《数控机床故障诊断与维修》课程标准

高职数控设备应用与维护专业课程标准汇编数控机床故障诊断与维修课程标准（适用专业：数控设备应用与维护，90学时）一、概述（一）课程性质培养一批高技能人才和高素质劳动者，是先进制造业实现技术创新和技术升级的迫切要求。高 等职业教育既担负着培养高技能人才的任务，也为自身的发展提供了难得的机遇。为适应制造业的 深层次发展和数控技术的广泛应用，根据高等职业教育发展与改革的新形式，我校以教育部关于 加强高职高专人才培养工作的若干意见等文件对高职高专人才培养的要求为指导思想，确立了 “满足制造业对人才培养的需求，适应行业技术改革，紧跟前沿技术发展”的思路，制定了本课程的标 准。本课程借鉴德国“双元制”职业教育相关的先进理念，针对高等职业教育自动化、机电一体化、数控技术专业教学对象的实际情况进行制定。以目前广泛使用的SINUMERIK 802S SINUMERIK 802D为例，主要讲授数控设备故障诊断与维修理论；常用维修仪器的基本原理、技术指标；数控机床常 见电气、机械故障的判断；数控机床常见故障诊断与维修方法等内容；训练通过仪器仪表排除数控 机床常见强、弱电故障；训练通过数控系统的诊断功能、PLC梯形图等诊断数控机床常见故障。该课程以应用为主线，制定教学过程。力求少而精、突出基本知识和基本技能的培养，条理清晰，便 于学习。通过学习培养学生数控系统操作、应用与维护的能力，故障检测、排除与思维分析的能力， 以及培养学生理论联系实际的良好作风。本课程以培养综合素质为基础，以能力为本位，把提高学 生的职业能力放在突出位置，使学生成为企业生产服务一线迫切需要的高素质劳动者；课程设置和 教学内容适应技术发展，突出自动化、机电一体化、数控技术应用专业领域的新知识、新技术、新 工艺和新方法。数控机床故障诊断与维修是数控技术、模具制造、数控设备应用与维护专业的一门重要的 专业必修课程。（二）课程基本理念本课程是数控技术、模具制造、数控设备应用与维护专业的一门主干课程，主要任务是使学生 通过学习西门子数控实训台的结构、基本工作原理、特点及应用，熟悉数控系统的结构和特性并掌 握数控系统基本控制回路的应用并能进行常见故障的分析和排除。从五年制高职教育的实际出发， 以应用为目的，以必需、够用为度，以讲清概念、强化应用为重点，加强针对性和实用性作为确定 教学内容的基本原则。（三）课程设计思路数控机床故障诊断与维修为理实一体化课程，总课时3周（共90课时），课程学分4.5分。本课程共设16个项目（必修项目13个，选修项目3个），项目均取材于实际生产，以技能的培 养为重点，理论教学围绕项目要求展开，体现“教、学、做合一”的职教特色。本课程采用理论实 践一体化的教学模式。力图实现：以培养综合素质为基础，以能力为本位，把提高学生的职业能力 放在突出位置，加强实践性教学环节，使学生成为企业生产服务一线迫切需要的高素质劳动者；以 企业需求为基本依据，以就业为导向，增强针对性，又兼顾适应性；课程设置和教学内容适应技术 发展，突出自动化、机电一体化、数控技术应用专业领域的新知识、新技术、新工艺和新方法；教 学组织以学生为主体，提供选择和创新的空间，构件开放、富有弹性、充满活力的课程体系，适应 学生个性化发展的需要。二、课程目标本课程的教学目标主要是为了培养与提高学生在机床数控系统方面的相关技能，培养操作数控 机床的技术人才，使其具备一定的机床数控系统技能，同时也以这种形式加强了职业技术教育，为 培养跨世纪的中高级人才铺垫了道路。学生通过本课程的学习应达到以下的目标：1了解数控装置的特点和使用范围2 掌握步进驱动和交流伺服驱动的工作原理及两者的区别3 .熟悉数控系统的基本构成4 了解检测反馈元件的分类和基本工作原理5 熟悉伺服驱动执行元件的结构特点和作用6 熟悉常用伺服控制元件的结构、工作方式和作用7 能使用各类常用电器元件进行回路连接8 能进行典型中等复杂电器控制回路的分析9 掌握数控系统检测反馈控制回路的设计方法和设计步骤10具备设计简单电器传动控制回路的能力11具备一定的数控系统传动控制回路故障分析和排除能力三、课程教学内容与要求（一）教学内容与要求项目一：6S管理及数控维修人员素养内容：6S管理；维修人员基本素养；常见维修诊断工具；维修手册与图纸。要求：掌握6S管理的精髓；了解数控设备调试维修工的岗位要求；会使用常见的调试及维修工具；能正确使用维修手册与识读图纸了解维修的一般或称与步骤。