数控故障实训总结范文

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我国在故障诊断技术方面起步较晚,1979年才初步接触设备诊断技术，近年来得到迅速发展。目前国内对装备的故障诊断技术,尤其是板级故障诊断技术的研究有了较大的进展。经过二十多年的研究与发展,我国的故障诊断技术己广泛应用于军工、化工、工业制造等领域,如数控机床、汽车行业及发电厂等。

一、数控机床故障诊断与维修行业人才结构

1.蓝领层

数控操作工：精通机械加工和数控加工工艺知识，熟练掌握数控机床的操作和手工编程，了解自动编程和数控机床的简单维护维修。其岗位适合中职学校组织培养。此类人员市场需求量大，适合作为车间的数控机床操作技工。但由于其知识较单一，其工资待遇不会太高。

2.灰领层

（1)数控编程员：掌握数控加工工艺知识和数控机床的操作，掌握复杂模具的设计和制造专业知识，熟练掌握三维CAD／CAM软件，熟练掌握数控手工和自动编程技术。其岗位适合高职、本科学校组织培养，适合作为工厂设计处和工艺处的数控编程员。此类人员需求量大，尤其在模具行业非常受欢迎，待遇也较高。

（2)数控机床维护、维修人员：掌握数控机床的机械结构和机电联调，掌握数控机床的操作与编程，熟悉各种数控系统的特点、软硬件结构、PLC和参数设置，精通数控机床的机械和电气的调试和维修。其岗位适合高职学校组织培养，适合作为工厂设备处工程技术人员。目前非常缺乏，其待遇也较高。

3.金领层

数控通才：具备并精通数控操作技工、数控编程员和数控维护、维修人员所需掌握的综合知识，并积累了大量实践经验，知识面很广。能自行完成数控系统的选型、数控机床电气系统的设计、安装、调试和维修，能独立完成机床的数控化改造，是企业(特别是民营企业)的抢手人才，其待遇很高。其岗位适合本科、高职学校组织培养。

对于这三类人才主要有两个来源：一是大学及职校机电一体化或数控技术应用等专业的毕业生，他们具有不同程度的理论知识和较强的动手能力，最大的缺陷就是学校难以提供的工艺经验；另一个来源就是从企业现有员工中挑选人员参加不同层次的数控技术中、短期培训。这些人员一般具有企业所需的工艺背景及比较丰富的实践经验，但是他们知识面较窄，特别是对计算机应用技术和计算机数控系统不太了解。[3]

因此，数控机床故障诊断与维修的教学应围绕怎样使学生具备丰富的实践经验进行。

二、当前数控机床故障诊断与维修的教学现状

(一)学校师资力量严重不足

数控技术在近几年的广泛应用，引起了数控人才的大量需求，同时造成数控师资、特别是同时具备相当的理论知识和丰富的实践经验的数控师资队伍严重不足。[2]

有些学校从社会上引进了一些具有丰富实践经验的工程技术人员，用来充实教师队伍。但是，由于有关规定的限制，这些人被排除在外。因此一些学校只有聘用丰富实践经验的工程师作为学校的兼职老师，按劳付酬。[5]

(二)实训设备种类多，且与教材不配套

由于数控机床有多种系列，如法那科系列、西门子系列、三菱、华中系列、广州数控系列等，其控制系统及故障表现形式多种多样。当前数控机床故障诊断与维修的相关高职、高专类教材中讲解的数控机床故障诊断与维修的典型案例主要针对市场上的一些主流数控机床，使得理论教学与实训教学并不是十分的配套，一定程度上影响了本专业的教学质量。

三、如何开展数控机床故障诊断与维修专业课程教学

(一)师资队伍的建设

1.学校从机电一体化及数控技术相关的专业中录用本科生或硕士生，他们具有扎实的基础理论知识。可是他们缺乏实践经验，为此学校可将青年教师有计划地送到企业去挂职锻炼，将实战培训的重点放在工艺知识、故障诊断和故障排除等方面。

