《数控机床故障诊断与维修》课程标准
一、课程基本信息
课程名称：《数控机床故障诊断与维修》
课程性质：专业核心课程
课程类别：理实结合
学时学分：48学时＋30学时（集中实训），3学分＋1学分（集中实训）
适用专业：机电一体化技术专业（3＋2）
二、课程定位
《数控机床故障诊断与维修》以数控机床为典型对象，为完成在实际岗位中对数控机床的常见故障诊断与维修为目的的综合性、总揽性、应用性的复合型课程。
本课程主要培养能熟练地排除数控机床工作过程中出现的常见故障；根据数控机床的原理，对多种类型的数控机床进行故障诊断与维修；进一步对数控机床进行维护的人才。通过本课程的学习，学生能够综合应用所学的知识、所掌握的能力进行数控机床常见故障的诊断、分析，并解决数控机床在实际生产过程中产生的机械故障、电气故障和系统故障。
先修课程：《PLC技术》、《数控车削编程与加工》、《机械设计》、《自动控制综合实训》等。
后续课程：《毕业顶岗实习》、《毕业设计》等。
三、课程目标
1．总体目标
采用基于以工作任务为导向的项目化教学，明确工作任务目标，从培养学生职业能力出发，通过强有力的教学项目设计，以数控机床常见故障维修为主线，以本专业学生必须具备的岗位职业能力为依据，遵循学生认知规律，紧密结合“数控机床故障诊断与维修”国家职业资格鉴定中单项考证要求，确定本课程的工作任务模块、课程内容和教学要求。充分体现任务引领、实践导向课程思想，以典型工作任务为载体，引出相关专业理论知识，使学生在完成各个项目训练的过程中逐渐展开对专业知识、技能的理解和应用，培养学生的综合职业能力，满足学生职业生涯发展的需要。
2．具体目标
1知识目标
掌握数控机床各组成部分、参数设置、系统功能及操作知识。
⑴能够针对出现的数控机床的机械故障（包括：各进给轴系统、主轴系统、ATC系统、冷却系统、润滑系统、排屑系统故障等）进行分析判断并进行维修；
⑵能够顺利阅读数控机床制造商提供的相关图纸资料、华中、发那科或西门子常见系统说明书、维修说明书等技术资料；
⑶能够画出常见系统的基本连接图；
⑷能根据数控机床数控系统报警或故障现象，对华中、发那科或西门子的进给驱动系统和主轴驱动系统进行故障诊断与维修；
⑸对采用发那科和西门子数控系统的机床，能够用PLC编程工具诊断数控机床的故障来源，根据实际需要对一些机床常规动作做进一步修改；
⑹能够根据数控机床制造商提供的图纸资料，对机床的外围设备故障进行诊断与维修；
⑺能够深刻理解某些数控系统参数含义，并能作相应调整；
⑻能够设置、修改、备份、恢复数控系统的参数；
⑼能够完成继电器、按钮、联接件等常规元器件的更换，并能够为生产厂商换件维修提供相关信息。
2能力目标
学生能将电气技术、机械技术、自动控制技术等知识应用到本课程的学习中，具备排除数控机床故障的能力。
⑴具备逻辑思维能力与发现问题和解决问题的能力；
⑵具备创新思维能力；
⑶具备查阅手册、检索资料的能力
⑷具备刻苦钻研的学习态度、善于思考的学习方法；
⑸具备在专业方面可持续发展的能力。
3素质目标
通过学习本课程，学生应具备爱岗敬业、团队协作精神和良好的职业素养。
⑴具备正确的价值观与评定事物的能力；
⑵具备良好的职业道德与诚信的与人交往沟通能力；
⑶具备脚踏实地的工作作风；
⑷具备爱岗敬业、团结协作、吃苦耐劳的职业精神与创新设计意识；
⑸具备环境意识。
四、课程设计
1．设计思路
《数控机床故障诊断与维修》以数控机床常见故障维修为主线，围绕数控机床的四部分主要组成，从简单到复杂，从基本认知到维修实施，完成数控机床的拆装、数控系统的调试、伺服系统的调试维护等技能工作任务的教学过程。
2. 课程内容与要求
学习模块
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模块一：数控机床系统安装、功能连接及维护
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学时数
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8
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学习目标
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①根据系统硬件连接和系统资料能够独立完成系统的连接及通电试车操作； ②在理解系统启动过程的检测机理基础上，具备系统报警的故障判别及处理能力。
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学习内容
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知识点
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技能点
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①数控系统组成及各部分的作用； ②数控系统接口的功能及信号； ③数控系统报警诊断与维修知识
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维修工量具的使用
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操作训练
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任务一：维修工量具的使用
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任务二：YL-5580imateTD数控车床的安装
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任务三：YL-558型数控车床、YL-557型数控铣床的日常维护保养
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任务四：回基准点故障
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教学方法
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教师示范法
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教学条件
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教室多媒体、教学课件
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考核与评价
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1.机床安装正确；
2.工量具使用正确；
3.操作过程中无新故障产生；
4.着装规范，操作完毕工具、装配件合理放置；
5．工作态度
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学生知识能力要求
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数控机床结构组成的认知；具有查阅资料，搜集、分析信息的能力
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教师知识能力要求
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1．具有在数控维修行业企业5年以上实践经验
2．能根据教法设计情境、根据设计教学情境实施教学过程。
3．能正确处理、指导、总结与归纳学生操作中出现的异常问题。
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学习模块
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模块二：主轴控制单元的拆装、功能设定、调整及故障维修
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学时数
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12