项目二： 数控机床故障诊断与维修实训台的认识内容：数控机床的基本概念了解数控实训台的构成电气控制模块及电源控制模块802D系统模块主轴变频器模块611UE伺服模块I/O演示模块PP72/48接口单元要求：了解、识读SINUMERIK 802D实训系统的各主要部件及其型号、大小、功率等参数。了解和掌握SINUMERIK 802D数控实训系统的基本结构和功能特性。了解数控系统的组成，各主要组成部件的主要功能。项目三：主轴回路内容：数控装置与主轴装置的连接基本参数设置实训系统主轴回路的硬件线路连接要求：了解数控装置与主轴装置的连接掌握参数设置及其含义掌握实训系统主轴回路的硬件线路连接项目四：西门子 802D主轴变频单元的调试及故障诊断内容：三相感应电动机的调速与变频调速原理。通用变频器的结构及其分类和电路原理。西门子MM42C介绍、操作与故障诊断。变频器与802D的匹配。要求：了解主轴变频调速的工作原理、主轴变频系统的控制工作原理。掌握主轴变频驱动系统的调试方法。熟悉主轴变频驱动系统的故障诊断。*项目五：西门子 802D机床主轴及主轴编码器的安装与故障诊断 内容：数控系统位置测量装置的分类。光电增量式编码器的工作原理。编码器与ECU的连接及编码器反馈在 ECU中参数的设定。 要求：了解主轴编码器的工作原理及作用。掌握主轴闭环系统的调试方法。熟悉主轴闭环系统的故障诊断。项目六：步进回路内容：步进伺服系统的组成数控系统对步进伺服系统的要求。步进电动机的工作原理和主要特性。步进电动机驱动电路。 要求：熟悉伺服系统的组成，以及了解数控系统对伺服系统的要求。掌握步进电动机的工作原理和主要特性。掌握步进电动机驱动电路方面的基本技术。项目七：西门子步进驱动单元的调试及故障诊断 内容：步进电机的基本结构、主要特性及工作原理。反应式步进电机的通电方式和步距角、转速的计算。步进电机驱动控制系统的组成及其怎样与数控系统连接。步进驱动器的调整及数控系统的设定。三相感应电动机的基本结构、主要特性及工作原理。 要求：了解步进电机的工作原理、步进系统的控制原理。掌握步进驱动器的调试方法。熟悉步进驱动系统的故障诊断。项目八：交流伺服回路 内容：交流伺服回路接线。交流伺服回路涉及的元器件。简单参数设置。要求：掌握交流伺服回路接线。掌握交流伺服回路涉及的元器件。掌握相关简单参数设置。*项目九：611U伺服驱动的设置及优化内容：611U伺服驱动的设置。利用SimcomU软件进行服驱动的优化。要求：掌握利用伺服驱动优化软件对伺服驱动装置进行优化。 掌握简单参数的设置。项目十：刀架回路内容：数控机床刀架回路简介。刀架系统的基本连接。与刀架系统有关的数据设置。要求：掌握刀架的正确接线。理解和刀架有关参数的含义。能排除一些简单的与刀架相关的故障。项目十一：检测反馈回路内容：检测反馈回路的介绍检测反馈回路的连线。检测反馈元器件的介绍。机床控制方式介绍。要求：了解机床控制方式。了解各种反馈元器件的原理与使用。会进行接线。项目十二：802D机床的参考点内容：机床参考点的含义。机床参考点的设立。机床参考点的调试方法。要求：了解机床参考点的工作原理。掌握机床参考点的设定及调试方法。熟悉机床参考点的故障诊断。*项目十三：802D丝杠螺距误差的补偿内容：丝杠螺距误差补偿。要求：了解丝杠螺距误差补偿的工作原理。掌握丝杠螺距误差补偿的调试方法。项目十四：FROFIBUS组件的连接及数据设置西门子系统的基本数据设定内容：ROFIBUS组件的连接。ROFIBUS组件的数据设置。SINUMERIK 802D系统的初始化。数据存储保护级，车/铳床数据设定。要求：初步掌握怎样设置参数以及怎样优化数控系统。操作过程中正确使用各种专用工具。项目十五：西门子系统的连接、数据保护内容：万用表的使用方法，基本的电气连接知识。了解和掌握SINUMERIK 802D数控实训台的基本结构。识读电气线路图的能力。了解SINUMERIK 802D的存储器，SINUMERIK 802D系统的启动方式。 SINUMERIK 802D系统的数 据保护方法。要求：熟悉SINUMERIK 802D数控系统的各基本单元。掌握SINUMERIK 802D数控系统的电气连接。操作过程中正确使用各种专用工具。要求学生能初步掌握 SINUMERIK 802D系统的连接及其各项参数的设置方法和数据保护知识。能解决系统连接过程中会遇到的简单问题。项目十六：西门子 802D外围故障模拟及诊断 内容：数控系统外围设备。要求：熟悉机床外围器件的工作原理。掌握机床外围期间的调试方法。掌握机床外围器件的故障诊断。