《数控机床故障检测与维修》课程标准
课程代码：B04080 建议课时数：50 学分：2 适用专业：数控技术 1．前言
1.1课程的性质
本课程是一门应用为主的工程技术类课程，是数控技术专业的一门核心课程，本课程将《数控车操作与维护保养》、《数控铣/加工中心操作与维护保养》、《数控机床PMC程序编制与调试》、《单片机原理与接口技术》等先修课程的专项技能向综合能力转化，其内容涵盖了数控机床数控系统、伺服进给系统、主轴驱动系统、外围辅助系统故障诊断技能，是数控机床装调维修工职业资格考试的重要内容，对今后从事数控机床维修维护学生的职业能力培养、职业素质养成起主要的支撑作用，是学生快速适应岗位能力的重要课程。该课程后续课程是《数控机床机械装配与调试》、《数控机床电气组装与调试》、《数控机床维修及升级改造》、《顶岗实习与毕业设计》。 1.2设计思路
本课程依据数控技术专业“工作任务与职业能力分析”表中的数控机床电气检查、机床电气故障诊断及维修工作任务设置。以数控机床装调维修工国家标准为依据，以典型的FANUC现代数控机床为载体新开发的课程，它的主要基础来源于电子技术、单片机接口、数控原理和PMC应用等相关课程，以数控机床维修工作为要求，传授学生数控维修工作技能。
本课程在教学上应重视数控机床逻辑控制程序对机床维修的指导作用，在教学中可加强PMC模块化程序的分析和调试，在机床维修时利用程序里的机床信号和CNC信号来判断故障点，同时，引导学生编写一些特定的程序代码来测试外部设备状态，为后续课程《数控机床维修及升级改造》打伏笔。
数控机床是复杂的机电一体化设备，在教学时应注意任务的分解，要从机制原理上分析故障原因。以完成每一任务为目标，让学生根据维修工作过程所需技能的操作方法和管理规范要求进行学习和训练，在具体操作过程中产生对诊断维修技能的需求，针对其需求引入相关的理论知识，用工作任务驱动学生积极主动进行学习和训练，有效调动学生对技能操作和理论知识学习的积极性，实现实践理论一体化。课程可设置的主要任务有：数控机床床维修实训系统的I/O单元硬件连接、键盘扫描与故障定位、辅助功能的检测、FIN信号判断与处理、功能选择性能的检测、主轴设备检测与调整、主轴变频器检测与调整、伺服设备检测、手轮设备检测与调整、刀架检测与调整、系统参数设置与调整、数据备份与恢复、报警信息处理、模拟加工及综合排故等。本门课
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程建议安排2个教学周，共50学时，2个学分。
2．课程目标
通过本课程的学习，学生能够将机械技术、电气技术、计算机技术等方面的知识应用到数控机床故障检测和维修中，尤其注重PMC源程序对数控机床维修的指导作用，通过全面阅读、分单元调试和模块化组装源程序代码，使学生能够将硬件设备与程序代码之间进行精确的映射，迅速而准确的检测故障并维修，逐步具备从事数控机床安装调试维修岗位工作的基本能力，同时后续课程数控机床维修及升级改造打下基础。
2.1素质目标
●具有从机理上分析和判断数控机床常见故障的能力，能举一反三、触类旁通的解决问题能力，具有继续学习和可持续发展的能力；
●具有效率与成本意识； ●培养规范操作的习惯；
●具有良好的团队协作精神，主动适应团队工作要求；
●培养细致的观察能力、良好的独立思考能力、严谨的逻辑推理能力及创新能力。
2.2知识目标
●熟悉数控机床各系统的组成、作用和连接关系，理解各部件的工作过程； ●理解数控机床电气连接方式、PMC组成结构和信号处理方式； ●熟悉数控机床常见故障类别、产生原因和排除方法。
2.3技能目标
●能看懂数控机床各控制模块的电气接线图及原理图； ●会修改、备份系统常用参数；
●会在线编辑、修改、调试、保存、备份梯形图； ●能根据系统报警代码，判断故障产生的大致原因； ●会利用仪器和编程工具检测并排除数控机床的常见故障。
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3．课程主要内容和要求
《数控机床故障检测与维修》课程内容分析表
