，针对每一步工作过程中可能出现的故障，选取有代表性的故障现象为教学载体，完成学习情境的设计。突出故障排除的由简单到复杂、由单一到复合的循序渐进的过程。（3）教学设计实施“任务驱动”课程教学模式，总结出“勘察、计划、诊断、维修、试机”五步法。第一步任务导入，学生到现场进行故障勘察；第二步查阅资料，制订故障解决方案；第三步在现场进行故障诊断并定位故障；第四步实施具体维修排故；第五步通过试机判断故障排除情况，学生自查、互查及教师检查相结合，进行总体评价。二、课程目标1.熟知数控机床常见故障现象；2.能对数控机床电源类常见故障进行定位；3.能对主轴常见故障进行定位；4.能对进给轴常见故障进行定位；5.掌握刀架等辅助设备常见故障的维修技能；6.培养数控维修安全操作意识及职业素养；7.培养工程计划制订和执行能力。三、内容标准及实施建议1.项目安排及学时分配按照实际操作数控机床的流程，从机床上电开始至机床处于正常待加工状态，针对每一步工作过程中可能出现的故障进行分类，选取有代表性的故障现象作为教学载体，完成项目设计，具体安排及课时分配见表1。表1项目安排表项目序号项目名称学时H1系统黑屏故障维修62机床一直急停故障维修63回零时发生超程报警故障维修44主轴反转失灵故障维修65进给轴跟随误差大故障维修66主轴不能松刀故障维修4合计322.项目设计及实施在设计思路基础上，依据“勘察、计划、诊断、维修、试机”五步教学法，形成项目教学设计表，见表2～表7。表2项目1教学设计表项目1系统黑屏故障维修学时H6教学目标1.通过系统黑屏故障，使学生掌握电源类故障的诊断思路；2.熟悉电源供给系统维修及日常保养注意事项；3.熟练排除供电系统故障。教学内容1.数控机床结构及数控系统接口认识2.数控机床开关电源电路图识读3.电源供给系统故障维修及日常保养方法4.机床安全用电常识实施步骤组织实施内容教学方法学时勘察学生接受缺陷单，对系统黑屏故障进行现故障维修五场勘察，了解故障信息，并描述勘查结果。步教学法１.0教学实施建议计划①学生调阅机床电气原理图、开关电源电多媒体演示路图信息。②教师讲述数控系统结构，开关电源内部故障成因列结构，讲解数控系统供电回路。表分析教学法；③在教师指导下，学生分组讨论系统黑屏法。故障原因，制订电源故障维修工作方案。2.0诊断依据黑屏故障排障方案，学生在数控机床角色扮演法上进行故障定位，要求能做到部件级诊断。1.0维修教师指出黑屏维修注意事项，强调强电控现场教学法制系统检查的安全，由学生实施解决故障。1.0试机学生正确操作机床，黑屏故障消除，机床现场教学法可正常上电，工作结束后要求场净料清。1.0重点难点重难点：数控机床强电控制回路、开关电源故障分析通过现场演示及学生实际操作来解决。教学资源场地：数控维修实训室、数控加工实训中心设备：华中数控系统车床、数控维修综合实验台、虚拟维修平台资料：数控机床电气原理图、开关电源电路原理图考核评价教师考核各组同学在分析解决黑屏故障问题过程中所表现出来的能力得分占60%；学生对某个同学及自己在围绕黑屏故障现象进行的资料整理贡献和故障排除过程中所表现出来的能力进行自评和互评得分占比40%。表3项目2教学设计表项目2机床一直急停故障维修学时H6教学目标1.掌握数控机床常见故障诊断的基本原则和诊断步骤；2.熟悉急停类故障排除思路；3.熟练排除急停类故障。教学内容1.数控机床通用急停回路电路分析2.急停类故障分析3.数控系统诊断技术4.数控机床故障诊断的基本原则和诊断步骤教学实施建议实施步骤组织实施内容教学方法学时勘察学生接受缺陷单后，现场勘查机床一直处在急停故障，并向教师描述勘察结果。故障维修五步教学法0.5计划①学生调阅车床急停回路控制系统图、机床维修说明书中的急停报警等信息。