2.学校从数控设备多的企业招聘有丰富的现场经验、组织能力强的故障诊断技术人员，这样的人才在数控技术实训中能很快把握实训要点。

(二) 数控机床故障诊断与维修实训中心的建设

数控机床故障诊断与维修实训中心应从基础理论教育到实验、实践环节建立一套完整的实验、实习体制。为满足教学需要一般应建立以下几种实验室。

1.数控原理实验室

包括数控原理、数控机床电气控制、主轴系统、伺服系统、机床检测与调试技术等基础实验。

2.与教材配套的数控机床故障诊断与维修综合实验室

本实验室应可以完成数控系统的功能、结构、安装、参数设置以及调试等多项实验，其应用范围包括：

（1)教师讲授数控原理、调试维修以及参数设置的平台；

（2)学生验证教学内容和基本原理的对象；

（3)学生调试、参数设置、故障诊断、维修等实训实习项目的配套设备。

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【中图分类号】C42 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2008)09(a)-0134-01

《数控设备故障诊断与维修》是高等职业类院校数控技术专业的一门核心专业课程。其任务主要为培养学生具有数控机床管理与维护、数控机床的选购、安装、调试及验收的能力,同时掌握数控机床的结构原理,常用的故障诊断与维修方法等综合能力。数控机床是典型的机电一体化产品,其功能由微处理技术、液压与气动技术、机械技术及电子技术、信息技术等多领域有机结合而成,这就决定了在学习数控设备维修时,具有涉及领域宽、技术面广、难以掌握的特点。

为了使学生能够更好的掌握这门课程,以便将来能够顺利走向工作岗位,同时拓宽就业面,笔者根据这门课程的特点,总结了以下几点,供大家参考。

1 培养兴趣,认清目标,提高学生学习的主动性和积极性

由于高职类院校学生的基础知识相对薄弱,学习本课程相对吃力,学生普遍有畏难情绪,认为自己学不好。作为教师首要做的就是培养学生的学习兴趣,帮助学生认清当前人才的需求形势,从而提高学生学习的主动性和积极性,打消学生的畏难情绪和不自信的心理。教师要充分利用多媒体和网络技术,通过视频、录音、动画演示(如电动机工作原理动画)等,使学生建立起学习兴趣。带领学生到维修现场参观,使维修操作以直观的形式展现在学生面前。

同时要向学生介绍当今数控领域的就业形势,如我国企业急需一大批数控技术应用人才,广东省劳动和社会保障厅的数据显示[1],我省的数控高级技术人员缺口达50万,而在全国范围内缺200万(2006年),根据我国现阶段数控人才的培养规模和速度,在未来几年十几年内数控人才仍将严重缺乏。而对人才的要求则有较大变化,所需求的不仅仅是操作人员[2],更重要的是集数控编程、操作及维修一体化的高技能人才,即未来工厂数控机床要求操作、编程、保养及维修都由一个人来做。从厂家来讲是宁缺务滥,即必须有真才实学,具备全面的能力,否则很难适应未来的需要。这是学好这门课程的现实背景和最大动力之一。

2 扎实基础,模块式讲授,采用分类式的教学方法

针对学生基础知识相对薄弱这一特点,在教学过程中要充分抓住新旧知识相互巩固这一环节,在回顾基础知识同时,适当加以扩展,形成现在所要讲授的知识点。针对某一知识体系的相对独立性采用模块化教学法:如在讲授主轴直流伺服系统的故障与维修时,在回顾电工学中直流电机的分类、结构、工作原理及控制原理的基础之上,自然引出其常见故障点,从而导出故障诊断及维修方法。使学生沿工作原理―控制方式―常见故障点―诊断方法―维修方法这一线索进行学习。这样就避免了学生由于对知识链的某一环节缺失而导致的学习困难。造成学习信心不足,兴趣不够,出现难学―学不会的恶性循环。并且在讲解过程中要做到深入浅出,一些繁杂的公式推导可加以简化甚至不讲,让学生作为已知来应用,新知识巩固之后再对该公式进行讲解和强化。对于基础知识较牢固的同学可同时进行单独推导讲解,做到根据学生的特点进行分类教学。