序号 工作任务 知识要求 技能要求 ●会连接直流24 V电源电路 数控设备的●了解安全用电常识 ●熟悉常见元器件国标表示方法 ●熟悉实训设备功能模块的布置 ●熟悉电气控制图的绘制与识图方法 ●能在图纸上补全元件符号、参数、名称和连线 ●能根据图纸对I/O模块进行正确的连接、调整和纠错 ●能利用电量仪表对单元电路进行完整测试并使之正常工作 ●能看懂键盘信号接口图 ●能正确编制键盘扫描程序 键盘扫●熟悉常见方式选择键的名称和作用 ●熟悉常见X和Y信号的名称和作用 ●理解常见G和F信号的名称和作用 ●能够识别正常X和Y信号的特征并对设备故障进行定位 ●能根据键盘信号确认G和F信号的正确状态，并根据非正常的G和F信号形式对故障点进行定位 ●能看懂辅助功能信号接口关系图 ●能应用二进制译码模块编制辅助功能导引程序 辅助功●了解辅助功能的作用 ●了解脉冲键响应与执行的工作原理 ●理解中间变量的作用 ●了解二进制译码的原理 ●会编制冷却电机控制程序并用其检测冷却系统 ●会编制润滑电机控制程序并用其检测润滑系统 ●会编制照明输出控制程序并用其检测照明回路 ●能编制F1功能控制程序应用其拓展机床功能 ●能看懂FIN信号接口图，并编制FIN信号处FIN信号判断与处理 ●理解FIN信号的作用 ●理解M、T和S信号的作用和命名方法 理程序 ●能从CNC信息表上正确辨识FIN信号 ●能够识别非正常FIN信号并进行相应的检测和处理 功能选●理解各种功能选择操作的含义 ●理解扫描方式下应用常开-常闭节点实现脉冲沿控制的原理 ●能看懂功能选择信号接口关系图 ●会编制空运行、选择停、单步、跳步、机床锁定的控制程序 描与故障定位 参考学时 1 I/.O单元连接 2 2 4 3 能的检测 4 4 2 5 择性能的检测 2 3
●能看懂主轴信号接口关系图 ●理解主轴电机的电路连接图 主轴设●理解主轴各种工作模式的作用和区别 ●了解主轴调速过程中数模转换的方式 ●熟悉电机可逆运转过程中按钮和接触器互锁原理 备检测与调整 ●会主轴性能的各种命令测试方法 ●能编制手动模式下主轴电机的正反转控制程序 ●能编制主轴倍率信号采集和控制程序 ●能编制完整功能的主轴控制程序 ●能编制主轴在单位时间内自动升速-降速程序，并测试主轴的电气及负载特性（*）。 ●能正确连接变频器电气线路，设定其工作方式 ●能够通过变频器对主轴电机进行手动测试 ●能够通过变频器故障代码识别故障原因并进行排除 6 4 主轴变频器检●了解电动机调速的主要方法 ●了解变频器工作原理 ●熟悉变频器主要参数的意义 ●了解变频器与电动机之间的匹配关系 7 测与调整 2 ●了解伺服电动机的结构和原理 ●了解与伺服电机同轴安装的光电编码器结构与原理 伺服设●熟悉伺服设备电气连接图 ●理解手动方式下进给倍率参数的含义 ●理解快速倍率的含义 ●理解轴选信号的作用 ●理解手动、手轮和快速叠加等操作方式的区别 ●了解手轮的结构及工作原理 ●熟悉手轮与数控设备的连接方式 ●熟悉G19.5、G19.4、G18.0、G18.1信号含义 ●能够编制手轮控制程序 ●能够通过CNC屏幕信息对手轮、伺服放大器和伺服电机进行调整 ●能够判断手轮故障并进行排除 ●能看懂伺服控制信号接口图 ●能对伺服倍率开关进行编程 ●能编制手动方式下各轴运行控制程序 ●能编制各轴手动-回参考点程序 ●能编制快速键控制的伺服程序 ●能编制具有完整功能的伺服控制程序 ●能编制各轴的一键回零点程序（*） 8 备检测 6 手轮设9 备检测与调整 手动方式下的4 ●熟悉刀架控制的动作要求 ●了解刀架位置信号的采集方式 ●了解刀架位置信息的编码方式 ●能看懂刀架控制信号接口关系图 ●能编制手动状态下刀架旋转控制程序 ●会判断刀架故障应用 10 刀架检测与调整 MDI等方式下2 ●了解定时器和条件转移语句的应用方法 ●熟悉常见刀架故障的现象和原因 ●能编制具有辅助功能或自动功能的刀架控制程序（*） ●能够排除常见刀架的故障 ●能够编制MDI等方式下的刀架控制程序 11 的刀架检测与调整 2 4
