《數控機床故障診斷與維修》教學心得

黃素蘭

《數控機床故障診斷與維修》教學心得

黃素蘭

福建省勞動和社會保障廳技術學校

《數控機床故障診斷與維修》這門課程的任務是培養數控機床診斷與維修方面具有基本分析能力與解決問題能力的技術人才，其教學質量直接影響到技術人才的水平與能力。該文主要介紹筆者在該課程教學中的一些心得體會，包括：合理安排課程教學順序、重視實踐教學、提倡師生互動、及時進行課后總結和反饋評價等。

數控機床故障診斷與維修 教學心得 師生互動

隨著科學技術的發展，機械產品的結構越來越合理，其性能、精度和效率日趨提高，因此對加工機械產品的生產設備——機床也相應提出了高性能、高精度與高自動化的要求，數控機床正是基于這種要求而產生的。數控機床是采用了數控技術的機床，即是一種集微電子技術、計算機技術、自動控制技術及伺服驅動技術、精密機械技術于一體的典型機電產品。其工作原理就是將加工過程所需的各種操作（如主軸變速、松夾工件、進刀與退刀、開車與停車等）和步驟，以及刀具與工件之間的相對位移量都用數字化的代碼來表示，通過控制介質將數字信息送入計算機，計算機對輸入的信息進行處理與運算，發出各種指令來控制機床的伺服系統或其他執行元件，使機床自動加工出所需要的零件。

數控機床具有的這種高性能、高精度與高自動化的特點，使其在各個行業倍受歡迎，在使用方面，也是越來越受到重視。但由于其涉及了機械、信息處理、自動控制檢測、軟件技術等許多領域，尤其是采用了許多高、新、尖的先進技術，使得數控機床的整體結構復雜，一旦機床出現故障，維修起來較為困難，需專業的技術人員。數控機床故障診斷與維修教學正是培養學生成為在數控機床診斷與維修方面具有基本分析能力與解決問題能力的技術人才。因此，為了使學生畢業后，能夠盡快實現教學與企業生產需要之間的接軌，數控機床故障診斷與維修教學是一項非常重要的工作。下面談談本人在《數控機床故障診斷與維修》課程教學中的一些心得體會，與大家共享。

1 合理安排課程教學順序

數控機床結構復雜，應用技術面廣，它一般由控制介質、人機交互設備、計算機數控裝置（CNC,computerized numerical control）、進給伺服驅動系統、主軸驅動系統、輔助控制裝置、可編程控制器（PLC，programmable logic controller）、反饋系統和自適應控制等部分組成。數控機床故障診斷與維修這門課程在介紹機床各組成部分的故障診斷與維修時，首先必須了解各組成部分的結構與工作原理，在此基礎上才能根據故障現象進行分析診斷與維修。然而各組成部分的結構與工作原理與其他相關課程知識點相聯系，例如：進給伺服驅動系統的組成與工作過程就涉及到交流伺服電動機的分類、驅動電路與控制方式，萬用表、邏輯測試筆等測量儀器、儀表的使用等。因此在教學上應合理安排課程教學順序，先安排上相關課程（如：《電工與電子技術基礎》、《數控機床》、《數控機床伺服系統》、《傳感器與測試技術》、《單片機原理及應用》、《可編程控制器及應用》等），作好充分的鋪墊后，再安排本課程學習。這樣可以使學生事先懂得一些基本的理論知識，掌握一些測量儀器、儀表的使用，為后期本課程學習奠定基礎。此外，教師在上課之前，自身應先認真學習和領會教材，做到對教材深入理解，全面掌握。在吃透、吃準教材的同時對已學相關課程的知識點創設問題情境，來激發學生學習興趣，將學生的注意、記憶、思維凝聚在一起，全身心地參與到對知識的探究中。同時教師要提醒學生預習下一節課內容以及涉及已學過的相關知識，做到溫故而知新。