3 理顺教材,统筹知识,优化课程资源

授课之前一定要理顺教材,要做到繁简适当,重点突出。同时要根据自己的实际情况适当调节教学内容[3],如SIEMENS810系统数控机床的基本操作和SIEMENS810系统的故障诊断与维修这两章,对于数控机床多是日本FANUC系统的院校,在讲解SIEMENS810系统的知识时可以只做一些常规性的了解,而根据自己的实际状况,通过查找相关资料,对FANUC系统机床的操作及故障诊断与维修进行详细的模块式讲解,以便学生能够充分利用现有资源进行实际操作,强化学习效果,即做到讲授灵活。对于电器系统的故障与维修及可编程控制器模块的故障诊断与维修部分,可在前修课程《电气控制与PLC》的基础上,直接进入其故障诊断与维修部分,对其结构及原理部分做简要介绍即可,从而避免知识的重复性讲授。

4 仿真模拟,实验台演练,加强理论与实践的结合

实训是本课程的重要组成部分,直接影响着学生综合能力的提高和职业素质的形成,因此本课程必须强化实训环节,同时注重与理论的结合。实训课设为仿真训练和综合实验台训练两部分,首先要求学生使用仿真软件对数控机床的机床模型、电气、故障的设置与诊断进行模拟训练,能够在仿真软件中熟练进行各种拆卸组装、电气回路的连接与接线及故障设置与诊断,然后在到综合实验台上进行实际训练,使学生通过实训扎实而灵活的掌握数控机床电气回路的原理与设计、数控机床电气回路的整体接线与调试、数控机床电气回路的故障检测和排除技术、高速电主轴电气回路的连接和维修、限位传感器接线和维修、变频调速综合实验和维修技术、步进系统的硬件设计(包括电机、驱动器和控制器)、步进电机系统选型和电缆连接等维修所必需的技术。在实训后期教师设置一些故障,要求学生能够进行正确的诊断与维修作,并以此为对学生考核的凭证,以增强对学生的量化考核和监督。

5 总结

本文以高职高专院校新人才培养模式及提升产学结合水平为理论指导,针对高职院校学生在学习《数控设备故障诊断与维修》课程中遇到的困难,在教学方法上提出了四点改进意见,通过对传统教学方法的改进,改善了学生的学习兴趣不高及有畏难情绪这一状况,便于提高本门课程的教学质量。

参考文献

[1] 王美娇.高级数控人才培养新探[J].高级技术人才培养技术与创新管理.2007(2).

[2] 刘永久.数控机床故障诊断与维修技术[M].北京:机械工业出版社.2007.9.

[3] 蒋洪平.数控设备故障诊断与维修[M]. 北京:理工大学出版社.2007.7.

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二、项目化教学内容的安排

教学内容结合实际岗位需求与国家职业资格标准，以FANUC系统的数控车床和加工中心为对象，以“装配、调试、检测、维修”为主线，以技能训练为中心，以具体的工作任务为载体，采用项目化的方式将五大项目十六项任务有机的统一结合起来。任务的设计依据由简单到复杂，由单一技能到综合技能原则。在每项任务中设置了学习目标，任务分析，必备知识，课后思考与任务，知识拓展等环节。编写了项目化教学教材以及对应的教案、课件、实验指导书和实训报告，并进行课程网站建设，提供给学生自主学习与交流互动的平台

三、项目化教学实施

项目化的整个教学过程中，教师起的作用是资讯的提供者、学习的引导者和指导者，始终要以学生为主体。每个任务都按“任务告知、任务的引入、分析讨论、知识讲解、行动演示、分组训练、交流评估”七个步骤顺序执行。每个任务开始前，教师给学生下发工作单，告知学生任务的目标和要求，学生在课后根据工作单完成执行任务前的准备工作。教师引入相关任务并进行学生分组讨论后，教师分析任务并对相关知识进行讲解。学生通过观摩教师的操作示范，以小组为单位，通过角色扮演，共同完成指定的任务，并予以说明和展示。最后教师要对各小组完成任务的情况进行点评，并进行总结。每项任务考核过程中，除了具备任务完成的效果与质量的考核项，还设置了考核学生软技能的项目，旨在通过考核，引导学生形成安全操作规范意识，学会应用知识，锻炼学生的团结协作能力，培养学生的职业素质。