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学习目标
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①能够独立完成主轴单元的安装与连接； ②能够完成主轴基本参数的设定及自动换挡、定向准停功能的设定与调整； ③在理解主轴控制功能的基础上，具备主轴单元报警的故障判别及处理能力。
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学习内容
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知识点
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技能点
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①主轴单元的组成及各部分的作用； ②主轴放大器接口的功能及信号； ③主轴速度控制原理知识。 ④主轴齿轮自动换挡控制原理； ⑤主轴定向准停控制原理及实际具体应用； ⑥主轴的机械结构和控制原理。
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伺服驱动装置安装的技能
变频主轴驱动单元接线的技能
变频器参数的调试
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操作训练
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任务一：主轴变频驱动系统故障诊断与维修
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任务二：主轴编码器的故障诊断与维修
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教学方法
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项目分析引导法
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教学条件
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任务工作单、专用实训室
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考核与评价
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1.对故障现象进行调查研究；
2.按照电气原理图在电气控制线路上分析故障可能的原因，思路正确；
3.正确使用工具，找出故障点并排除故障；
4.操作过程中不能产生新故障；
5.着装规范，工具、装配件等合理放置，5S现场管理；
6．工作态度，完成任务情况及效果
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学生知识能力要求
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主轴驱动系统构成的相关知识；具有查阅资料，搜集、分析信息的能力
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教师知识能力要求
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1．具有在数控维修行业企业5年以上实践经验；
2．能根据教法设计情境、根据设计教学情境实施教学过程；
3．能正确处理、指导、总结与归纳学生操作中出现的异常问题。
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学习模块
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模块三：进给伺服单元拆装、功能设定、调整及故障维修
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学时数
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12
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学习目标
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①根据系统硬件连接和参数功能资料能够独立完成进给单元的连接及调整；
②根据实际机床的具体配置能够完成伺服参数设定及初始化操作；
③在理解进给控制功能的基础上，具备进给伺服单元报警的故障判别及处理能力。
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学习内容
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知识点
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技能点
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①数控机床进给单元及各部分的组成作用； ②数控机床进给机械结构和工作原理； ③伺服放大器的分类和接口功能； ④伺服参数设定过程及具体功能控制； ⑤伺服总线控制原理及具体设定过程； ⑥进给伺服系统报警检测机理及诊断方法。
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进给轴参数的调试、优化
进给伺服驱动系统的拆装
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操作训练
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任务一：步进伺服驱动系统的故障与维修；
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任务二：交流伺服驱动系统的故障与维修；
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任务三：步进驱动系统的连接与调试； |
任务四：交流伺服系统的连接与调试 |
教学方法
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任务驱动法、教师示范法
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教学条件
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教室多媒体、任务工作单、专用实训室
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考核与评价
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1.对故障现象进行调查研究；
2.按照电气原理图在电气控制线路上分析故障可能的原因，思路正确；
3.正确使用工具，找出故障点并排除故障；
4.操作过程中不能产生新故障；
5.着装规范，工具、装配件等合理放置，5S现场管理；
6．工作态度，完成任务情况及效果。
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学生知识能力要求
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伺服驱动系统构成的相关知识；具有查阅资料，搜集、分析信息的能力。
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教师知识能力要求
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1．具有在数控维修行业企业5年以上实践经验；
2．能根据教法设计情境、根据设计教学情境实施教学过程；
3．能正确处理、指导、总结与归纳学生操作中出现的异常问题。
