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.

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中图分类号：G420 文献标识码：A

随着数控机床的推广应用，数控系统功能不断地增强，机械制造行业对数控机床维修及应用人才的需求越来越突出。能否学好“数控机床故障诊断与维修”这一门课程对学生的就业有着非常大的影响。如何让学生通过学习掌握必要的数控机床维修理论和实用的维修技术是中职学校专业教师的责任与使命。因此，理论与实践相结合、突出应用能力的培养、促进学生可持续发展是该门课程教学改革的主要方向。

1　改革教学方法和课程内容，注重学生能力的培养

由于“数控机床故障诊断与维修”这门课程理论性强，涉及的基础理论和知识面广，所以在课程内容安排上注重与先修课程（如典型数控系统、机电设备的控制技术等）与本课程的整合，根据中职学生的实际能力水平以及培养目标，对教材中较繁琐和难懂的内容结合实际进行调整或删减，与实际维修应用技术相结合。笔者采用专题教学，将课程划分为回参考点故障、拉刀故障、主轴传动故障、主轴驱动故障、进给传动故障、回转刀架故障、刀库换刀故障八个课题，每个课题下设与课题相关的任务，如回参考点故障课题设任务一加工中心返回时未找到参考点和任务二数控车床X轴返回参考点时发生漂移，结合案例教学法、任务驱动教学法进行教学。学期初，将专题学习任务计划表发放给学生，让学生了解主要教学内容及所需完成的学习任务，这样可以做到教与学目标明确、思路清晰。课题开始时，教师对整个课题所涉及的理论基础知识进行梳理、穿插典型故障维修案例进行讲解。相应的任务由学生运用所学理论知识至实训车间完成。课题结束后，学生提交任务完成报告书。

2　加强实践环节，培养学生解决问题和分析问题的能力

实践环节，是检验课程理论学习成果的重要环节。因数控机床设备有限，实践教学过程要能达到理想的教学效果，也需要科学合理的组织、管理。

2.1　科学分组，有序组织教学

教师根据学生的理论水平、实践操作水平综合性格等因素，将全班同学分成四小组，每组一台数控电气控制与故障维修实训台。预先根据课题设置不同的任务，人为设置不同的故障现象。组内再分批次，承担不同的角色：故障分析员、故障排除员、任务报告员协同工作：从故障现象入手，分析故障产生的原因，查找资料，确定故障，排除故障，整理完成任务报告书。第一轮结束，由上一批次的故障排除员设置还原初始故障状态，由下一批组员至故障台实践。数控车床故障维修室设有准备室。准备室中由班委成员轮流管理，负责播放相应专题的常见故障现象及排除的案例，为实践操作做好理论准备。

2.2　统筹管理，关注实践过程

在整个实践过程，教师是教学有序进行的组织者，更是引导者。为培养学生的分析、解决问题的能力，激发其学习兴趣，教师应及时关注每组学生实践操作的动态，及时对学生进行启发、引导。任务的成功完成会增强学生的自信心，反之则会让他们对课程心生畏惧从而影响学习效果。所以，教师除了自身巡视辅导外，还可任用一些理论及实践能力较强的学生作为小老师，帮助各小组顺利排除故障，完成学习任务。教师同时对各组故障排除的结果进行评定，对承担各个角色的组员的工作进行确认，并在任务报告书上给定成绩。

3　运用项目教学，提高学生综合应用能力

借助数控电气控制与故障维修实训台，学生只是在模拟环境下排除故障，而且因任务相对独立，专题性强，学生的综合应用能力得不到很好提高。所以，引用项目教学法作为补充也是本课程教学改革的重要环节。笔者的项目教学，一般是与一些中小型数控培训机构进行合作。项目教学以平常实践活动课的大组为单位，对实际数控车床所存在的真实故障进行维修。三人合作组为行动小组，以竞赛的形式完成故障排除。首先各小组通过故障勘探，综合故障现象、报警信息、硬件模块的指示灯状态等各方面信息，罗列出各种可能引起故障的因素，然后确定故障出现在电气、机械、液压等系统的可能性，进一步缩小故障范围，确定故障点，形成小组故障排除方案。然后通过集体讨论确定最优故障排除方案，并按方案对数控机床进行维修。因为是真实的情境并且维修有着现实的意义，学生在项目完成过程中综合应用了所学过的知识，有竞争有合作，取得很好的教学效果。

4　改革教学效果的评价方式

教师的评价标准及评价结果与学生的学习紧密相关，直接影响着人才培养的质量。科学、全面、细致的评价方式可以调动学生学习积极性，能够引导纠正学生学习方向上的偏差，增强学生的自信心。传统的教学评价主要是“一张试卷定成绩”，不能全面评价学生的能力，所以容易产生消极情绪。笔者以“任务完成报告书”为日常学习考核的主要依据，结合学校组织的期中期末成绩综合评定学生本学科的成绩。共8个专题，每个专题10分按70%计入期末总评，每个专题凡承担过三种角色能独立完成报告书者可拿10分。项目任务完成情况占4%，期中成绩占10%，期末成绩占30%。这种评价方式更注重平时实践学习的过程及结果，同时兼顾考查学生的理论基础知识。这就要求学生积极参加每一个专题实践活动，能够通过承担不同角色的任务与他人合作完成学习任务，整个过程中需要动脑、要动手，而且还要会总结，学生各方面的能力都得到锻炼。而且理论考试占总成绩的40%，也避免了学生陷入“重实践而轻理论”的误区。

5　提高教师个人素质，做“双师型”教师

“要给学生一杯水，　老师要有一桶水”。教师自身的教育教学水平及实践操作能力，对整个学科教学有着很大的影响。“数控机床故障诊断与维修”的课程特点，决定了教师提高教育教学水平的关键是多到数控机床厂家、权威机构进行实践、培训，扩展知识层面，增加实践阅历。阅历丰富了，才能更好地把握教材，整合相关学科的知识点，培养学生举一反三的能力、帮助他们养成主动思考、学动学习的习惯。

数控机床故障诊断与维修是一门理论性和实践性都很强的课程，而且随着数控车床及系统的发展，新的故障现象及故障排除方法层出不穷。只有在日常教学中理论联系实践，不断提高学生的动手能力和应用能力，帮助他们学会学习，才能培养出符合行业要求的学生。

参考文献

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中图分类号：TG519.1

《数控机床维修》是数控机床应用技术专业的一门专业课，主要介绍CNC机床的安装工艺、机械调试及验收、CNC机床的机械结构特点、典型CNC系统的原理、参数设置、PLC编程及接口、伺服及主轴的调整、数控机床常见故障的查找与维修方法等内容。通过本课程的学习使学生熟悉数控机床故障诊断与维修技术，掌握数控机床日常维护、保养和故障排除方法。

