時間：2023-03-14 15:15:35
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Exploration and Practice in NC machine diagnosis and maintenance
Guan Wei
Dalian vocational technology college， Dalian， 116033， China
Abstract： By analyzing NC manufacturing and maintenance course approaches， the author explores some new teaching methods in order to maximize teaching effects in NC manufacturing and maintenance class.
Key words： NC machine tool； fault diagnosis； maintenance； teaching method
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。
【關鍵詞】數控機床；故障診斷與維修；教學改革；數控實訓平臺
數控機床維修工是我國勞動和社會保障部在2006年的新職業，主要從事數控機床的安裝、調試、維護保養和檢修工作。一名合格的數控機床維修工不僅要具有扎實的專業理論知識功底，還要具備檢查、分析、確定故障原因和快速準確的維修好機床的能力。為滿足社會需求，大多數職業院校在數控技術專業或數控設備維修等專業都開設了《數控機床故障診斷與維修》課程，并把它作為一門專業核心課程，為社會輸送了大量數控機床維修人員。然而高職院校數控機床維修課程在教學中存在重理論輕實踐，理論和實踐教學脫離的現象，學生的職業素質與企業的用工要求還有一定的距離。這就導致了企業招聘的數控維修工不能達到用工要求，相關專業的畢業生就業難以對口的矛盾。因此，對于數控機床故障診斷與維修課程的教學迫切需要進行改革與創新，探索出學校、學生和企業都能共同參與、共同獲益的教學方法。
1課程教學主要面臨的問題
(1)課程教學中涉及的知識面廣，包括了數控系統、數控機床機械結構、電氣控制、液壓與氣動等相關知識，這些知識在前置課程中進行了獨立設置。但是在前期教學中，學生基本只是孤立的接受知識，而本課程則是將這些知識融合到一起，并且要將理論知識應用于實踐解決實際問題，再加上職業院校的學生文化基礎相對比較薄弱，這就導致了大部分學生感到這門課程的學習難度很大，對知識進行綜合應用時無從下手。
(2)課程教學仍然以理論教學為主。在本門課程的實踐教學過程中，數控設備通常會處于被保護狀態，不能進行拆裝，這就使得用于維修教學的設備不足，學生僅僅只是接收一些認知實驗，或者老師設定一些簡單的故障讓學生進行排除，實習時間得不到足夠保障，學生的綜合實踐能力難以提高。
(3)數控系統的品牌、型號眾多，更新也快，其結構、參數設置以及故障診斷方法等在不同的品牌和型號中均存在一定的差異。而本課程在課堂教學中往往只是以一種數控系統為載體來進行教學設計與安排，最多再把學校擁有的其它數控系統作為輔助介紹，缺乏了對機床故障診斷與維修方法能力的培養，因此，難以培養出走出校門就能滿足企業基本要求的數控維修人員。
(4)考核方式不合理，《數控機床故障診斷與維修》傳統的考核方式為:平時成績(50%)+期末考試(50%)=總評成績，這種考核方式已不再適應“雙證融通”人才培養模式，也不適合于本門課程的成績評定，為此該課程的考核方式需要進行改革。考核方式不合理，《數控機床故障診斷與維修》傳統的考核方式為:平時成績(50%)+期末考試(50%)=總評成績，這種考核方式已不再適應“雙證融通”人才培養模式，也不適合于本門課程的成績評定，為此該課程的考核方式需要進行改革。
2課程教學改革的研究內容
(1)研究以典型項目為載體的基于工作過程的課程教學內容，讓學生在真實或接近真實的實踐情境中獲得知識和技能。
(2)依托FANUC0imateTD數控實訓平臺研究數控機床維修的典型工作任務，并結合維修工的國家職業技能鑒定標準對教學內容進行整合，確定出課程學習的不同學習情境，精選企業現場典型的維修案例作為教學任務。
(3)研究新的課程考核評價方式。
3解決教學問題采取的方法
(1)采用項目教學法，以工程為背景，把項目作為載體實施課堂教學，依托FANUC0imateTD數控實訓平臺，學生親自完成各項目實施的整個過程。構建課程項目圍繞項目構思設計實施運作的主線來進行，實現課程理論知識和實踐技能一體化教學。
