高職數控機床故障診斷與維修課程教學探索與實踐

關 薇

大連職業技術學院 遼寧大連 116033

近年來，隨著我國數控技術的普及和數控設備的大量應用，大多數高職院校在數控技術專業或機電專業都開設了數控機床故障診斷與維修課程，在本課程教學中主要面臨的困難有如下兩方面：(1)課程教學中涉及的知識較多，如機械結構、電氣控制、液壓與氣動、數控編程與工藝等，而高職學生底子薄，課程教學安排時間又有限，學習會有一定的難度。(2)數控機床維修要求學生有較強的故障判斷分析能力和實際動手能力，在傳統的教學模式下很難培養出來。因此如何保證數控機床故障診斷與維修課程內容的實用性、實效性？如何引導學生掌握該課程學習方法，提高技能？在有限的時間和空間內如何提高課堂教學效率？如何進行理論與實際相結合？如何加強現場管理，提高學生的綜合素質？筆者針對以上幾個問題在教學中進行了一些有效的探索。

1 教學內容選取

作為教師，只有了解現場維修人員的工作，才能知道我們教學中的重點是什么。20世紀七八十年代的數控維修人員要對模擬電路、數字電路有較深刻的理解，他們通過電烙鐵、萬用表、示波器修理損壞的電路板。但今天的數控技術緊隨IT技術發展，電路板已被專用的大規模集成電路所取代，數據傳送也由“并行傳送”為主改為“串行傳送”為主，目前示波器、萬用表僅作為一些并行信號或靜態信號的檢測工具，對于CNC本身和數字伺服部分維修幫助非常有限。可以這樣認為，今后現場維修人員能夠處理的硬件將越來越少，取而代之的是借助各類軟件及相關技術資料(廠家和數控系統提供)，及時準確判斷故障類型，確定維修方法。為了達到上述要求，必須建立“理”“實”一體化教學體系，在教學內容設計上應注重數控機床結構和數控系統的多樣性，課堂上注重培養學生的自主學習能力，使學生能夠觸類旁通，由于新技術、新工藝、新產品的不斷應用，要有一定的學習能力，跟上現代數控機床的發展。為了體現這一思路，可以將數控機床故障診斷與維修課程的教學內容體系設計如下：

(1)注重3個層面訓練：即學生閱讀電氣圖紙的訓練；查閱相關維修資料的訓練；故障檢測與排除的訓練。(2)6個教學內容模塊：即數控機床低壓電器部分的故障分析；數控系統的硬件裝接；數控機床機械拆裝及故障；可編控制器的應用；數控機床機電聯調；數控機床常見故障排除。

通過上述教學內容的安排，使學生掌握數控機床維修的基本技能和方法。

2 做好相關知識拓展的教學

筆者總結自己多年數控機床調試維修的經驗，認為要想快速準確地判斷故障，適應數控技術的發展，必須拓展相關知識，加強理論基礎。如本課程所需的一些專業基礎知識包含在計算機原理、電子技術、電氣控制與PLC、數控原理、液壓原理、數控機床結構等課程中。學生如果在學習數控機床維修之前，對上述相關專業知識缺乏了解或者遺忘，在上課時會感到很吃力，聽不懂，更談不上有自己對故障現象的分析理解，在實踐中無從下手，逐漸喪失對課程的學習興趣，缺乏專業知識，也不利于學生今后的職業發展。對于這種情況，教師在典型故障分析過程中，對所涉及的有關專業知識，要進行適當的補充和拓展，使學生能夠理論聯系實際，掌握所學內容，拓寬維修思路。如在講解數控機床回參考點故障時，就必須增加數控原理中光電編碼器的知識點，這樣學生才能理解回參考點工作原理。而講解電動刀架常見故障分析時，需補充霍爾開關的相關知識，學生才能理解刀架轉不停的故障檢測方法。有理論做基礎，能收到事半功倍的效果，數控機床故障才能快速準確地定位，增加學生學習該課程的自信心和興趣。在數控故障中，往往是同一現象，原因卻很多，沒有理論作基礎，光靠經驗是不行的，這也是目前部分企業在崗電工，至今仍無法承擔數控維修的原因。