数控机床一般由CNC装置、输入/输出装置、伺服驱动系统、机床电器逻辑控制装置、机床床身等组成，数控机床的各部分之间有着密切的联系。数控机床本身的复杂性使其故障具有复杂性和特殊性。有些故障的现象是机械方面的，有些故障的现象是电气方面的，有些故障是由电气方面和机械方面共同引起的。学生平时接触较少或者根本没有接触过，因此普遍感觉深奥难懂，容易产生畏难、抵触的情绪，如何上好该门课呢？针对这种情况，本文对技工院校数控机床维修课的教学做些探索。

教师教和学生学的这种教学模式早已成为教师的教学习惯。职业技术教育对教师素质提出更高的要求，其中最重要的一条就是要增强动手实践能力，突出职教特色。在数控机床维修课教学中，要做到这一点，主要有三条途径：

一、培养学生学习的兴趣

学生学习兴趣的高低，和老师的课堂教学艺术是分不开的。

课堂教学中要努力营造一个好的学习环境，经常找一些我们实际生活中的例子来证明书本中的理论，使学生产生求知欲，调动其学习的积极性。比如，在讲数控机床伺服系统的故障诊断与维修时，伺服系统的工作原理很难理解，我就引导学生们回忆小时候玩的遥控汽车，汽车在自己手中遥控器的控制下，不断地前进、后退，有时候又不小心撞到障碍物，甚至陷入烂泥地里出不来。这时候汽车可能就会出问题，那问题会出现在哪里呢？这样一来，同学们就开始扩展思维。有的提出是它的小马达功率太小，有的提出它的小马达容易坏，还有的提出遥控器的信号不太灵敏等等。不断地引导学生将遥控汽车的故障和数控机床伺服系统的故障联系起来。同学们的兴趣产生了，课本上的死理论就变活了。以此来活跃课堂气氛，激发学习兴趣，引发求知欲望，实现教学目标。

二、注重实习教学

理论教学和实习教学是相辅相成的，二者缺一不可。理论教学是实习教学的基础，实习教学是理论教学的深化。利用实习课进一步提高学生的学习兴趣，是教好数控机床维修课程的重要手段。对于技校生而言，应该更加注重实习教学。实习教学是培养综合能力的最佳途径，只要思想上重视，物质上保障，工作中认真，就能搞好实习教学。

数控机床维修的实习教学主要是让学生掌握数控机床各部件及数控系统的故障诊断方法和维修技术的【1】。在进入实习前，应对学生进行安全知识教育与故障检修规程的训练，让学生养成良好的操作习惯，逐步引导他们了解可能发生事故的过程，安排他们干一些没有危险性的工作，逐步习惯，渐渐进入角色，过渡到新的学习环境。在实际的操作中，心理障碍的产生严重影响教学质量，换句换说，学生的兴趣和心理因素是有很大关系的。技校生的心理素质较差，思想情绪不稳定，当接触实际机床线路时，看见错综复杂的线路容易灰心丧气，常感到"心有余而力不足"。尤其是一些女生缺乏单独操作能力，过分的安全需知使女生在解决实际问题的技能方面与男生相比显得"先天不足"。培养学生面对困难不畏惧，强化心理素质的训练是实习教学成功的前提条件之一。

学生的认识是从简单到复杂逐步深化的渐进过程，在进行数控机床电气线路故障排除前，学生已完成电力拖动控制线路安装、调试的实习。对于综合的数控机床线路，首先应化整为零，逐步加深难度，进行综合练习。同时，要肯定成绩，鼓励学生大胆动手，化消极因素为积极因素，变被动为主动，使学生树立战胜困难、战胜自我的信心【2】。从学生的实际出发，既考虑大部分学生的情况，又顾及个别学生的特点，在教学中要正确灵活地运用教学方法，以阶段测验为主，重复多次训练，引导学生掌握正确的排故方法。

实习结束，实习教师要结合当天训练课题的完成情况，总结学生的操作练习情况，肯定成绩、指出不足，分析原因，指出解决办法。如在数控车床四方刀架的安装、调试及验收实习教学结束后，有的学生刀架已经安装完成了，却出现了接通电源无法运转的现象，这时，要引导学生分析四方刀架通电后无法运转的原因，并指出正确的解决方法。同时要对教学过程中学生的操作态度、实习效率、安全和文明生产的情况进行总结，逐步提高学生的操作技能和生产经验，巩固教学成果，促进教学质量的全面提高。

三、加强实践性教学

加强实践教学是学生学好这门课程的重要手段之一。

企业对一线技术工人素质需求趋向应用型、实干型、复合型人才，这种人才表现为淡化文化、精化理论、强化技能；要求基础知识扎实，技术理论先进，操作技能规范、熟练；动手能力强，应用能动强，解决实际问题能力强【3】。

针对这些表现和要求，首先，教师可组织学生到有关工厂参观，进行现场教学。其次，教师应该鼓励学生参加社会实践，到生产实际中去锻炼。使学生树立实践第一的观点，学习工人师傅吃苦耐劳的精神，培养学生热爱劳动、热爱劳动人民、热爱数控维修事业的精神，更加明确今后的学习态度和方向。从生产实际中发现问题，解决问题，总结实践心得，提高自身素质，达到企业的录用标准。比如说，学生们到工厂去，才会看到技术人员总在不断地翻阅外文说明书等外文资料。这样，学生们就会明白在校学习外语的重要性，尤其是专业外语，因为国内的数控系统主要依靠进口，其配套的说明书、资料往往是外文资料。作为一个维修人员，最好能具备专业外语的阅读能力。

教学方法是职业教育的重要内容之一。教学有法，但无定法。关键是要正确处理好教与学、理论与实践、知识与能力、课堂教学和实习教学等间的关系，做到以学生为中心，以能力为本位，以激励赏识为手段，探索出适合学生实际的教学方法。

【参考文献】

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黄石职业技术学院国家数控实训基地于2007年建成并投入使用，由于设计比较仓促，数控基地分别单独建立了数控仿真实验室、CAD/CAM实验室、数控加工车间、电火花线切割实训室、三坐标测量室等机构，并没有搭建一个协同的工作网络。