(2)課程項目要符合課程教學目標的要求，與企業實際相結合，還要考慮學生的綜合能力。課程項目的開發最好由學校教師、企業維修技術人員以及行業專家共同研討，精選出有代表性的項目案例;也可以讓學生利用學校建立的FANUC數控實訓臺參與開發一些簡單的課程項目，使學校資源得到更好的利用最大化。
(3)課程教學實行雙導師制，尤其在實踐教學環節，安排企業工程師或學校的實訓教師與學校理論教師一起共同擔任該環節的指導老師。同時，學校也應多安排專業教師到企業兼職鍛煉，不斷提升教師的工程實踐能力。
(4)對于強調實踐能力突出的課程，傳統的考核方式不能合適體現課程的學習效果。新的評價方法應該是注重學生的綜合職業能力，以過程性考核為主，采用多元化的評價方法。比如課程項目實施完成后做項目的展示;以小組為單位進行答辯;答辯完后學生撰寫個人項目報告，總結項目學習的成果，分享心得和體會。
4教學改革的主要特色
(1)課程項目的實施過程依托FANUC數控實訓臺，體現了“做中學”的理念。
(2)課程主要在實踐教學環節實行雙導師制，能夠更好地達到對學生的指導效果。
(3)評價方法的改革注重學生的綜合職業能力的培養。
5課程教學改革的預期效果
(1)數控機床維修課程項目教學法的實施，將會激發出學生的學習潛力。遇到技術問題時，能夠學會主動查找資料，探討和尋找解決方法;能夠正確進行故障的判斷、檢測和排除，使學生把抽象難懂的理論知識融到實踐過程之中，既提高了學生的動手能力和語言表達能力，也培養了學生獨立工作的能力和團隊合作的精神，同時也增強了學生的自信心，為他們今后的學習和就業打下良好的基礎。
(2)制作豐富的教學資源。包括開發數控機床維修項目案例庫;編寫適合本課程教學內容的特色教材;搜集相關的技術資料和視頻教學案例等。并在教學過程中不斷積累更新，為本課程的后續教學順利進行提供有利的保障。
參考文獻:
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［2］文娟萍．基于工作過程的《數控機床故障診斷與維修》教學改革與實踐［J］．教育教學論壇，2013(40)．
數控機床
課程體系
論文摘要:本文根據當前社會需隸的數控人才所需的知識結構，對機械制造及自動化專業“金屬切削機床與數控機慶.課程的教學內容進行了重組和優化，構建了理論教學為引導，實驗教學為補充，實訓教學為提高的“教學一體化”的人才培養模式，通過采用專職教師與兼職教師相結合，來改變師資隊伍的結構.
1前言
數控技術是制造業實現自動化，柔性化、集成化生產的基礎.數控技術的應用是提高制造業的產品質里和勞動生產率必不可少的重要手段;加人世貿組織后，中國正在逐步變成“世界制造中心”，為了增強競爭能力.中國制造業開始廣泛使用先進的數控技術。這迫切需要既能利用計算機進行機械產品的輔助設計，又能應用數控技術進行制造的人才，作為培養具備機械設計制造基礎知識與應用能力，能在工業生產第一線從事機械制造領域內的設計制造、科技開發、應用研究、運行管理和經營銷售等方面工作的高級工程技術人才的機械設計制造及其自動化專業如何適應發展的需要，根據社會對數控技術人才的需求進行余屬切削機床與數控機床課程的教學改革，這是我們必須要深入研究的問題。
z數控人才的需求和知識結構
當前社會需求的數控人才主要有三種類型:，>0藍領層”數控技術人才:承擔數控機床的具體操作及日常簡單維護工作的技術工人，z>0灰領層’數控技術人才:承擔數控編程的工藝員和數控機床維護、維修人員;3)“金領層，數控技術人才:具備井精通數控操作、數控工藝編程和數控機床維護維修所需要的繪合知識，積累了大量實際經驗，知識面廣。這三種類型的數控人才所要求的知識結構也各不相同，“藍領型.:以傳統的機械制造技術為墓礎，掌握“數控機床原理及應用基礎’和“數控加工編程技術’，掌握"CAD/CAM’軟件.‘灰領型編程工藝員，:應具有良好的數學基礎，熟悉產品的三維設計，產品的加工工藝:“灰領型維修人員，:以機、電、光和液(氣)控制技術為基礎，掌握數控機床維護與維修的技術和技能。“金領型”:有較扎實的專業基礎，較全面地掌握數控設備的相關原理與技術，具備數控設備研制與開發能力，掌握網絡技術，有較高的外語水平。
3構建與社會需求相適應的寬口徑課程體系
根據“金屬切削機床與數控機床.在系列課程中的地位和作用，從社會需求出發，對教學內容進行了重組和優化。課程采取理論教學為引導，實驗教學為補充，實訓教學為提高的“教學一體化”模式.