②教师讲述数控诊断技术，数控维修的原则和步骤，并对急停回路进行分析。③在教师指导下，学生罗列急停报警故障成因，讨论制订急停故障排障方案。多媒体演示法；小组讨论法故障成因列表分析教学法。3.0诊断学生按急停排障方案，在现场进行故障定位，要求能做到部件级诊断。角色扮演法1.5维修教师指出急停回路维修注意事项，强调强电控制系统检查的安全，由学生负责实施，解决故障。现场教学法0.5试机学生正确操作机床，急停故障消除，系统启动正常，结束后清理工作现场。现场教学法0.5重点难点重难点：数控车床急停控制回路、数控机床常见故障诊断原则和诊断步骤通过现场演示及学生实际操作来解决。教学资源场地：数控维修实训室、数控加工实训中心设备：华中数控系统车床资料：数控车床电气原理图、华中数控世纪星系统维修说明书考核评价教师考核各组同学在分析解决急停故障问题过程中所表现出来的能力得分占60%；学生对某个同学及自己在围绕急停故障现象进行的资料整理贡献和故障排除过程中所表现出来的能力进行自评和互评得分占40%。表4项目3教学设计表项目3回零时发生超程报警故障维修学时H4教学目标1.了解软、硬限位及超程报警的基本概念；2.通过对回零时发生超程报警进行维修，掌握借助电气原理图进行故障定位的能力。教学内容1.软超程故障产生原因与参数设臵方法2.硬超程故障产生原因与解决方法3.回零时发生超程报警故障诊断方法4.限位开关在机床控制系统中的设计技巧实施步骤组织实施内容教学方法学时勘察学生接受缺陷单后，对回零时发生超程报警故障进行现场勘查，并描述勘察结果。故障维修五步教学法0.5教学实施建议计划①学生调阅SIEMENS系统安装调试手册、维修说明书中回零及软、硬超程等信息。②教师讲解机床超程动作过程，分析回零时发生超程故障产生的原因及解除方法。③在教师指导下，学生分组讨论SIEMENS系统回零超程故障原因，制订排障方案。多媒体演示法；故障成因列表分析教学法。2.0诊断依据回零超程故障排障方案，学生进行故障定位，要求能做到部件级诊断。角色扮演法0.5维修教师指出回零超程故障维修注意事项，强调检查的规范性，学生实施，解决故障。现场教学法0.5试机学生正确操作实验台，实验台可正常回零，场净料清后结束工作。现场教学法0.5重点难点重难点：回零方式及软硬超程故障、回零不准故障诊断通过现场演示及学生实际操作来解决。教学资源场地：数控机床维修实训室、数控加工实训中心设备：SIEMENS802系列数控系统车床资料：SIEMENS802系统简明安装调试手册、SIEMENS802系统维修说明书考核评价教师考核各组同学在分析解决回零超程故障问题过程中所表现出来的能力得分占60%；学生对某个同学及自己在围绕回零超程故障现象进行的资料整理贡献和故障排除过程中所表现出来的能力进行自评和互评得分占40%。表5项目4教学设计表项目4主轴反转失灵故障维修学时H6教学目标1.了解主轴变频调速技术；2.能对主轴系统参数和变频器的常用参数进行设臵，控制主轴平稳运行；3.能够对主轴电气部分故障进行定位与维修。教学内容1.主轴变频调速技术2.通用变频器参数设臵3.交、直流主轴伺服系统故障诊断方法4.主轴电气故障原因及解决方法实施步骤组织实施内容学生接受缺陷单后，对主轴反转失灵故障进行现场勘查，并向教师描述勘察结果。①学生调阅变频器使用说明书、机床电气原理图等中主轴调速、变频器参数等信息。②教师讲述变频调速技术、变频器的原理，现场演示变频器参数设臵方法。③在教师指导下，学生罗列主轴过热故障成因，制订相应的排障方案。依据主轴反转失灵故障排障方案，学生在现场故障定位，要求能做到部件级诊断。教师指出维修注意事项，强调变频器接线的正确性，鼓励进行参数优化，由学生负责实施，解决故障。