随着时间的推移，目前国家数控实训基地的运行模式已经不能适应现代化的需求：学生在数控仿真实验室模拟的程序输出后，并不能直接输送到数控机床，需要在机床重新录入或者借助U盘拷贝；技术人员在CAD/CAM实验室通过三维制造软件自动生成的程序代码，无法顺利到达机床系统，中间操作繁琐；三坐标测量机检测验证的数据，只有通过介质传输，不能快速反馈到实训室中。这些问题都是由于数控基地没有一个完整的网络化平台造成的。为了解决这个问题，我们为国家数控实训基地设计了网络拓扑，准备实施网络化改造。

一、原有的教学环境及需求

黄石职业技术学院国家数控实训基地下设的数控仿真实验室、CAD/CAM实验室，共拥有计算机82台，采用P4 3.06G CPU、512M内存、GeForce 128M显卡、160G硬盘、17寸显示器，并已组建成一个局域网，每台机器上装有宇龙数控加工仿真系统、CAXA制造工程师、Pro/E、Master CAM等专业软件，可以实现自动编程。三坐标测量室拥有海克斯康三坐标测量机一台，工作站一台。数控加工车间拥有广州数控CAK3275型数控车床9台，华中数控CK6140型数控车床3台，广州数控XK713型数控铣床7台，华中数控4600型加工中心1台，法拉克VMC650加工中心2台，法拉克HTC2050车削中心1台，华中数控教学型数控车床1台、华中数控教学型铣床3台。电火花线切割实训室拥有苏州新火花DK7740型数控线切割机床3台，数控电火花成形机床1台。

我们拟在数控基地内构建一个局域网网络平台，将数控加工车间内所有数控机床与测量室、实训室、CAD/CAM实验室等计算机进行网络化改造，建设模拟企业环境的网络化数控实训基地，使各项数据都可以通过网络传输，不再需繁琐的人工操作。这不仅顺应了“网络数控”发展的总体趋势，而且能满足学院教学、培训的需要，具有较高的实际应用价值。

二、网络化改造的设计

1.网络选型、连接方案

在所有网络类型中，小型局域网是比较接近非专业人上和最为实用的网络技术。因此，我们选择搭建一个使用方便、性能稳定、造价低廉的小型星型局域网。

目前基地大多数数控机床数据传输只支持通过RS232接口单机传输，其基本原理是计算机的串行（COM）口和数控机床本身的RS232接口遵循相同的数据通信协议，利用它们之间的数据传输性能可方便地实现计算机与数控机床的通信，从而完成计算机对机床的NC代码的传输。但是这样的接口我们无法直接接入以太网，经过讨论，我们解决的方案是：给每台数控机床旁配置一台PC机，使用数据线将COM口与数控机床RS232C接口连接，而此时，每台PC机又可以直接连接以太局域网。这种方案的特点是技术成熟操作简单，给操作者带来方便：在PC机上编程，在专用通讯软件或者DOS下进行程序传输。

2.网络拓扑结构

我们要先将数控加工车间、线切割实训室和三坐标测量室的32台数控机床控制计算机组成一个小局域网，再将该局域网与数控仿真实验室、CAD/CAM实验室的局域网连接起来，共同组成一个基地的网络平台，使设计信息、工艺信息、加工信息及后置处理数据能及时地传递到制造单元。学生在数控仿真实验室、CAD/CAM实验室进行数控编程和仿真的数据也可直接传送到机床上，这样就构成了网络制造集成环境，减少了中间环节，增加了可靠性，并提高了工作效率。

根据以上要求，我们决定组建一个星型结构的共享式以太网，服务器安装Windows 2003 Server，工作站操作系统采用Windows XP专业版。网络拓扑结构如图1所示。

3.组网步骤

（1）硬件物资准备

由于数控仿真实验室、CAD/CAM实验室已经组成局域网，在这次网络改造中不需要另外投入新的设备。而现有的数控机床全部配备了高性能计算机，具备入网条件，我们只需购买双绞线、水晶头和交换机等就可以轻松组网。

我们采用星型网络的布线连接，双绞线两端安装有水晶头。连接网卡与交换机的最大网线长度为100米，如果要加大网络的范围，在两段双绞线之间可安装中继器。由于数控基地所有设备都在一栋大楼内，距离较近，能满足要求。根据数控机床控制计算机的位置，我们选择了交换机的安装位置，并将每台控制用计算机用双绞线连接到了交换机上。

（2）服务器的安装和配置

因为这台服务器的身份是域控制器、网关及文件服务器，所以我们选用了Windows 2003服务器操作系统，并配置成为域控制器，方便管理域内工作站，还利用Windows 2003的Internet连接共享功能，为基地内部网络搭建了网关，通过网关将数控基地局域网与校园网连接起来。

同时，我们在服务器上安装了Serv-U FTP服务器软件，轻松构建了一个文件服务器，因此在基地局域网内部进行文件传输更容易。

（3）工作站的安装和设置

工作站全部采用Windows XP专业版，其安装过程比较容易。需要说明的是有关协议的安装问题，网络中每台计算机的协议配置应尽量保持一致。在通常情况下，TCP/IP协议是必不可少的，为了照顾数控机床控制系统中所用通讯功能能在DOS下使用，IPX/SPX协议也应该安装，至于微软的网络客户文件系统安装时就已经自动安装好了。然后，参照相关协议，为每个厂家的数控机床安装匹配的传输控制系统，并对机床控制系统软件及DNC通讯软件进行设置，实现通过网络对机床的有效控制。最后要启用Windows XP的远程桌面连接功能，方便远程操作工作站。

三、改造后的国家数控实训基地所能实现的增值功能及改造优点

1.网络化的数控基地提供的增值功能

（1）网络集中管理

在服务器上可以实现系统的配置管理、性能管理、故障诊断等几个方面的网管功能，并能集中管理和监视网络上的各种设备。为系统可靠运行提供保证。

（2）远程故障诊断

数控机床出现故障时，一般技术人员如不能准确分析判断故障的原因，就会影响生产。利用互联网进行网络对话，服务方可以在异地了解用户方数控机床出现故障时的表现症状，以及数控机床在执行由服务方发送的数控指令时的工作状态，进而对数控机床的故障进行判断井提出可行的解决方案。

（3）模拟企业制造环境，提高教学效果

用CAD/CAM实验室所连成的局域网模拟企业的设计部门，以数控加工车间室局域网模拟企业的制造与加工车间，教师通过互联网给学生布置实习任务，学生在CAD/CAM实验室完成产品的原型设计，并将结果通过网络返回给教师批阅，经检查无误后，可直接传送到数控机床上加工。