(1)
通用機床突出重點，貫徹少而精的原則
通用機床部分，我們重點講授車床、銑床和滾齒機的傳動原理，傳動系統的分析和主要結構.磨床和其它類型通用機床部分通過布置思考題，讓學生自學然后通過課堂討論，使學生弄清磨床和其它類型通用機床與車床、鐵床和滾齒機在結構上的主要差別，進而熟悉通用機房的工藝范圍，為制訂零件的加工工藝和機床的維護，維修和產品的開發奠定一定的基礎。
(z)數控機床突出實踐性
在數控機床理論教學中不過于強調系統性和完整性，重在其應用。簡要地講述數控機床的基本組成及其工作原理，介紹數控機床主傳動系統、進給傳動系統典型結構及附件，著重講述數控加工工藝設計，CNC車床及其車削中心、CNC鉸鐵床及其加工中心，CNC線切割機床的手工編程技術及其操作，采用多煤體或錄像進行教學，最大限度的展示生產一線的環境，將數控機床圖片、所使用的刀具圖片，機床附件、加工過程等展示給學生，將抽象的枯燥的概念和技術要領用形象生動的過程模擬來表現，使課堂教學更加生動和形象，便于學生理解和掌握所學的知識。 為了培養學生對數控設備的檢修、調試、故隆分析能力和數控加工現場解決問題的能力，將數控機床的安裝、調試、保養與維修作為一個專題來學習，借助大盤現實案例教學來闡述常見故障產生的原因及排除方法，或采用現場教學等靈活的方式進行。
(3)課程設計，加強綜合性
課程設計是理論教學中重要的一個實踐性環節，其目的是對所學知識的一個概括和應用，是對學生各個方面能力的一個綜合評價，為了真正使同學們具備編制數控機床加工工藝規程的能力;具備選擇工藝參數、編制數控機床加工程序的能力，具備操縱、調試和維護數控機床的能力，我們要求學生利用一周時間先進行程序編制工作，然后上機操作，親自進行程序的輸入，調試、運行，把課堂學習的知識在模書墩作軟件上加以驗證，使實際操作能力得到鍛煉和提高。課程設計完成后要求每人上交一份總結報告，包含工藝過程分析(路線安排+程序原點+工裝十切削用量)、數控程序清單及設計心得等內容。
(4)依托職業學校資源，加強實訓教學
工科專業學生理應姓“工’，應面向工程，面向生產，面向經濟建設實際，因此，所培養的人除了具備應有的專業知識外，還必須具備應有的實踐能力包括必要的操作技能，既生產技能與實驗技能，這是工科專業學生所必需的工程素質。而實踐教學及基地建設往往對硬件設施和軟件條件提出嚴格要求，受財力、人力等辦學條件方面的限制，機械制造及自動化專業數控硬件設施和軟件條件一般比高職數控專業相對要薄弱一些，我們充分利用職業學校資源進行實踐教學.通過與安徽省蚌埠市機械高級技工學校合作，做到資源共享，開展實訓教學。各訓練項目按照相應的職業資格標準實施，通過考核評定成績，實訓教學結束時組織學生參與加勞動與社會保障部門組織的考核，取得相應的職業資格證書，同時取得相應的課程成績和學分。
關鍵詞：高職院校；數控機床安裝與調試；教學改革；課程教學
中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1672-5727（2015）07-0067-04
近年來，隨著我國數控設備的不斷普及，數控機床安裝與維修人員的短缺成為企業發展的瓶頸，嚴重制約我國數控機床產業的發展。“數控機床安裝與調試”這門課程旨在培養學生對數控機床的安裝調試能力，是機床操作、機電設備維修等技術人員必須掌握的崗位核心能力。因此，該課程在數控設備應用與維護專業的專業課程體系中處于核心地位。
一、以專業崗位能力為培養要求，明確教學目標