3 教學中合理安排實踐教學

由于數控機床采用的數控系統專業性非常強，不同品牌數控系統，其結構、診斷方法、參數設置差異非常大，作為職業技術教育，數控維修授課及實訓設備應該有針對性，由于各種原因，大部分學校實訓設備不能完全跟上數控系統的更新，因此很難培養走出校門就基本滿足企業需要的數控維修調試人員，在教學環節中必須注重加強學生實踐環節的培養，可以采用如下方式：數控維修仿真─數控系統連接調試─數控機床整機故障維修。

(1)仿真實訓主要開設數控機床結構和系統連接實驗，使學生掌握數控機床結構及數控系統主要接口的硬件接線，使每名學生都有練習的機會。①機械部件的安裝：在仿真實訓中完成數控車床刀架、主軸、加工中心整體拆裝等訓練。②系統連接：根據給出的電氣圖紙，選擇典型數控系統完成電器連接。在仿真實訓中，可以確保每名學生都有操作機會，為后續實踐打下堅實的基礎。

(2)數控系統連接調試實訓，學生在對數控系統的連接調試過程中，加深其對數控系統參數、PLC程序的理解，遇到問題時，閱讀數控系統提供的相關技術資料，教師能夠針對學生調試過程中出現的問題進行現場指導，有利于學生故障診斷與維修能力的提高。筆者認為此部分的教學內容至關重要，它是數控維修的基礎，必須進行系統的訓練。

(3)數控機床整機故障維修，教師結合工廠維修實例在數控車、銑床或加工中心上設置典型故障，再由學生根據所學知識進行故障原因分析，利用相關儀器診斷，最后把故障排除。通過真實機床訓練，使學生進入企業后能夠盡快適應實際工作的需要。

例如，在進行數控機床主軸驅動系統故障診斷教學內容時，教師先集中講解數控機床主軸構成，驅動方式，主要硬件連接、參數設置及如何根據故障現象進行分析等。學生只能在數控機床故障實訓臺上練習變頻主軸的維修，而伺服主軸的維修僅在課上講是不夠的，因為工廠還有一大部分中高檔數控機床是采用伺服主軸。這部分內容，學生通過維修仿真軟件，也得到了訓練。通過教學實踐，有利于培養學生分析問題和解決問題的能力，能啟迪學生在學習過程中積極思維，激發其學習興趣，學生學習的熱情會更高。教學實踐也能引導學生在探究問題的過程中加深對知識的理解，掌握數控機床維修的方法和步驟。

4 先進教學手段

教學手段的多樣性，既可以豐富授課內容又可以提高課堂效率，采用動畫、多媒體課件、實訓、工廠參觀及數控維修仿真訓練等形式組織教學，不僅能使教學直觀、形象，也是對目前實訓設備數量不足的有效補充，使每位學生都能得到訓練機會。如在講授數控車床四刀位電動刀架維修時，通過在數控維修仿真軟件對刀架的拆裝練習，使學生更加直觀地理解掌握刀架的結構、動作過程，能夠準確地對數控車床換刀時出現的故障進行分析及機械拆裝。

為提高課堂教學效率，教師必須給學生提供大量的技術資料，如電氣原理圖、電氣說明書、機械結構說明、數控系統維修手冊、參數手冊、操作手冊、低壓電器元件選型樣本等，學生才能夠順利完成每一次課的學習任務，同時也培養了學生查閱資料的能力。教師切勿在講臺上直接提供信息，而要引導學生查找信息。

5 師資隊伍

作為數控維修的專業教師，要求教師不能脫離生產實踐，否則授課內容與實際脫節，將直接關系到所培養學生的質量。教師必須經常下廠鍛煉，參與企業產品設計、調試，提高自身水平，一方面能跟上數控技術的發展，另一方面在教學和指導學生方面才能得心應手。定期聘請生產一線有實踐經驗的高級工程技術人員和教師學生座談或指導實踐教學，了解企業的需求和維修技術發展方向，是非常必要的。

在數控維修課程的日常教學過程中，注重理論和實際之間的滲透，合理建構教學內容體系，數控維修授課內容要以“必需、夠用”為度，使其較好地貼近實際崗位需求。為了提高授課效果采用“做中學，學中做”的教學模式；注重職業素質的養成，充分體現職業教育的培養特色。

[1] 甄久軍.基于項目化教學的數控機床故障診斷與維修課程改革與實踐[J].職業技術教育,2010(8):26-28.

[2] 余新.我校數控維修課程改革的幾點建議[J].科技信息,2010(8):100.

[3] 張國方,仲愛萍.校企“四融通”模式的構建與實施[J].職業技術教育,2008(14):5-7.