整个流程全部通过内部网络完成，节约了大量的时间，提高了设备的利用率。

现在利用联网的工作站，可以将所有的数控程序、数控系统参数以及PLC程序（ASCII代码文件）都备份到计算机中，从而保护了系统资源。

2.数控基地实现网络化改造后的优点

（1）缩短传输程序的时间，也就是节约了昂贵的数控机床机时费用。

（2）准确性高。零件程序重复使用时即使重新传输也可以保证绝对正确。

（3）操作者劳动强度减低。只需在机床面板输人简单指令就可完成程序传输。

（4）易于修改。首次使用的程序如果在现场进行了修改，那么上传后就可供下次调用。

（5）程序管理实现了统一化。

（6）责任清楚。一旦出现问题，很容易分析出是编程原因还是操作原因。

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数控车床实训教学既要让学生掌握数控专业知识，提高实践能力和职业素养，又要保证数控实习中学生的个人安全及实习设备的安全，为此，我们力图从以下两方面入手搞好数控实训教学。

一、实训生产安全教育

数控车床专业教学涉及到高速运转的机械设备以及相关工、夹、刀、量具，在安全上需要极大的保障。如何能迅速的让学生掌握数控专业知识，又能保证学生在数控实习中的个人安全及实习设备的安全，在我校的教学管理过程中，一直是重中之重。作为数控专业的教师，在生产安全教育方面，我们有以下几点做法：

在实习前，我院系安排为期一周的实习安全教育。具体内容包括：组织学生学习《编程室安全操作规程》和《数控车间实习安全操作规程》，提醒学生避免实习中出现的误操作，防患于未然；组织学生观看违规操作安全事故教育片，以反面内容教育学生，让学生清楚违章操作的后果；组织安全考试，只有安全考试合格后才能进入实习车间进行学习，给学生建立一种安全的意识。

在数控实训课前，教师早到十分钟，做好教学预备工作：检查实习用数控车床和砂轮机是否正常运转，有故障及时解决，严重问题及时报修；清点工、夹、刀、量具数目并检查是否完好无损；检查每位学生的着装，督促学生穿好工作服，戴套袖与安全帽，避免出现安全隐患。

在教学过程中，对于经常出现的一些问题，比如新生对数控车床操作流程掌握不熟练，学生手工输入程序的正确性的检测以及对刀过程中可能出现的问题等等，当班教师要多巡视、多检查、多提醒，保证实习教学安全有序的进行。

实训课结束后，指导教师应监督学生做好检查整顿工作：保证数控设备运转正常；收回的工、夹、刀、量具数目准确且质量完好无损；车间电气设备确保安全；工作区卫生清扫彻底不留死角等等。学生离开车间后，教师最后填写设备使用交接记录和故障记录。

二、贯彻一体化教学模式

近年来，随着制造业技术的发展，我国人才市场供需结构发生了巨大的变化。为培养出适应企业需求的应用型人才，我校提出以能力为本位，以职业实践为主线，以项目课程为主体，构建理论与实践相结合的实训一体化教学模式，建立起综合模块化的课程体系。

以职业实践为主线的一体化教学中，我们参考了国家职业资格考核要求以及学生的从业能力需要，将互相关联的几个方面单项课程设计以课题的形式设计成教学单元，各部分内容融汇贯通，形成以项目课程为主体的一体化实训教学内容。具体做法是：课前结合相关知识与企业需求确定实训课题，制定出本教学单元的知识目标、能力目标以及德育目标；数控编程仿真、数车实操和相关数控工艺知识结合为一体，将学生分成若干小组分配任务，教学过程中以学生为主体，教师为主导的方式代替单一的灌输；项目完成后指导各小组学生分析比较、归纳总结，让学生在每堂课上都能够看到自己的学习成果，真正有所收获。

在一体化教学的探索研究中，我们已经初步取得了一些效果与经验。由于采用综合模块化的教学课题，学生有充分的学习自由度，真正体现了以学生为主体的教学原则，激发起学生的学习兴趣。在一体化教学中，无论是课题准备还是教学过程，都采用面向对象的教学方式，让学生能够学以致用。实习中后期，各项目课程的教学课题互相关联，学生可自行调节机床、仿真软件等设备的使用时间，充分利用设备，提高了实习设备的利用率。

一体化教学具有很强的综合性和很大的灵活性。一方面，必然会出现学习进度快、成绩优异者，可以增加训练内容或增加训练难度，让学有余力的学生能学到更多更深的知识，同时，这些学生可对一般学生起示范和榜样作用；另一方面，对学习吃力的学生，教师可以个别辅导，或者采用学生之间以强带弱的方式来达到训练目标。因此，一体化教学对教师的知识结构和课堂控制能力都提出很高的要求，也成为构建“双师型”教师队伍，提高实训教师总体水平的一条途径。

小结：近年来我国高职院校为国家培养了数以千万的高级技能应用型人才，取得了令人瞩目的成就。但在一线实训教学方面，仍存在着一些需要规范和改进的地方。希望广大职业教育者能够群策群力，总结出一些使教学过程更加完整化、规范化、科学化的方法和理念，从而提高学生的总体素质与技术水平。

参考文献：

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中图分类号：TG519 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）04（b）-0079-01

近年来，随着我国加工制造业的迅速发展，具有加工高速、高效、高精的数控机床也随着占踞了加工制造行业的重要地位，尤其是经济性数控机床成本低、高效率更是在小企业、学校等得到普遍应用。电动四工位四方刀架更是经济型数控机床的重要组成部分，作为一名学校车间的实训指导教师，我将这些年我在维修四方刀架上遇到的问题、故障排除及维修方法作一经验总结，希望能够对大家有所帮助，只是个人经验，如有不足之处还请同行指正。

1 四工位四方刀架的工作原理

首先我们要知道四工位四方电动刀架是通过“控制系统发出换到信号，控制继电器动作，既而刀架电机正转，通过蜗轮、蜗杆、螺杆将销盘上升到一定高度时，离合销带动销盘，销盘再带动上刀体转动，当上刀体转到所需刀位时，霍尔元件（发信盘）电路发出到位信号，从而电机反转，反靠销进入反靠槽，离合销从离合盘中爬出，刀架完成粗定位，同时销盘下降端齿啮合，完成精定位，刀架位置被锁紧”。从而保证了加工过程中，车刀始终能够保持正确的加工位置。知道工作原理后，我们就可以根据问题现象快速查找和排除问题。