數控設備應用與維護專業學生主要從事數控機床操作、數控加工工藝與編程、數控機床安裝與調試、數控機床故障診斷與維修等工作。要勝任上述工作，必須具備機床操作和工裝裝調、工藝編制、程序編程、機床機械結構安裝調整、機床電氣安裝調試、數控系統安裝調試、機床故障排除和維修等能力。為滿足數控設備應用與維護專業崗位及崗位群的能力培養需要，將該專業原有課程進行了重新構建。“數控機床安裝與調試”課程開設在第三學期，共計64學時，4學分。
根據崗位能力要求，該課程以典型數控機床為對象，以培養學生專業、方法、社會這三個方面的能力為目標，如表1所示。
二、構建“以工作過程為導向、職業崗位能力為核心”的課程體系
（一）校企合作，基于工作過程的項目式教學
我院數控設備應用與維護專業是江蘇省特色專業，我院也是無錫市開放共享的數控設備維護維修實訓基地。定位上強調“高起點、高目標”，建設上必須“多渠道、特色鮮明”。校企合作是高職院校培養高素質技能型人才的重要模式。我院主動了解本地區和區域內各大企事業單位的用人需求，積極主動地與企事業單位溝通協商，先后與南通科技投資有限公司、無錫市海鴻精工機械制造有限公司等多家單位深入合作。根據企業急需的職業崗位知識和技能，制定切合培養目標的教學計劃和開課計劃，并與企業共同組織實施教學，對學生進行定向培養。本課程基于“工作過程為導向”，以“數控機床安裝調試工藝”為主線構建課程內容，內容由南通科技集團技術人員、專家及全體教師共同參與制定，完全按照數控機床生產企業的生產工藝流程來組織安排，課程的授課順序就是數控機床的生產工藝過程。
（二）以“崗位能力”為本，以“必需、夠用”為度
數控機床是典型的機電一體化產品，設備種類多、安裝與調試涉及的知識面廣、技能要求高，具有綜合性、復雜性的特點。依據數控機床裝調維修工國家職業標準及數控設備應用與維護專業培養目標，通過對企業調研，參照專家描述，聽取同行意見，結合支撐崗位能力的知識點，來確定本課程的教學內容。同時，摒棄傳統的、過多的理論講授，以符合實際應用為目的，以“必需、夠用”為度。教學內容設計是循序漸進的過程，尊重學生的認知規律，增強教學內容的針對性與實用性。
根據以上兩個原則，將課程的教學內容劃分為三個模塊，如表2所示。
作為我國職業教育的成功經驗，模塊化教學能夠在最短的時間、以最有效的方法使學生掌握某項技能。課程三大教學模塊按如下方式進行組織與安排。
模塊一：數控機床機械安裝調試。此部分教學將以加工中心機械安裝方法為主要講授重點。按照數控機床廠的裝配工藝流程，依次分解為導軌的安裝調試，軸承座的安裝調試，滾珠絲杠安裝與檢驗，床鞍與床身，工作臺與床鞍的裝配與檢驗，立柱與銑頭裝配，立柱與床身精度校正，加工中心精度檢驗等項目。目的是使學生掌握數控機床的裝配工藝及調試方法。
此模塊是本課程的一個重、難點。重點在于機械安裝調試，對機床的精度起著重要、直接的影響，而且機械安裝調試是學生畢業后主要從事的工作之一。難點在于難以真實復原生產企業完整的裝配工藝流程，部分項目實施起來難度較大。比如，項目4由于床鞍、工作臺等部件相對比較重，需要專用起吊裝置。同時，按照南通科技集團加工中心的實際組裝情況，2至3位熟練裝配工通常需要10天左右的時間完成一臺加工中心的裝配。在24個課時內完成整臺加工中心機械部分安裝調試的教學內容是非常困難的。因此，在這個模塊中，需選取部分具備操作性和可行性的項目作為考核重點。其他內容主要以傳授安裝、調試方法為主，并配以仿真教學軟件，動態演示裝配過程，模擬仿真安裝流程，幫助學生理解。