注：带*的为选修项目。（二）学时分配建议项目主要内容课时理论实践总课时6S管理及数控维修人员素养314-二二数控机床故障诊断与维修实训台的认识112三主轴回路123四SINUMERIK 802D主轴变频单元的调试及故障诊断246*五SINUMERIK 802D机床主轴及主轴编码器的安装与故障诊断246六步进回路336七西门子步进驱动单元的调试及故障诊断123八交流伺服回路325*九611U伺服驱动的设置及优化235十刀架回路134十一检测反馈回路224十二SINUMERIK 802D机床的参考点213*十三SINUMERIK 802D丝杠螺距误差的补偿213十四FROFIBUS组件的连接及数据设置、西门子系统的基本数据设定415十五西门子系统的连接、数据保护235十六SINUMERIK 802D外围故障模拟及诊断134十七复习及小结8412机动224考核246合计424890四、实施建议（一）教材编写建议数控机床故障诊断与维修这门课程是我校以教育部关于加强高职高专人才培养工作的若干意见等文件对高职高专人才培养的要求为指导思想，确立了“满足制造业对人才培养的需求，适应 行业技术改革，紧跟前沿技术发展”的思路，制定了本课程的标准。它了借鉴德国“双元制”职业 教育相关的先进理念，针对高等职业教育自动化、机电一体化、数控技术专业教学对象的实际情况 进行制定。以目前广泛使用的SINUMERIK802S、SINUMERIK802D为例，以数控系统的组成、应用为主线，制定教学过程。力求少而精、突出基本知识和基本技能的培养，条理清晰，便于学习。以培 养综合素质为基础，以能力为本位，把提高学生的职业能力放在突出位置，使学生成为企业生产服 务一线迫切需要的高素质劳动者；课程设置和教学内容适应技术发展，突出自动化、机电一体化、 数控技术应用专业领域的新知识、新技术、新工艺和新方法。本课程属于专业课程，在学生学习过自动化、机电一体化、数控技术应用专业的基础课与专业基础 课的基础上开设。它将学生在大学里所学习的所有知识综合运用起来，使各门相互独立的课程的知 识在学习这门课程的时候得到融合和升华。学习本课程时，不光要运用到以前各门学科所学习到的 知识，更要将这些知识的内涵延伸，结合新的学科知识，建构成自己新的知识体系。本课程可以说 是总结归纳，推陈出新的总括性课程。本课程教材编写应与我校学生的实际基础和专业需要紧密结 合，并针对现有实验实训设备进行编写。教材中理论知识应围绕项目开展，采用项目教学法，以工 作任务为出发点，以技能培养为重点。（二）教学建议本课程应采用理论实践一体化教学模式。在教学过程中应将基础理论与实践课题紧密结合，做到理论为实践服务，充分调动学生学习兴趣。本课程的教学重点在于使学生对数控系统形成一定的 认识和了解并具有相当的数控系统分析能力，应以元件和系统的定性分析为重点，避免将过多的时 间用于元件结构的详细分析和讲解上或定量的计算上。实验过程中应给予学生足够的时间，让学生能在教师带领下逐步由会连接回路，转变为会分析回路，会自己排除回路中的故障。让学生在实验中一旦发生问题或出现错误，能自己解决、纠正。（1）配备相对应的实训设备。（2）在上课前让学生预习后自己搜集相关资料。（3）让学生动手实践的时间多于讲授的时间。（4）采用启发式教学法、项目教学法、案例教学法等现代教学法让学生在实践过程中发现问题、思 考问题、解决问题。培养可持续发展的综合素质。（三）评价建议在本课程中对学生学习情况和知识掌握情况的评价，应做到理论考核与实践考核相结合，做到学习形成性评价和终结性评价相结合，强化学生综合实践能力考核。（四）课程资源的开发与利用建议 实验实训配置基本标准：场地面积配置标准序号设备名称单位数量80lM1DELL台式电脑台72西门子802S数控实训车床系统台13西门子802D数控实训车床系统台24西门子802D数控实训铳床系统台32 教学师资配置应由两名专业教师共同组织教学。3. 教材选取采用教育部面向21世纪高等职业学校精品课程规划教材，邵泽强，黄娟主编，北京理工大学出版社的机床数控系统技能实训（第2版）及其他校本教材。4. 其它建议教学中应充分利用现有教学资源，如：数控实训台、投影仪、各类西门子软件，以提高教学效率。并应根据实际教学需要，开发教学演示动画，以方便教学。五、其他说明1. 本课程标准适用专业为数控设备应用与维护和机电一体化。2. 根据专业不同，可以根据实际情况进行取舍变动。对于要求较高的选修项目可改变为阅读分析类 任务，以降低要求。