2 故障分析和解决

2.1 现象为系统发出指令信号，刀架无旋转换刀动作，这时候我们可以从以下几个方面进行排查

（1）空开跳闸。

因为机床电路里有过载和过流保护装置，当过载或过流时，为了保护其它电器元件不受损坏，所以保护装置及时切断回路，导致不能正常换刀，将其恢复即可，当然有些机床使用自恢复保护装置则可忽略此问题。

（2）查看正转控制线路及交流接触器是否正常。

这里导致不能换刀的原因和空开跳闸原理是一样的，都是回路不通，但是这里需要查找的内容就相对比较多，一般我们以交流接触器为界线来查找回路。首先我们要“听声音法”进行判断，如系统发出信号，我们听到有交流接触器“啪”吸合的声音，则认为从系统到交流接触器段的线路无故障，反之则用万用表继续查找交流接触器到刀架电机的线路，直到找到断点及时维修。那么如果系统发出信号，我们没有听到任何声音，则说明电流没有到达交流接触器，这时候我们可以人工触动使交流接触器吸合，如果此时刀架开始旋转，则可证明接触器之后电路正常；如果刀架没有旋转，我们就可以利用“交换法”交换接触器，再来看现象，如果这时刀架开始旋转，我们可再从系统发出换刀信号，如果换刀正常，那就可以确定之前的交流接触器坏了，需要更换它；如果换刀还是不正常，则需要用表查找正转接触器的控制回路是否正常。现实中也有可能是两种或多种原因导致问题出现，这种现状查找和排除起来比较麻烦，需要我们维修人员多积累经验、多点细心和耐心。

（3）电机烧坏，可用手触摸感觉电机温度做出判断。

如果是刀架电机问题，则问题相对比较集中，方便我们快速排查。如果正在使用过程中出现鼓障，我们可及时用手试探触摸电机判断是否烧坏；否则我们需要用表测量来判断电机是否正常。如果车间有同类型设备，许多问题我们也可用“交换法”查找和排除故障。

（4）看现象也是快速查找故障的有效方法之一。

如果我们使系统发出信号看到刀架有微弱颤动或听到刀架内部有短暂的机械传动声音，但是刀架没有正常旋转换刀，则查看是否为刀架自身机械问题或电机相序接反（没有更改电源情况下一般不会出现相序接反问题，可从机械问题着手排查）。

（5）PLC没有正转信号输出，查看正转输出信号输出端是否正常，根据实际情况进行改输出点解决问题。

2.2 现象为系统发出换刀信号，刀架有正传，没有反转动作，持续正转数秒后报警随即旋停下来，我们可从以下几方面查找排除

（1）霍尔元件（也叫发信盘）坏，一般为换某个（或某几个）刀位时，不能正常换刀，刀架旋转几个刀位后，随即停下来。说明霍尔元件坏了，刀位到位的信号不能发出，所以系统检测不到刀位到位信号，认为没有找到刀位，所以一直旋转找刀位，直到超出预设的换刀时间为止，被迫发出“换刀超时”报警。这个故障比较常见，最好将此元件多备几个，以备不时之用。

（2）查看反转控制线路及交流接触器是否正常（方法同正转控制回路）。

（3）PLC没有反转信号输出，查看正转输出信号输出端是否正常，跟据实际情况进行改输出点解决问题。

2.3 现象为刀架有正转动作但不能正常锁死

（1）刀架底部可能有铁销之类的杂物影响刀架精定位，及时给予清除，平时要注意保持刀架周围清洁干净。

（2）刀架反转锁死时间设置很短，没有足够时间锁死刀架，可以在PLC控制中设置合适的锁死时间。

3 结语

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中图分类号：G712？摇 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）40-0046-02

“以学生为主体，以能力为本位”是职业学校教学改革的方向。基于工作过程的教学模式，让学生在“学中做，做中学”，达到对知识的理解和技能的提高。为了突出这一目标，在《数控机床故障诊断与维修》课程教学中，根据企业现场故障诊断与维修的实际过程，及学生的认知规律对教学内容进行整合并进行教学改革，使学生的学习过程与工作过程一致，学习任务与工作任务一致。

一、基于工作过程教学模式的内涵

基于工作过程教学模式的实质是课程内容和结构追求的不是学科架构的系统化，而是工作过程系统化，其强调的是教学过程与工作过程的深度融合，将理论知识、实践技能和自主学习能力并举进行。以基于工作过程教学模式为理念的教学改革，要求通过职业岗位分析，开发出一系列的典型工作任务，按照人的职业能力形成规律进行序列化，最后形成学习领域的课程，当然其符合教学规律和课程规律。基于工作过程教学模式以岗位（群）涵盖的典型工作任务为教学载体，教学内容指向工作的目标、内在规律、前后衔接以及活动所涉及的相关知识。基于工作过程教学模式，是以培养能力为主线，按工作过程的不同工作任务的相关性来实现知识和实践技能的整合的“串行”体系。这类课程具有明显的职业特点，符合或贴近本专业毕业生面对的岗位（群）的能力要求。

二、《数控机床故障诊断与维修》课程改革的必要性

（一）课程分析

随着数控机床和数控设备在现代制造行业的迅速普及，我国在2006年将数控机床维修工列入到劳动和社会保障部的新职业，因此，大多数职业院校在数控技术专业或机电专业都开设了《数控机床故障诊断与维修》课程。该课程的主要任务是培养学生在数控机床诊断与维修方面具有分析问题与解决基本问题的能力，使学生确立《数控机床故障诊断与维修》的基本思路与原则。其前导课程有：《机械基础与技能》、《液压与气动技术》、《数控机床电气控制》、《数控机床机械装调》、《数控系统安装与调试》，其后续课程为顶岗实习。本门课程是一门理论与实践结合很强的课程，要求学生能够利用故障诊断理论和相关专业知识，确定故障点，并进行故障排除。

（二）课程教学面临的问题

本课程在教学中主要面临的问题有：（1）课程教学中涉及的知识面广，如数控系统、数控机床硬件组成、机械结构、电气控制、电工电子、液压与气动、检测技术等，虽然已经安排了相关的前置课程，但是由于在前期教学中，学生大都只是孤立的接受知识，而本课程是将这些知识集中到一门课程当中，加之职业学校学生的文化基础相对比较薄弱，大部分同学感到学习难度大，不能对知识进行综合应用。（2）数控系统的品牌多，更新快，不同品牌、不同型号的数控系统，其结构、故障诊断方法、参数设置存在一定的差异。而在本课程的课堂教学中一般只是以一种数控系统为载体进行教学设计与安排，缺乏对《数控机床故障诊断与维修》方法能力的培养，因此，很难培养走出校门就基本满足企业需要的数控维修调试人员。（3）大多数学校由于设备、仪器以及课时等的限制，教学中，并不对设备进行拆卸，而是以一些认知性的实验代替实训课，或者只是对老师设定的简单故障点进行排除，实习时间不能得到有效的保证，学生的实践能力、综合动手能力难以提高，在很大程度上使《数控机床故障诊断与维修》课程的理论教学和实践教学严重脱节，从而影响了教学效果，不能满足现场对数控机床维修工的需求。

