《数控机床故障诊断与维修》教学心得

2010-07-24黄素兰

海峡科学 2010年8期

黄素兰

《数控机床故障诊断与维修》教学心得

黄素兰

福建省劳动和社会保障厅技术学校

《数控机床故障诊断与维修》这门课程的任务是培养数控机床诊断与维修方面具有基本分析能力与解决问题能力的技术人才，其教学质量直接影响到技术人才的水平与能力。该文主要介绍笔者在该课程教学中的一些心得体会，包括：合理安排课程教学顺序、重视实践教学、提倡师生互动、及时进行课后总结和反馈评价等。

数控机床故障诊断与维修教学心得师生互动

随着科学技术的发展，机械产品的结构越来越合理，其性能、精度和效率日趋提高，因此对加工机械产品的生产设备——机床也相应提出了高性能、高精度与高自动化的要求，数控机床正是基于这种要求而产生的。数控机床是采用了数控技术的机床，即是一种集微电子技术、计算机技术、自动控制技术及伺服驱动技术、精密机械技术于一体的典型机电产品。其工作原理就是将加工过程所需的各种操作（如主轴变速、松夹工件、进刀与退刀、开车与停车等）和步骤，以及刀具与工件之间的相对位移量都用数字化的代码来表示，通过控制介质将数字信息送入计算机，计算机对输入的信息进行处理与运算，发出各种指令来控制机床的伺服系统或其他执行元件，使机床自动加工出所需要的零件。

数控机床具有的这种高性能、高精度与高自动化的特点，使其在各个行业倍受欢迎，在使用方面，也是越来越受到重视。但由于其涉及了机械、信息处理、自动控制检测、软件技术等许多领域，尤其是采用了许多高、新、尖的先进技术，使得数控机床的整体结构复杂，一旦机床出现故障，维修起来较为困难，需专业的技术人员。数控机床故障诊断与维修教学正是培养学生成为在数控机床诊断与维修方面具有基本分析能力与解决问题能力的技术人才。因此，为了使学生毕业后，能够尽快实现教学与企业生产需要之间的接轨，数控机床故障诊断与维修教学是一项非常重要的工作。下面谈谈本人在《数控机床故障诊断与维修》课程教学中的一些心得体会，与大家共享。

1 合理安排课程教学顺序

数控机床结构复杂，应用技术面广，它一般由控制介质、人机交互设备、计算机数控装置（CNC,computerized numerical control）、进给伺服驱动系统、主轴驱动系统、辅助控制装置、可编程控制器（PLC，programmable logic controller）、反馈系统和自适应控制等部分组成。数控机床故障诊断与维修这门课程在介绍机床各组成部分的故障诊断与维修时，首先必须了解各组成部分的结构与工作原理，在此基础上才能根据故障现象进行分析诊断与维修。然而各组成部分的结构与工作原理与其他相关课程知识点相联系，例如：进给伺服驱动系统的组成与工作过程就涉及到交流伺服电动机的分类、驱动电路与控制方式，万用表、逻辑测试笔等测量仪器、仪表的使用等。因此在教学上应合理安排课程教学顺序，先安排上相关课程（如：《电工与电子技术基础》、《数控机床》、《数控机床伺服系统》、《传感器与测试技术》、《单片机原理及应用》、《可编程控制器及应用》等），作好充分的铺垫后，再安排本课程学习。这样可以使学生事先懂得一些基本的理论知识，掌握一些测量仪器、仪表的使用，为后期本课程学习奠定基础。此外，教师在上课之前，自身应先认真学习和领会教材，做到对教材深入理解，全面掌握。在吃透、吃准教材的同时对已学相关课程的知识点创设问题情境，来激发学生学习兴趣，将学生的注意、记忆、思维凝聚在一起，全身心地参与到对知识的探究中。同时教师要提醒学生预习下一节课内容以及涉及已学过的相关知识，做到温故而知新。

2 重视实践，培养学生实践操作能力

《数控机床故障诊断与维修》本身就是一门实践性很强的课程，其教学任务就是培养学生成为在数控机床诊断与维修方面具有基本分析能力与解决问题能力的技术人才，该技术人才好比是数控机床的医生，不但要有扎实的理论功底，而且还应具备较强的实践操作能力。所以要培养出真正优秀的数控机床维修人才，实践是至关重要的。但是在实践教学过程中，往往由于设备数量有限，实习时间的限制，学生的实际操作机会不多，实训效果不好。为满足课程教学的需要，提高学生的实际动手能力，在教学安排上应有足够的实验、实训课程，可安排一些实训专周，最好让每个学生都能到数控机床上实际操作一段时间；条件许可的话，可以打开机床现场给学生讲解机床内部各组成部分，让学生理解每一部分的工作原理，以及相互间的联系，对数控机床的结构、组成及工作原理有更深入的了解，在此基础上再去讲解故障诊断，不仅能提高学生的学习兴趣，也能使学生很容易地接收理解。

3 提倡师生互动，调动学习积极性，活跃课堂气氛

在教学中，大多数教师仍采取以自我为中心的课堂教学模式，容易让学生感到枯燥无味，产生厌学、怕学的心态。教师在教学过程中可以改变这种传统教学模式，提倡师生互动，采取提问、回忆、讨论的方式，充分调动学生学习的主动性、积极性，活跃课堂气氛。例如：本人在讲授“数控铣床主轴停转”故障时，先通过提问的方式请同学回忆机床故障的处理步骤，机床故障的处理步骤归纳为：观察故障现象——分析工作过程——列出故障可能原因——找出可疑点——排除故障。然后通过教师引导、学生讨论的方式对故障进行分析排除，具体做法如下：

3.1 观察故障现象。通过下载的网络视频显示一台数控铣床在零件加工已完毕，Z轴后移还没到位时出现故障，加工程序中断，主轴停转。通过反复播放，让学生仔细观察故障现象，并各自记录看到的故障现象。

3.2 分析主轴转动原理。该机床主轴转动是靠电动机带动变速齿轮来传动。

3.3 列出故障可能原因。通过师生互动列出尽可能多的原因，只要言之有理皆可。就本案可能原因有：刀具松动致机床自我保护、齿轮啮合跳位、电动机故障等。

3.4 找出可疑点。通过检查，几对齿轮工作正常，电动机可正常转动，由此判断主轴系统并无问题，应是由其他原因导致主轴停转。间接影响主轴转动原因有多个，知道可能的原因后，关键是找出真正的可能性疑点，通过引导帮助学生学会独立分析，让学生分组讨论，交换思路，培养团队合作。本案通过机外编程器监视PLC梯图的运行状态，发现刀具液压卡紧压力检测开关在故障发生时瞬间断开，如此表示铣刀卡紧力不够，为安全起见，PLC使主轴停转。通过液压计检查铣刀卡紧液压系统显示压力不稳。

3.5 排除故障。根据初步的故障定位，检查液压系统，发现液泵的润滑装置中缺乏润滑油，导致液泵动作不到位。加注足够的润滑油后，液泵动作正常，系统压力正常，故障排除。

4 课后总结，综合评价，及时反馈认知信息

课后总结与及时反馈可以使学生知道自己的判断是否正确，使教师能根据反馈的信息来调节自己的教学方法，同时反馈具有激发学习动机的作用。学生受到教师的肯定后，会产生愉快的感觉，这种感觉反过来又会激发学习的进行。因此，总结与反馈不仅是帮助学生学懂学好的良好方法，同时也是师生间信息互动的良好平台，且增进了师生间的感情与友谊。