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学习模块
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模块四：数控机床辅助装置控制、故障诊断与维修
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学时数
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12
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学习目标
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①根据系统硬件连接和机械结构资料能够独立完成辅助装置安装、连接及调整；
②在理解辅助装置控制原理的基础上，具备故障报警的判别及处理能力；
③能够完成辅助装置的PMC程序编制。
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学习内容
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知识点
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技能点
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①数控机床辅助装置作用和具体工作过程； ②数控机床PMC控制原理； ③数控机床辅助装置结构、控制原理及故障诊断的方法
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PMC梯形图的编程
PMC诊断功能的使用
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操作训练
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任务一：PLC故障的诊断与维修
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任务二：PLC编程与调试
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任务三：工作台故障维修 |
教学方法
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项目分析引导法
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教学条件
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教室多媒体、教学课件、任务工作单、专用实训室
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考核与评价
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1.对故障现象进行调查研究；
2.按照电气原理图在电气控制线路上分析故障可能的原因，思路正确；
3.正确使用工具，找出故障点并排除故障；
4.操作过程中不能产生新故障；
5.着装规范，工具、装配件等合理放置，5S现场管理；
6．工作态度，完成任务情况及效果。
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学生知识能力要求
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有一定的PLC知识；具有查阅资料，搜集、分析信息的能力
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教师知识能力要求
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1．具有在数控维修行业企业5年以上实践经验；
2．能根据教法设计情境、根据设计教学情境实施教学过程；
3．能正确处理、指导、总结与归纳学生操作中出现的异常问题。
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学习模块
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模块五：数控机床通信技术和数据传输
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学时数
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9
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学习目标
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①使用计算机对数控机床数据传输操作和传输过程中常见的故障； ②使用存储卡对数控机床数据的系列备份和回装的操作； ③使用存储卡对数控机床数据分区备份和回装的操作； ④能够完成数控机床在线加工设定、操作及常见故障的诊断。
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学习内容
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知识点
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技能点
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①计算机通信技术知识； ②工业控制软件的控制功能和具体应用； ③数控机床通信和网络控制技术知识； ④数控机床通信报警的故障诊断方法； ⑤数控机床在线加工的基本知识。
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机床地线、屏蔽线的正确连接
机床电控柜内电气元件合理布线
防止供电线路干扰的措施得当
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操作训练
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任务一：干扰对加工的影响
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任务二：干扰故障的诊断与维修
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教学方法
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项目分析引导法、任务驱动法
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教学条件
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教室多媒体、教学课件、任务工作单、专用实训室
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考核与评价
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1.对故障现象进行调查研究；
2.按照电气原理图在电气控制线路上分析故障可能的原因，思路正确；
3.正确使用工具，找出故障点并排除故障；
4.操作过程中不能产生新故障；
5.着装规范，工具、装配件等合理放置，5S现场管理；
6．工作态度，完成任务情况及效果。
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学生知识能力要求
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有一定的干扰抑制技术知识；具有查阅资料，搜集、分析信息的能力
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教师知识能力要求