三、基于工作过程的《数控机床故障诊断与维修》课程体系构建

通过深入企业调研，了解职业岗位对人才的要求，并对本校数控专业毕业生就业情况进行跟踪调查，结合职业学校学生的现状，参考“数控机床故障诊断维修工”职业标准，对《数控机床故障诊断与维修》课程的教学目标、教学内容、教学方法、课程评价体系按照基于工作过程的教学模式进行重新构建，力求体现职业教育的技能性、应用性、创新性特色，着重培养学生的实践应用技能和处理实际问题的能力，力求达到理论够用、技能过硬并具有可持续发展。

（一）制订教学目标

按照“以能力为本位、以就业为导向”的职业教育指导思想，制订出《数控机床故障诊断与维修》课程的教学目标为，培养学生的素质目标、知识目标和能力目标，完全符合专业人才培养方案对本门课程的要求。知识目标包括：认识数控机床的硬件、软件构成；掌握CNC数控装置的构成及电气连接与调试方法；掌握数控系统参数类型及调整方法；掌握伺服驱动系统的安装、调试与维修方法；掌握数控机床主传动系统的构成及机械结构的维护、维修方法；掌握数控机床进给传动系统的构成及机械结构的维护、维修方法；掌握数控机床的刀库及换刀装置的构成及维护、维修方法；掌握数控机床的验收、安装与调试及日常保养的注意事项与基本步骤。能力目标包括：能识读机械、电气系统图纸，看懂机床说明书及维修资料；具备一定的资料查阅与整理能力；能正确使用常用的机床维修工具、仪器、仪表等；具备典型故障分析与排除能力；能正确利用数控机床的自诊断功能进行故障排除；能进行机械部件的安装、调试与精度检验；能对故障原因、维修过程进行正确、全面的总结。素质目标包括：具备“6S”的基本素养，学生具有高度的安全意识；培养学生规范调试与维护数控机床的职业素养；培养学生沟通协调能力，具有团队合作意识；培养学生分析问题、解决问题的能力。

（二）确定教学内容

基于工作过程的课程教学内容要求以典型项目为载体，让学生在真实或接近真实的实践情境中获得知识和技能。通过开展企业调研、召开企业专家研讨会和企业员工座谈会等多种途径，获取典型工作任务，并结合数控机床维修工的国家职业技能鉴定标准对典型工作任务的教学内容进行整合，确定出《数控机床故障诊断与维修》八个不同的学习情境，并精选了企业现场典型的维修案例作为教学任务，这些典型维修案例具有较宽的覆盖范围。工作任务按照由易到难、由简单到复杂的顺序来安排教学，便于学生学习，具体内容见表1如下。

四、基于工作过程的《数控机床故障诊断与维修》课程教学实施

（一）教学准备

基于工作过程的课程教学模式主要体现的是学生的主体作用，让学生在完成项目任务的过程中获取知识和技能。因此，教师必须在课前做大量的准备工作，以保证课堂教学的顺利完成。针对《数控机床故障诊断与维修》的课程特点，在项目教学开展之前，教师主要做好以下工作。

1.提前设置好故障点，并对故障进行多种方法的分析与排除。

2.准备机床说明书、故障记录单、电气原理图、机械结构图、故障分析与排除所用的工具、仪器、仪表。

3.按照故障分析与排除过程设计学习页，让学生能参考学习页在小组讨论学习的基础上自主完成项目任务。

4.为了提升学生的技能，还应准备相应的工作页，以保证学生能真正掌握项目所涵盖的知识点。

5.依据学生特点和项目的实际要求，做好自评表、互评表，及时进行课堂评价，为过程性评价积累资料。

（二）课程教学实施过程

《数控机床故障诊断与维修》的基本过程是故障勘探—故障点确定—故障排除。依据这个过程并按照项目教学法的基本步骤组织教学，具体教学实施过程如下。

1.设置情境，明确任务。采用故障再现的方法，引导学生观察故障现象，并下达任务书，发放学习资料，同时进行安全教育。

2.搜集信息，制订计划。按照异质分组的原则，将5人分成一组，将学生分成讨论小组；组长带领组员到现场进行实地勘探，采用“望、闻、问、切”的方法，充分了解故障现象，查看故障记录单、搜集相关的资料。采用“头脑风暴法”，指导学生从数控机床的机械结构、数控系统、电气控制等方面进行全面深入的分析，并制定该故障诊断与维修的实施计划，完成工作页中“学习任务表”的填写，进行小组成员的任务分工。

3.确定诊断流程。按照实施计划表，指导学生参考学习页、教材和相关技术资料，从故障现象出发，根据故障机理，罗列出多种可能产生该故障的原因，然后通过交换、隔离等方法对这些原因逐点进行分析，并排定主次；对重点过程和知识点，教师进行指导和讲解；制订故障诊断维修流程方案，小组讨论可行性，老师对小组方案进行完善，最终形成合理的诊断流程。

4.故障分析与排除。学生按照制定好的诊断流程图，参考学习页的步骤，进行故障点的确定与排除；这个过程要求学生要注意分工协调，注意安全，采用边诊断、边维修、边调试的方法，直至数控机床恢复正常；教师巡回指导，及时纠正课堂出现的问题。

通过将《数控机床故障诊断与维修》的实际工作过程与项目教学法的课堂组织环节有效结合，让学生在完成《数控机床故障诊断与维修》的过程中，自主探究、相互讨论，获取知识，提升技能，取得了较好的效果。

篇11

关键词：数控技术应用；职业教育；课程特点；问题；解决方法

【中图分类号】G423.04

目前，随着数控技术教育的普及，职业院校数控技术课程教学面临着种种问题。这种情况严重制约着职业院校中数控专业的发展，有必要予以高度重视，进行深入研究。

现根据数控技术课程的特点，从数控技术课程存在的问题提出相应的的解决方法和途径。

一、数控技术应用课程的特点

1、数控技术涉及面广。数控技术涉及到加工工艺方面的知识、机床及机床夹具方面的知识、刀具及刀具材料的知识、金属切削原理、工件材料、机电技术方面的知识、数字控制和计算机技术、CAD/CAM一体化技术、FMS、CIMS软件技术、信息流管理与控制等等。