●理解所修改参数的含义以及可能产生的后果 系统参●理解地址和对应参数的关系 ●了解数据允许/禁止修改的原理 ●了解出厂默认参数状态的意义 ●熟悉非正常参数下常见设备的故障现象 ●了解内部RAM的工作原理 ●了解RAM的掉电保护原理 ●了解数据备份与恢复的意义 ●熟悉英文界面下存储卡的读写方法 数设置与调整 ●会利用存储卡备份当前设备中的参数 ●能读写数控机床的各参数 ●会恢复出厂原始参数 ●能修正常见设备的参数并使设备正常工作 ●能在参数全清或出厂默认的情况下逐条正确输入指定参数，数量为200条左右（*） ●能设置存储卡启用/禁用状态 ●能将数控机床的数据及程序保存到CF卡 ●能将CF卡中的数据及程序恢复数控机床 ●能对CF卡的文件进行指定操作：拷贝、删除、重命名和格式化等 12 2 数据备13 份与恢复 2 报警信息识●熟悉常见的系统报警信息 ●熟悉常用的报警信息处理方法 ●了解报警信息的存放与显示原理 ●了解变量与符号地址的作用 ●能识别屏幕上出现的报警信息并进行处理 ●能对指定设备的报警信息进行改写 ●会新建指定设备的报警信息 14 别、创建及处理 2 ●能根据要求编写一段加工程序并运行，以检模拟加15 工与测试 ●理解PMC程序、PMC参数、CNC参数和用户加工程序等概念的区别和联系 验PMC程序和参数的正确性，并根据出现的问题进行适当的整改 ●能够根据模拟加工出现的设备非正常状态对设备进行系统测试和维修 ●会用测量仪器查找电气故障点 2 整机电气系统●熟悉整机PMC代码 ●熟悉资料的准备和查阅方法 ●熟悉维修的制定方法 ●理解机床电气原理图 ●理解机床各部件的工作原理 ●能读懂PMC程序，分析PMC程序输入输出逻辑状态，查找故障点 ●能对机床的进给、主轴、刀架等部件电气线路进行检测及排故 ●能对机床的辅助功能电气线路进行检测及排故 16 综合调试与排故 8 备注 （*）为深入要求的内容，以激发学生的内在潜力 4．实施建议
4.1教材编写
（1）教材内容应遵循教学目标，教学案例应从合作单位获取并经过组织优化，建议开发校本教材或讲义，注重教材内容的实时更新。
（2）教材内容的组织形式建议项目化，同时注意项目应具有较强的可操作性，增强并细化操作内容，强调理论在实践过程中的指导作用。
（3）教材中项目设计应注重创新性，鼓励学生的创新思维和自主创新，教学过程中注意收集学生的创新点，以利于及时更新项目。
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（4）教材的编写还应注意系统性，学生除了有应用的需要还有发展的需要，要求教材必须是系统的，而不是支离破碎的。建议教研组教师和合作企业工程师共同编写，遇到具体问题一起研讨，总结反思，使之有机整合，达到预期目标。 4.2教学建议
（1）在教学过程中以学生为中心，结合学生的特点，有针对性地采用任务引导、任务驱动、分组讨论、案例教学等教学方法，有效地调动学生的学习积极性和主动性。
（2）以赛促学，围绕全国职业院校数控装调维修大赛开展与本课程相关的技能竞赛，激发学生的学习积极性，起到通过竞赛促学习的目的。
（3）以实训基地数控维修实训室典型数控维修台为载体，教学时教师示范和学生分组讨论，训练互动，学生提问-教师解答-指导有机结合。 4.3教学条件 半实物型数控铣床实训系统8台，半实物型数控车床（四工位刀架）实训系统8台，电器型数控铣床实训系统10台，电器型数控车床（六工位刀架）实训系统5台，数控系统环境：FANUC 0i mate-MD/TD，多媒体设备一套。 4.4教学评价
教学评价分为过程性考核和终结性考核。通过教学评价，达到以评促教，以考促学的目的。 具体建议过程性考核占50%，终结性考核占50%。
（1）过程性考核。按照数控机床维修岗位对知识和技能的要求，在平时项目练习中逐项对学生进行考核评估，促进知识和技能在平时的积累，评价方法应多元化。
（2）终结性考核，在本课程学习结束后，通过期末考试，将课程所涉及到的知识和能力进行全面测试，考核学生对理论知识及相关技能的熟知程度。 4.5 课程资源
（1）开发有效的多媒体教学资源，建立多媒体课程资源数据库并上传网络，提高课程资源的利用率。
（2）完善课程网站，建立讨论区，以实现师生互动讨论。
（3）充分利用实训基地数控维修实训室的资源进行“学做合一”的教学，使之实现现场教学、实训、职业技能考证的综合功能，满足学生综合职业能力培养的要求。 5.其它说明
在每次实训开始前，对数控机床的程序和数据应事先备份，存储卡要妥善保存，以备异常情况下恢复系统。
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