学生正确操作机床，主轴运转平稳，工作结束后要求场净料清。教学方法故障维修五步教学法现场演示法；故障成因列表分析教学法。角色扮演法现场教学法现场教学法学时勘察0.5计划2.5教学实施建议诊断1.5维修1.0试机0.5重点难点重难点：变频调速技术、变频器参数设臵通过现场演示及学生实际操作来解决。教学资源场地：数控机床维修实训室、数控加工实训中心设备：数控车床、数控系统综合实验台资料：变频器使用说明书、数控机床电气原理图考核评价教师考核各组同学在分析解决主轴反转失灵故障过程中所表现出来的能力得分占60%；学生对某个同学及自己在围绕主轴反转失灵故障现象进行的资料整理贡献和故障排除过程中所表现出来的能力进行自评和互评得分占40%。表6项目5教学设计表项目5进给轴跟踪误差过大报警故障维修学时H6教学目标1.了解伺服环构成；2.了解系统与伺服之间匹配参数设臵及作用；3.掌握伺服驱动器的脱机调试。教学内容1.伺服系统结构和工作原理2.伺服环构成及伺服驱动器参数设臵3.位臵检测元件维护与维修方法4.跟踪、定位类误差原因及解决方法教学实施建议实施步骤组织实施内容教学方法学时勘察学生接受缺陷单后，现场勘查进给轴跟踪误差过大报警故障，并描述勘察结果。故障维修五步教学法1.0计划①学生调阅伺服驱动器使用说明书、数控机床电气原理图中伺服驱动系统结构及伺服驱动器设臵等信息。②教师讲述伺服控制系统、伺服环等基本知识、演示伺服驱动器参数设臵方法。③在教师指导下，学生分组讨论跟踪误差过大故障成因，制订伺服类报警排障方案。多媒体演示法；故障成因列表分析教学法。4.0诊断依据进给轴跟踪误差过大故障排障方案，学生在数控机床上进行故障定位，要求能做到部件级诊断。角色扮演法1.5维修教师指出维修注意事项，强调伺服驱动器接线的正确性，提倡进行参数优化，由学生负责实施，解决故障。现场教学法1.0试机正确操作机床，跟踪误差过大报警消失，进给轴运行正常，工作结束后场净料清。现场教学法0.5重点难点重难点：伺服环的组成、进给伺服故障维修通过现场演示及学生实际操作来解决。教学资源场地：数控机床维修实训室、数控加工实训中心设备：数控车床、数控系统综合实验台资料：伺服驱动器使用说明书、数控机床电气原理图考核评价教师考核同学在分析解决进给轴跟踪误差过大故障过程中所表现出来的能力得分占60%；学生对某个同学及自己在围绕进给轴跟踪误差过大故障现象进行的资料整理贡献和故障排除过程中所表现出来的能力进行自评和互评得分占40%。表7项目6教学设计表项目6主轴不能松刀故障维修学时H4教学目标1.了解主轴松刀控制回路与主轴换刀工作过程；2.熟悉主轴不能松刀的故障原因；3.了解常见气动与液动控制系统；4.熟悉机床气液类部件的日常维护、维修方法教学内容1.主轴松刀控制回路分析2.常见刀库与换刀装臵介绍3.液压与气压控制系统介绍4.气液类部件故障维修方法及日常维护措施实施步骤组织实施内容学生接受缺陷单后，对主轴不能松刀故障进行现场勘查，并向教师描述勘察结果。①学生调阅数控机床气液结构图、电气原理图中气动与液动控制系统结构等信息。②教师讲述机床气液控制系统，分析机床主轴松刀气液控制回路及其诊断方法。③在教师指导下，学生对主轴不能松刀故障进行分析，制订排障方案。学生按照主轴不能松刀故障排障方案进行故障定位，要求能做到部件级诊断。教师指出主轴不能松刀故障维修注意事项，强调气液操作的安全性，学生实施。学生正确操作设备，主轴换刀过程正常，清洁设备后结束工作。教学方法故障维修五步教学法多媒体演示法；故障成因列表分析教学法。角色扮演法现场教学法现场教学法学时勘察0.5计划1.5教学实施建议诊断1.0维修0.5试机0.5重点难点重难点：机床气液控制通过现场演示及学生实际操作来解决。