2 重視實踐，培養學生實踐操作能力

《數控機床故障診斷與維修》本身就是一門實踐性很強的課程，其教學任務就是培養學生成為在數控機床診斷與維修方面具有基本分析能力與解決問題能力的技術人才，該技術人才好比是數控機床的醫生，不但要有扎實的理論功底，而且還應具備較強的實踐操作能力。所以要培養出真正優秀的數控機床維修人才，實踐是至關重要的。但是在實踐教學過程中，往往由于設備數量有限，實習時間的限制，學生的實際操作機會不多，實訓效果不好。為滿足課程教學的需要，提高學生的實際動手能力，在教學安排上應有足夠的實驗、實訓課程，可安排一些實訓專周，最好讓每個學生都能到數控機床上實際操作一段時間；條件許可的話，可以打開機床現場給學生講解機床內部各組成部分，讓學生理解每一部分的工作原理，以及相互間的聯系，對數控機床的結構、組成及工作原理有更深入的了解，在此基礎上再去講解故障診斷，不僅能提高學生的學習興趣，也能使學生很容易地接收理解。

3 提倡師生互動，調動學習積極性，活躍課堂氣氛

在教學中，大多數教師仍采取以自我為中心的課堂教學模式，容易讓學生感到枯燥無味，產生厭學、怕學的心態。教師在教學過程中可以改變這種傳統教學模式，提倡師生互動，采取提問、回憶、討論的方式，充分調動學生學習的主動性、積極性，活躍課堂氣氛。例如：本人在講授“數控銑床主軸停轉”故障時，先通過提問的方式請同學回憶機床故障的處理步驟，機床故障的處理步驟歸納為：觀察故障現象——分析工作過程——列出故障可能原因——找出可疑點——排除故障。然后通過教師引導、學生討論的方式對故障進行分析排除，具體做法如下：

3.1 觀察故障現象。通過下載的網絡視頻顯示一臺數控銑床在零件加工已完畢，Z軸后移還沒到位時出現故障，加工程序中斷，主軸停轉。通過反復播放，讓學生仔細觀察故障現象，并各自記錄看到的故障現象。

3.2 分析主軸轉動原理。該機床主軸轉動是靠電動機帶動變速齒輪來傳動。

3.3 列出故障可能原因。通過師生互動列出盡可能多的原因，只要言之有理皆可。就本案可能原因有：刀具松動致機床自我保護、齒輪嚙合跳位、電動機故障等。

3.4 找出可疑點。通過檢查，幾對齒輪工作正常，電動機可正常轉動，由此判斷主軸系統并無問題，應是由其他原因導致主軸停轉。間接影響主軸轉動原因有多個，知道可能的原因后，關鍵是找出真正的可能性疑點，通過引導幫助學生學會獨立分析，讓學生分組討論，交換思路，培養團隊合作。本案通過機外編程器監視PLC梯圖的運行狀態，發現刀具液壓卡緊壓力檢測開關在故障發生時瞬間斷開，如此表示銑刀卡緊力不夠，為安全起見，PLC使主軸停轉。通過液壓計檢查銑刀卡緊液壓系統顯示壓力不穩。

3.5 排除故障。根據初步的故障定位，檢查液壓系統，發現液泵的潤滑裝置中缺乏潤滑油，導致液泵動作不到位。加注足夠的潤滑油后，液泵動作正常，系統壓力正常，故障排除。

4 課后總結，綜合評價，及時反饋認知信息

課后總結與及時反饋可以使學生知道自己的判斷是否正確，使教師能根據反饋的信息來調節自己的教學方法，同時反饋具有激發學習動機的作用。學生受到教師的肯定后，會產生愉快的感覺，這種感覺反過來又會激發學習的進行。因此，總結與反饋不僅是幫助學生學懂學好的良好方法，同時也是師生間信息互動的良好平臺，且增進了師生間的感情與友誼。

5 結束

自1952年第一臺數控機床問世后，數控系統己先后經歷了兩個階段和六代的發展，隨著數控系統的不斷更新，數控機床故障診斷與維修的教學思路和方式也在不斷改善，社會對數控專業畢業學生在理論和實踐方面的要求也在不斷提高，教師只有不斷加強學習、不斷總結，才能跟上現代的教學步伐。

[1] 楊輝.數控機床故障診斷與維修技能實訓[M].北京:北京理工大學出版社,2007.

[2] 侯勇強.數控機床故障診斷與維修[M].北京:中國勞動社會保障出版社,2007.

[3] 余仲裕.數控機床維修[M].北京:機械工業出版社,2001.

[4] 廖效果,朱啟逑.數字控制機床[M].武漢:華中理工大學出版社,1992