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1．具有在数控维修行业企业5年以上实践经验；
2．能根据教法设计情境、根据设计教学情境实施教学过程；
3．能正确处理、指导、总结与归纳学生操作中出现的异常问题。
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学习模块
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模块六：数控机床机械结构故障诊断与维修
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学时数
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10
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学习目标
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①能够完成数控机床参考点的设定、调整及常见故障的诊断； ②能够根据机床厂家编制的报警文本进行数控机床故障的诊断；
③具备数控机床加工精度出现偏差的故障诊断、调整与维修能力； ④能够对数控机床全闭环控制中振荡的故障诊断及排除。
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学习内容
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知识点
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技能点
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①数控机床返回参考点的控制原理及常见故障的诊断方法； ②机床厂家报警文本的编制方法和维修技巧； ③影响数控机床加工精度的因素及故障诊断的方法； ④数控机床全闭环控制原理。
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导轨的拆装
气液动力系统的安装、调试
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操作训练
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滚珠丝杠的维修、维护
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液气动力系统的维修、维护
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导轨副的维修、维护 |
教学方法
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项目分析引导法、任务驱动法
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教学条件
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教室多媒体、教学课件、任务工作单、专用实训室
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考核与评价
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1.对故障现象进行调查研究；
2.按照电气原理图在电气控制线路上分析故障可能的原因，思路正确；
3.正确使用工具，找出故障点并排除故障；
4.操作过程中不能产生新故障；
5.着装规范，工具、装配件等合理放置，5S现场管理；
6．工作态度，完成任务情况及效果。5．文字表达写作能力，完成任务情况及效果
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学生知识能力要求
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有一定的机械结构认知、液压控制与传动知识；具有查阅资料，搜集、分析信息的能力。
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教师知识能力要求
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1．具有在数控维修行业企业5年以上实践经验；
2．能根据教法设计情境、根据设计教学情境实施教学过程；
3．能正确处理、指导、总结与归纳学生操作中出现的异常问题。
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学习模块
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模块七：数控机床故障诊断与维修实训
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学时数
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30
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学习目标
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①能够完成数控机床系统安装、功能连接及维护； ②能够根据机床厂家编制的数控维修手册对主轴控制单元进行拆装、对主轴控制单元的功能进行设定、调整及故障维修；
③能够根据机床厂家编制的数控维修手册对进给伺服单元进行拆装、对进给伺服单元的功能进行设定、调整及故障维修； ④能够对数控机床PLC故障进行诊断和维修； ⑤能够对数控机床的常见故障进行诊断和维修。 |
学习内容
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知识点
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技能点
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发那科数控系统主轴单元、进给伺服单元、PMC、数控机床机械结构。
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发那科数控系统基本参数、进给参数的设定；
气液动力系统的安装、调试；
PMC程序的编制、调试。
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操作训练
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发那科数控系统的硬件连接
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发那科数控系统的基本参数设定
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发那科数控系统进给参数的设定
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发那科数控系统的模拟主轴调试
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发那科数控系统的PMC故障诊断与维修
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发那科数控系统的数据备份
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数控机床的常见故障与维修 |
教学方法
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项目分析引导法、任务驱动法
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教学条件
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教室多媒体、教学课件、任务工作单、专用实训室