2、软件技术更新快。目前，数控技术正在发生根本性技术更新，从专用型封闭式开环控制模式，向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在现代集成化基础上，数控系统已经实现了小型化、薄型化，而且综合了计算机、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理；

3、课程实践性强。数控技术是实践性很强的一门学科，数控技术教学中每一个环节，如数控机床伺服系统分析，机械结构分析、加工工艺分析、数控机床故障诊断与维修以及数控编程与操作等，都必须用相应的实训教学来加深加强理论教学的效果，通过实操来验证理论教学。离开实践，既不能培养学生的数控编程能力、数控机床的操作能力，也不能培养数控系统的维护能力

二、当前数控技术课程教学存在的问题

1、适合的书籍太少。目前，适合职业院校使用的数控技术课程的书籍还是太少，教学上所使用的书籍从内容上还比较肤浅，大都比较重视理论，真正适合实训教学的还比较少，在实训教学操作中碰到的难题和集中问题在教材中基本没有体现。而且深入反映科技前沿技术的教材缺乏，适应高层次人才培养的高质量教材更少。数控技术的特点是更新快，很多教材知识体系还停留在十年前。另外没有与本校实训设备的数控系统配套的教材。市场上相关的教材对每一种数控系统都是泛泛而谈，没有针对性。

2、专业师资技术不过硬。很多职业院校从事数控教学的教师都是高校毕业直接从事数控教学，或者从其他机械基础专业转数控方向。在理论教学上，没有太大的问题。但是这些老师普遍存在一个问题，他们自己本身对于机械加工都极其欠缺生产实践经验，在数控技术教学中根本不能很好的把理论和实践结合起来。导致教学过程按照概念照本宣科，枯燥无味，学生学不到真正有用的东西。

3、忽视传统实习项目。很多职业院校不怎么重视传统实训项目，由于师资和场地的原因，传统实训简单走过场。传统的实习项目车工、钳工、铣工、磨工等工种对学生动手能力的培养作用很大，在实训过程中不容忽视。只有通过这些传统项目的实训，学生才能够真正掌握加工参数的重要性，从而掌握刀具的磨削和使用，才能体会材料与刀具、刀具与加工参数之间的关系，进行数控编程时选择加工参数才会更合理。数控专业学生不通过普通机床实习直接去操作数控机床是不合理的。

4、教学内容不太规范。很多职业院校安排课程，数控编程前期安排的课程对于数控机床的机械结构、伺服控制系统、刀具及数控加工工艺方面的知识相对安排较少。数控技术作为一门专业基础课，许多实质性技术和最新技术讲授得不够深入，往往停留在书本概念上，新功能、新技术的讲授也跟不上技术发展的理论，理论联系实践探讨的深度不够，课程教学内容不够深入和前沿，导致学生只知道是什么，不知道为什么。

5、实训教学环节条件较差。一部分职业院校学生的实训教学远远达不到要求，实训内容还存在着很大的缺陷，实训时间安排不够，实训课题脱离生产实际，没有系统性，学生对数控机床的认识还有相当的距离，对于数控机床的了解也仅停留在熟练使用操作面板上，对于操作过程当中出现的具体问题还不能应对。

三、提高和解决数控技术应用课程教学质量的方法和途径

1、加强数控专业校本教材的开发。针对现在市场上合适的教材少的问题，结合本校实训设备的数控系统，加大校本教材的开发，将学生实训操作中碰到的难题在教材中一一解决，并且邀请生产企业技术岗位的人员参与编写，结合企业产品加工中出现的问题，以企业产品实例为课题，多编写实例。这种方法，在实践中，已经取得了比较好的效果

2、加强数控师资培养。数控技术课程的师资和那些专业基础课教师相比，所需要接受的专业训练和从教资历有很大的不同。他们既需要有扎实的理论，更需要有相当的生产实践经验。在师资培训方面，不仅要邀请不同领域的数控技术专家来学校定期讲座培训，了解最先进的前沿技术的发展和应用。更要有计划的选派一部分任课教师深入到生产实训基地参与数控技能培训，也可以深入工厂进行专业技能培训，弥补我们的教学、实验、实训中存在的缺陷。

3、重视传统实训项目。数控专业的学生在操作数控车床之前必须进行普通车床的实习，掌握切削用量对加工的影响，掌握常规零件加工工艺。在操作数控铣床、加工中心之前必须进行普通铣床的实习。因为传统普通机床的实训，直接决定着数控水平的高低，所以机加工基础的强化，是数控实习的重点。职业院校根据本校数控技术专业学生人数建设数控实训、实验基地的同时，也要配套建设传统实训基地。

4、改善教学实训环节。因为数控技术课程不但具有理论知识面宽，而且具有很强的实践性和应用性，所以需从系统出发，安排学生更多的实验、实训时间，才能达到满意的效果。教学安排中要注意实践教学所占比例，并使理论教学与实践教学交叉进行。为使学生对已有知识做到融会贯通，在设计实训课题时要注重循序渐进，能够发挥学生的主观能动性。

5、采用合适的教学方法和教学手段。数控技术课程部分章节的内容很抽象，刚开始学习数控技术的学生仅凭文字很难理解数控系统中各组成部分的含义和功能，也无法理解数控装置到底是个什么设备，很难理解检测信号反馈的意义在哪等等一系列的问题。如果仅仅只采用课堂讲述的方法是无法达到很好的效果的。

采用多媒体辅助教学，制作多媒体课件，比如在编程坐标系的教学中，展示机床坐标系与主轴卡盘关系，加入工件后，描绘出编程坐标系所在位置，用不同颜色亮点显示机器零点、换刀点，让主轴卡盘动画闪烁，在视觉上产生一种转动感觉，对于理解直径编程起到重要作用。

采取比较法教学，比如，在介绍数控车床时，采用比较法。采取比较法，使整个教学内容清晰有序，使学生在比较、归纳、总结的过程中，加深对数控机床的认识。

采用分组讨论法。在实训后期，可以结合学校产品或者企业产品，将学生分成几个团队，每个团队针对产品拿出自己的设计方案、工艺方案、加工方案。给定时间让他们自己完成整个零件，老师再比较优劣，引导分析原因。还学生主动思维的空间，避免了教师是主角，大部分学生是听众的教学模式。