模塊二：數控機床電氣電路分析與檢測。此部分教學主要以數控維修實驗臺為基礎，現場進行數控機床電氣分析與檢測。該模塊劃分為3個項目，項目1為主電路分析，項目2為控制電路分析，項目3為電路連接檢測。目的是使學生能夠正確識讀數控機床電氣線路原理圖，并進行通電前的檢測。
模塊三：SIEMENS 840D數控系統調試。利用數控維修實驗室數控維修實驗臺和西門子實驗室的實驗臺進行數控系統調試。分為3個項目，項目1為數控系統硬件連接，項目2為基礎功能安裝調試，項目3為數控機床功能優化。目的是使學生掌握SIEMENS 840D數控系統硬件連接關系及軟、硬件和調試過程。
三、改革教學方法和手段，發揮學生主體作用，提高教學質量和效率
（一）理實一體化，發揮學生的主體作用
將多媒體教學設備和數控機床同置一室，將專業理論課與實訓教學環節在教學內容上重新分解、整合，教學被安排在實訓室中進行。師生雙方共同完成某一個項目、任務，在這一過程中充分發揮學生的主體作用。
1.仿真教學
課程采用Onesoft虛擬數控機床培訓系統，使學生能夠從任意角度觀察數控機床的安裝及拆卸過程，這樣既給初學者提供了逼真的模擬操作環境，又可避免因誤操作造成數控機床的損壞。該軟件同時可以讓學生全面了解數控機床電路的原理及故障維護。
2.校內實訓
數控維修實訓室現有學院自主研制的SIEMENS 802S數控車床實驗臺和FANUC 0i Mate C數控銑床實驗臺等數控設備，主要進行數控機床電氣控制系統認識、電氣硬件連接、PLC調試、機床和系統參數設置等操作和訓練。
西門子數控實訓室是學院與西門子（中國）公司合作共建的實訓室，也是西門子公司在無錫的數控培訓基地。實訓室配有SINUMERIK 801、SINUMERIK 802S、SINUMERIK 802C、SINUMERIK 802D、SINUM-
ERIK 810D、SINUMERIK 840D系列數控系統的實驗實訓教學平臺，主要可進行數控系統各部件的電氣連接、數控系統各部分參數設定、PLC初始化、安裝、調試等操作與訓練。
（二）采用五步教學法，充分體現學生為學習主體
以模塊一中的項目2（軸承座的安裝調試）為例說明五步教學法的實施過程。
1.明確任務
教師引入案例：某臺加工中心Y軸在運動過程中出現聲音異常，初步判斷是Y軸前端軸承座安裝存在問題，分析出現該問題的原因和可能對機床造成的損壞。通過案例引導學生思考如何正確安裝軸承座。學生通過教師的講解，學習有關軸承座安裝調試的專業知識，并以小組為單位，采用分組討論、查閱相關資料等形式，研究方案、制定實施計劃。這一環節應鼓勵所有學生參與其中，并讓學生單獨完成。
2.示范講解
在任務實施之前，教師應對每組學生制定的計劃進行檢查，發現嚴重錯誤應及時指導學生修改。同時，教師應在每組實施之前，對軸承座安裝過程及調試方法可能出現的問題或危險性較大的環節，應重點提醒學生。如有必要，還應進行示范演示。
3.學生實施
學生分組按照制定的計劃實施任務，教師在巡回檢查過程中，若發現問題，應先讓學生自己解決，使其在解決問題的過程中得到鍛煉和提高，同時增強他們的自信心與成就感。
4.學生自檢
學生以小組為單位進行演練，學生根據“學生自檢表”在小組內部進行完善，修改操作中的不足之處，完成自我檢查。同時，每組應該派出一名學生代表進行自評。通過自我梳理，及時發現本組的不足，學習其他組好的思路和做法。這個過程是自我總結和相互學習的過程。
5.教師總結