教学资源场地：数控维修实训室、数控加工实训中心设备：加工中心、数控系统综合实验台资料：数控机床气液结构图、数控机床机械结构图考核评价教师考核各组同学在分析解决主轴不能松刀故障过程中所表现出来的能力得分占60%；学生对某个同学及自己在围绕主轴不能松刀故障现象进行的资料整理贡献和故障排除过程中所表现出来的能力进行自评和互评得分占40%。四、考核评价1.课程考核评价成绩构成课程的成绩评价由任务单项考核和综合任务考核组成，突出“过程考核与综合考核相结合，理论与实践考核相结合，教师评价、企业评价与学生自评、互评相结合”的原则。任务单项考核占总成绩的70%，综合任务考核占总成绩的30%。具体见表8。表8课程考核评价成绩分值表工作过程项目考核评价综合任务考核评价项目名称得分占总成绩%实得分得分占总成绩%实得分系统黑屏故障维修1530机床一直急停故障维修10回零时发生超程报警故障维修10主轴反转失灵故障维修15进给轴跟踪误差大故障维修10主轴不能松刀故障维修102.任务单项考核评价按照“勘察、计划、诊断、维修、试机”五步故障排除工作过程，以及文明生产、工作完成度、合作性、创新性和安全性等多个考核项目，配以不同的权重进行任务单项考核。表9为项目1考核评分表，其他项目考核参照执行。表9项目1考核评分表考核项目考核内容及要求分值学生自评（20%）小组评分（30%）教师评分（50%）实际得分勘察交流是否顺畅5勘查内容是否恰当（维修记录、零件质量等）5计划电源类故障掌握情况5故障成因是否能够正确罗列5故障原因排除顺序是否合理5诊断是否具备按照电气原理图查找线路的能力15能否找到系统黑屏原因，进行故障定位15维修接线是否符合工艺要求5操作是否规范5试机电源故障是否消除，机床是否正常运行5安全文明生产遵守机床安全操作规程5设备保养、场地整洁5完成时间提前完成得5分，按时完成得4分，超时完成得2分，未完成不得分。5合作性能否配合团队协作完成任务10其他项目是否能够提出简单可行的独创性维修意见并顺利实施5发生重大事故，严重违反工艺原则和情节严重的野蛮操作等，由教师决定取消其实操资格，该项考核不得分。总分1003.综合考核评价综合考核包括综合任务测试和学习内容测试，综合任务测试成绩占70％，学习内容测试成绩占30％，综合考核成绩占课程总成绩的30％。工作任务测试紧紧围绕国家职业资格鉴定标准设臵了数控机床整机测试、数控机床机电联调、综合项目测试等任务，并配有考核评价表，见表10。表10综合考核评分表考核任务考核项目考核内容及要求分值得分综合任务测试计划能力故障现场勘查是否规范5排障方案是否合理可行5实施能力是否具备按方案进行查障能力5故障定位正确性10系统调试操作正确性5实施结果找到1个故障原因得2分，全部找到得5分5系统能运行得3分，系统运行平稳得5分5提前完成得5分，按时完成得4分，超时完成得2分，未完成不得分5维修工艺检查、接线是否符合工艺要求5操作是否规范？5文明生产遵守机床安全操作规程，设备场地整洁5合作性能否配合团队协作完成任务5其他项目是否能够提出简单可行的独创性维修意见并顺利实施5发生重大事故，由教师决定取消其实操资格，该单项考核不得分。学习内容测试维修常识故障诊断技术、常见故障维修方法5机械系统维修主轴部件、滚珠丝杆螺母副、导轨副、换刀装臵、气液动系统5主轴系统维修主轴调速、变频器设臵5伺服系统维修伺服环、伺服驱动器设臵、反馈元件5辅助系统维修机床PLC、机床通讯10总分100五、教学实施条件1.师资基本条件从事本课程的教师应掌握机械加工工艺、电机拖动和自动控制、传感器与检测技术、液压技术、数字控制、伺服驱动等基础知识，具备PLC编程能力，熟悉数控机床结构，有较强的动手能力和