四、项目化教学手段

1.采用引导方式教学

传统的灌输式教学，学生学习积极性不高，学习能力受到抑制，影响学习效果。教学的主体是学生，要给学生营造解决某个项目任务的氛围与情境，引导学生思考引起机床某个故障可能的因素有哪些，再引导对其中的部分因素是否能排除等，最终使得学生找到故障的原因并解决。

2.重视学生的动手实践操作能力

该课程的前续课程有数控机床及应用等课程，学生虽然对数控机床的结构与运行原理有了一定的认识与了解，但动手能力还很欠缺。因此，可提供一些专门供拆装的机床机械结构，如主轴，工作台，丝杆等，让学生在实验时间和实训周动手拆装体验，掌握机械结构装调维修中的关键与注意环节。

3.采用仿真软件教学

让学生亲自实践机床设备的维护是必不可少的，但受到实验室开放时间，场地等情况的制约，时刻动手实践真实设备也不现实。为了解决这一问题并使理论课堂教学内容直观、生动形象，在课程教学中引入仿真软件，在软件仿真环境中执行数控机床装配、调试、维修中的各项工作任务，既提高了学生参与的积极性，更便于教学互动。另外学生在课后可随时随地使用仿真软件练习，更有利于学生数控机床维修理论与实践知识的掌握。

4.采用团队学习法

以小组为单位共同协作完成任务。在接到工作单后，学生发挥各自的认知能力，相互帮助、分工合作，通过搜集资料，小组讨论、进行执行任务前的工作准备，并制定初步的解决方案和行动步骤。

5.采用角色扮演

学生扮演维修人员，教师扮演维修主管人员或设备使用人员下达或提交维修任务，学生根据工作单进行技术准备，进入设置好故障的模拟现场，观察和确认故障现象，分析故障原因，制定维修方案，此时教师转换为技术支持者，审核维修方案，学生按照批准的维修方案查找故障原因、排除故障、清理现场，最后填写维修工作记录。

五、实训基地的建设

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1 概述

《零件的数控加工》是数控技术专业的核心课程之一，具有很强的实践性、职业性和实用性。课程前期学生已学习机械制图与CAD、机械加工工艺编制、钳工实训、普通车床铣床实训，后期还将学习复杂零件数控编程、机械加工质量控制及数控实训课程。课程的核心工作岗位：数控编程员、数控机床操作工、数控加工工艺设计实施人员。

课程教学主要内容：（1）学会正确设计零件的数控加工工艺；（2）学会数控机床加工的编程指令与零件加工程序编制；（3）学会各种数控机床的操作方法与程序输入加工出合格零件。

课程教学内容的选取依托岗位职业要求，注重岗位化能力培养，选取实际典型加工案例，依据学生学习规律进行了教学化改造。按照有简到难，由单一到综合的顺序设计典型工作项目，以工作任务承载教学内容。课程设置4个典型工作项目培养学生数控加工能力。

2 项目驱动信息化教学组织

教学组织以工作项目4-综合轴类零件加工的子任务-带内孔轴类零件（图1）的加工为例。[1][2][3][4][5]

2.1 本次教学目标分为知识目标、技能目标和职业素质目标

知识目标包括：（1）掌握简单固定循环指令的格式；（2）熟练运用G70、G71、G72编写零件的加工程序；（3）掌握数控车床的对刀方法。

技能目标包括：（1）了解数控机床的工作流程；（2）会阶梯轴零件的数控工艺分析、程序编制、刀具的选用。（3）会数控车床的操作。

通用能力和职业素质目标包括：（1）培养学生信息处理能力；（2）培养学生的科学思维能力；（3）培养学生安全意识、质量意识、环保意识；（4）培养学生良好的职业道德等关键能力。

2.2 教学方法

教学以核心职业能力培养为主线。以学生为主体，实施基于工作过程的“教、学、做”一体化和“任务驱动，项目导向”的教学模式。加工任务的实施按照数控加工工作流程，运用六步法组织教学。数控加工的工作流程通常为：分析加工零件图纸；制定数控加工工艺方案；编制数控加工程序；输入程序操作加工；合格零件的加工完成。与数控加工过程相对应，设计教学流程为资讯、计划、决策、实施、检查，最后进行学习评价。