采用仿真实训辅助教学，在数控实训中，适当的教学辅助手段是必需的，在编程教学中适当利用仿真软件，可以满足学生们检验编程的程序的正确性，也可以部分的代替数控机床进行实践操作学习，增加工位。为了弥补仿真软件的不足，可以让学生们通过仿真软件和实际机床轮流实训，这样能充分理解切削用量概念，掌握获得工件加工质量的方法。

6、培养学生兴趣。在进入数控技术课程学习时，组织学生观看有关柔性加工系统、柔性加工单元、柔性自动化装配线和数控机床概述等录像带，到工厂参观数控车、数控铣、数控线切割、加工中心等设备和现场生产，使他们对数控加工有一定的认识。通过直观的了解，学生的学习热情容易被激发起来，才会充满兴趣地投入数控专业学习。如果还是采取老师满堂讲，学生被动听、黑板上板书开机床的教学方法和手段，很难引起学生对数控技术课程的兴趣。

篇12

一、明确教学目标,确定培养方向

中等职业学校应该立足本位,把培养数控机床操作工作为教学重点,使学生精通数控加工工艺知识,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常见故障的排除。具体应培养学生的三种能力:

1.专业能力。

具备从事数控行业所需的技能和与之相应的知识,包括单项的技能与知识,综合的技能与知识。

2.方法能力。

具备从事数控行业所需要的工作方法和学习方法,包括制定工作计划的步骤、解决实际问题的思路、独立学习新技术的方法等。

3.社会能力。

具备从事数控行业所需的行为能力,包括人际交往、公共关系、职业道德、环境意识等。因此,要把职业道德、行业要求渗透到专业教学中,培养学生具有过硬的专业素质。

二、制定科学严谨的实训内容,确保教学目标的实现

作为一名合格的蓝领层数控铣床技术人员,必须掌握以下内容:

1.操作面板的熟悉和控制软件的基本使用。

2.坐标系的建立,工件和刀具的装夹,基准刀具的对刀找正。

3.基本编程指令的运用。手工编程与程序输入训练,空运行校验模拟。

4.轮廓铣削和槽形铣削编程训练与上机调试,掌握程序校验方法。

5.刀具长度与刀具半径补偿及编程训练。手工换刀基本操作,多把刀具的对刀。

6.子程序调用,程序调试技巧,钻孔加工的基本编程。

7.实际铣削训练,合理设置、调整校核工艺参数,排除基本故障。

8.了解与冷却系统,机床的维护与保养。

三、因材施教,运用切实可行的教学方法

1.实践中穿插必要的理论讲解,弥补课堂教学的不足。

实践教学是指在专业理论知识学习的基础上,以深化理论、获得能力为目的的师生共同参与并完成的整个教学中的一个环节。数控机床是集机械制造技术、自动控制技术、信息处理加工传输技术、伺服驱动技术、传感器技术及软件技术于一身的机电一体化设备,学生要学好这门课程并不容易。特别是现在的生源普遍基础较差,数控理论知识更是难以掌握, 学生在学习理论课时如果听不懂就会失去学习兴趣,越是这样就越难以学好该课程。因此,参加数控实训的学生就没有多少理论指导,或者说理论很笼统,无法用于指导实际操作,这样在指导学生实际操作加工的实训中,就必须增加一定课时量的与操作、加工和编程有关的理论知识讲解。

2.实行小组式教学方式,以学生辅导学生。

由于教学设备的限制,在数控实训时不可能每位学生都操作一台机床。在这种情况下,就必须根据学校的现有设备,将实训班级分成若干小组开展实训教学。在分组之前,我们听取班主任老师的意见,将动手能力强、反映快、专业知识扎实的学生选出,并将他们作为小组组长,由于这些学生的接受能力较强,能很快掌握老师教授的内容,这样在实训的过程中他们就可以实时地辅导其他学生。这种以学生辅导学生的教学方法,既保证了实训教学的质量,又减轻了教师的负担,同时还降低了实训安全事故的发生,增强了学生的学习兴趣,收到了教好的教学效果。

3.循序渐进、螺旋上升的渐进式教学方法。

数控机床的操作不当,轻者会撞刀、零件加工成了废品,重者会发生安全事故。为使学生更好地掌握数控机床的基本操作,更好地适应用人单位的需要,我们对实训的每一个内容的练习都分解成许多细小的步骤,采用循序渐进、螺旋上升的渐进式教学方法,让学生先分解后总合,收到良好的教学效果。例如在讲解对刀的时候,先教学生练习使用手轮,再练习MDA方式启动主轴转动,再练习X方向对刀,再练习Y方向对刀,再练习Z方向对刀,最后再将三个方向同时对刀。这样教师讲解起来就比较省事,学生掌握起来也比较轻松。

4.以“导”为主,以“授”为辅。

把数控知识的内容由原理知识转换成实用知识, 学生的学习由静态向动态转换,能够激发学生的学习兴趣,对掌握专业技能有很好的促进作用。目前,行动教育已被广泛使用,这就要求教师由“授”转变为“导”,教师不仅仅要亲手教会学生如何使用机床,还要引导、指导、辅导学生完成新零件的工艺设计、刀具的选用、程序编制及加工完成,在这个过程中,学生会产生一系列的问题。而在老师的指导下,学生会设法逐一解决这些问题,而随着问题的解决学生就会很有成就感,产生浓厚的兴趣,这对于学生掌握数控知识会收到很好的效果。

5.突出能力本位,增强学生动手能力。

学生技能水平的高低体现在能否为用人单位解决实际问题,要为社会培养出合格的人才,不仅仅要有好的教学方法,还要具备先进的教学设备,数控技术的实践教学更是如此,要使学生更快地适应生产环境,所用教学设备越是贴近生产实际或者直接使用实际生产设备,教学效果就越好。目前我校用于数控实训的设备全是生产型的工业用机床,学生通过实习再到工厂,很快就能上手。不仅如此,为了拓展学生的视野,学校在购置数控设备时不应局限于某一数控系统,目前学校拥有西门子数控系统和法拉克数控系统。虽然系统种类多了,实训指导老师的教学工作量大了,但经过多种数控系统的操作、编程与加工的实训,学生增强了适应能力,即使到工厂以后接触一个全新的数控系统,也能较快掌握,较快地适应工厂生产加工的需要。

四、严格、科学的管理制度,确保学生安全,提高教学质量

1.安全教育。

数控机床属于大型机床、精密机床,学生稍有不慎,就会出现各种安全事故。为此,在学生进行数控实训之前,必须对学生进行安全教育,使学生了解数控机床的安全操作规程,并通过对实际案例的讲解,引起学生的注意。“操作零失误”是我们对学生的基本要求,也是最严格的要求。