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考核与评价
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1.对故障现象进行调查研究；
2.按照电气原理图在电气控制线路上分析故障可能的原因，思路正确；
3.正确使用工具，找出故障点并排除故障；
4.操作过程中不能产生新故障；
5.着装规范，工具、装配件等合理放置，5S现场管理；
6．工作态度，完成任务情况及效果。5．文字表达写作能力，完成任务情况及效果
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学生知识能力要求
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有一定的机械结构认知、液压控制与传动知识；具有查阅资料，搜集、分析信息的能力。
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教师知识能力要求
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1．具有在数控维修行业企业5年以上实践经验；
2．能根据教法设计情境、根据设计教学情境实施教学过程；
3．能正确处理、指导、总结与归纳学生操作中出现的异常问题。
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五、课程实施建议
1. 课程组织形式
本课程教学采用以学生为主，老师为导的理念、以能力为目标、项目为载体、任务为驱动的教学模式，设计一系列新颖的、能动性强而又有思考价值的活动，引导学生自主学习、创造性学习。《数控机床常见故障诊断与处理》学习中，通过教师给出的任务，引导学生分析、思考，以小组工作的形式，基本过程为任务提出——学生提出解决方案——学生汇报——教师点评——学生修改方案——学生动手检修——学生汇报工作过程的得失——教师点评——学生再次动手检修——学生交流——教师总结。以此达到行为及思维训练的目的。学生在学习过程中，方法能力得到提升，使学生体会创造性学习带来的快乐。
2. 教学方法
⑴项目分析引导法：从项目入手，分析所要完成的任务，从知识和操作技能开始进行引导，学生容易理解，效果教好；
⑵任务驱动法：要实现具体的任务，学生应该怎样一步步地完成任务，促使学生思考问题，制定实施计划；
⑶教师示范法：通过教师的示范把学生很快引到本课程的学习中去；
⑷互相协作问答法：小组成员针对实训中出现的难题进行讨论协商，最后得出结论，提高学生解决问题的能力；
⑸调试分析讨论法：对控制系统调试过程中出现的故障进行分析讨论，总结经验，为以后实训打下基础；
⑹课外任务检查法：通过预先学习工作单的发放，下一次课检查学生的预习情况，做到上课是有备而来；
⑺评价反馈法：教师评价学生做的实训，及时把意见反馈给学生，让学生从实训中能吸取经验教训。
3. 实训条件
校内实训基地G312实训室。
实训设备种类
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数量
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备注
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数控机床维修仿真软件
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若干
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YL-158G智能实训考核系统
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若干
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亚龙YL-558型0i mate TD数控车床实训设备
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4台
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亚龙YL-557型0数控铣床实训设备
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3台
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4. 考核方式设计
⑴评价方式
克服传统考核方式重理论、轻实践的弊端，对学生的学习成绩分两部分进行评价，采用过程评价和期末评价、理论笔试与实践操作评价相结合的考核方式。倡导“立足过程，促进发展”的评价理念，在评价指标上改变以往只关注认知指标和技能指标的评价，增加了对情感指标、职业素养的评价、创新能力的评价。将塑造学生职业道德和培养良好的职业素养贯穿在整个教学过程中、评价过程中。
⑵考核要求具体说明
考核成绩由三部分组成：素质考评、单项任务考评（工单考评）、综合考评。
考评方式
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过程评价（60）
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期末评价（40）
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素质考评（10）
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单项任务考评（50）
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实操考评（25）
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笔试考评（15）
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考评实施
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由指导教师根据学生平时的表现集中考评
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由指导教师根据学生完成的工单情况考评
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由指导教师对学生实际动手能力操作考试的形式进行考评
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由指导教师出题，以试卷的形式考核学生对应知、应会问题的掌握程度
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考评标准
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根据平时考勤、遵守设备安全、人身安全和生产纪律等综合情况进行打分
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根据工单内容及要求，对完成情况打分
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通过学生独立操作的形式进行，考试题目为10个任务中按比例抽选，对完成情况打分
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根据学生对应知专业知识和应会技能进行全面考核，客观地反映出学生学习本课程的真实情况
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六、教材、教学参考书及网站
1. 教材
《数控机床故障诊断与维修》。刘树青主编，人民邮电出版社。
2. 参考书
《数控机床故障诊断与维修》。顾春光主编，机械工业出版社。
《数控机床故障诊断与维修》。陈江进主编，国防工业出版社。
3. 参考网站
http://www.busnc.com/prog/gongyi/ 数控工作室
七、其他
无。