本次课程教学的重点是：（1）G70、G71、G72固定循环指令的格式；（2）运用G71等固定循环指令的程序编写；（3）数控模拟系统的操作方法；（4）数控车床的对刀方法。

教学难点是：（1）G70、G71、G72固定循环指令的程序编写；（2）数控车床的对刀方法；（3）走刀路径规划。

重点难点的解决方法：（1）充分利用采用网络教室、虚拟仿真软件、视频、动画等信息技术教学；（2）加强教学中的辅导和答疑；（3）按照岗位要求，学生团队合作。组内讨论、组间互学，取长补短。（4）精心设计教学环节，评价总结工作过程和成果，提高综合能力；（5）充分利用网络教学资源，巩固难点和重点；（6）利用数控实训进行实作与论证，加深理解。

2.3 教学过程

教学以学生为主体，教师辅助，采用六步法组织实施。

（1）资讯阶段：借助网络教学软件（图2），运用网络化的传输方式下发零件图纸、加工任务书（图3）等资料。学生根据下发的图纸等资料，查阅分析相关信息，教师引导学生收集分析相关加工资料，达到该阶段的教学目标。

（2）计划阶段：利用多媒体CAD/CAM信息化实训室，结合零件加工实际，组织学生分组讨论资讯信息，下发工艺卡（图4）、工序卡（图5）、车削加工项目报告书（图6）、刀具卡等电子文档及样本，合理组织信息化课堂（图7），引导学生制定加工工艺及加工操作方案。

（3）决策阶段；学生通过网络提交小组的工序卡、工步卡、刀具卡等机械加工工艺资料（图8）以及编制的数控加工程序（图9），提高学生的加工分析水平和文字信息处理能力。

（4）实施阶段：

运用信息化虚拟加工平台-宇龙数控加工仿真系统（图10）进行零件加工。该仿真系统可进行程序的编辑和虚拟加工；帮助学生进行实际操作加工前的准备，了解实际操作加工规范，学会数控车床对刀操作，同时可了解不同数控设备及编程要求。

仿真演示数控加工仿真符合工程实际，仿真从毛坯的选择装夹、刀具量具的选择、程序的编写与输入、数控机床的正确操作。如在加工中发生加工故障，会有故障信息提示。学生通过检查加工程序和操作，分析故障。学生通过故障的处理，加深理编程知识和操作技能。

教学依托网络教学实训室，虚拟仿真软件的基础上，充分利用多媒体技术解决难点重点知识，帮助学生学习。主要有编程手册、图形图片资料、G71、G72动画，数控车床对刀视频等。

（5）检测阶段：以加工零件为依据，运用软件测量工具进行质量检查，填写质量分析报告（图11）、机床操作故障单（图12），帮助学生树立质量意识，提高数控车床设备操作水平。

（6）学习评价阶段：依据整个学习过程及加工零件，进行成果评价、自我评价、小组互评和教师评价，填写学习评价表（图13），总结学习过程，进行成果展示。为便于知识的学习、巩固，课后学生可充分利用学校的教学资源平台进行自主学习。教学平台依据专业分类，核心课程提高了习题集、视频库、企业案例集、技术资源网站（图14）等资源。

2.4 教学效果

经过几轮的教学实践，通过一体化教学，学生主体作用凸显，操作技能明显增强，职业素养明显提高。后续的数控实训奠定了坚实的基础，几次参加北京市的数控大赛都取得了好成绩。

3 结语

课程教学环节中采用教、学、做一体化的教学模式，以学生自主学习为主、教师辅助学生完成加工任务。教学中充分利用信息化教学资源：一体化的信息教学实训室；虚拟仿真加工设备教学软件；课后自主学习的网络教学平台和技术网站；各种文字手册、图片、动画、视频资料。信息化技术在课程中的综合应用，极大的激发了学生的学习兴趣，取得了优异的教学效果。

参考文献：

[1]刘雄伟.数控机床操作与编程培训教程.北京：机械工业出版社，2001.

[2]蒋建强.数控加工技术与实训.北京：电子工业出版社，2004.