最后，教師對本次任務進行綜合、全面的總結，并對每名學生在本次任務中的表現進行考核評分。
通過五步教學法，可以極大調動學生的學習興趣，充分體現“以任務為主線、以學生為主體、以教師為主導”的教學模式。
（三）校企合作，為學生提供實踐場所
南通科技投資集團股份有限公司前身為成立于1956年的南通機床廠，2006年12月由南通市政府實施重組成為國資控股的上市公司。南通科技是國內生產銑床、立式加工中心的重點骨干企業，設計年產數控機床20億元的生產能力。該公司與我院已有多年合作，主要為學生提供機械、電氣裝配，系統調試，精度檢測等項目的實習。學生在企業師傅的指導下實現輪崗實操培訓，熟悉一線相應崗位的實際操作流程與要求，同時熟悉企業環境，感受企業文化。在這過程中，學生的知識得到了運用，能力得到了鍛煉，部分優秀學生在實習期間與實習單位達成了就業意向，實現了學校、企業的“雙贏”。
（四）在合作中提升學生的職業素養
針對學生具有較強的溝通、交流能力和表現欲望等特點，該課程同時采用團隊學習法。學生完成任務是以小組討論、協作操作和小組自查形式進行，每個小組5至6人。在協助完成任務的過程中，學生能夠發揮各自的認知能力，相互幫助、相互提示和分工合作。學生是學習者也是指導者，角色互換，以最優結果完成任務，全面提升學生的職業素養。
四、打破傳統考核方式，以項目考核為基礎，體現過程性考核
考核方式在一定程度上對學生的學習起到督促作用，合理的考核方式可以使學生變被動學習為主動學習。全課程共安排6個項目進行分別考核。下頁表3為項目考核1評分標準，考核包括基本操作、現場考核、裝配圖的繪制、方案制定、項目總結和思考與練習六個部分。這六個部分涵蓋了項目完成的全部過程，充分體現了過程性考核。其中，基本操作涉及軸承座安裝調試的每個步驟，并配以相應的考核要求及分值。現場考核主要反映學生在操作過程中的安全文明、設備使用、工量具使用等情況。
五、改革成果及努力方向
（一）改革成果
在教學方法手段上，采用理論實踐一體化、五步教學法、校企合作、團隊學習法等多種形式。改變過去傳統教學模式，學生在做中學、學中做，充分發揮學生的主體地位，極大提高他們學習的主動性和積極性。
以工作過程為導向的課程開發使學生在學校學習的內容與企業工作過程中所需的知識和技能一致，畢業后學生完全能夠勝任企業的具體工作，實現了學校與企業的“零距離”接觸。畢業生走向工作崗位后，能在較短時間內適應工作崗位的需求。
（二）努力方向
由于設備數量、課時的限制，不能較好地發揮學生的動手能力，今后應重視設備資金的投入。與此同時，以小組為單位共同完成任務，容易出現“兩極分化”的現象，少數學生存在依賴心理。如何進一步完善、優化考核方式也需要在教學實踐中不斷探索。
參考文獻：
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【關鍵詞】數控機床；維修教學；實習；社會實踐
中圖分類號：TG519.1
《數控機床維修》是數控機床應用技術專業的一門專業課，主要介紹CNC機床的安裝工藝、機械調試及驗收、CNC機床的機械結構特點、典型CNC系統的原理、參數設置、PLC編程及接口、伺服及主軸的調整、數控機床常見故障的查找與維修方法等內容。通過本課程的學習使學生熟悉數控機床故障診斷與維修技術，掌握數控機床日常維護、保養和故障排除方法。
數控機床一般由CNC裝置、輸入/輸出裝置、伺服驅動系統、機床電器邏輯控制裝置、機床床身等組成，數控機床的各部分之間有著密切的聯系。數控機床本身的復雜性使其故障具有復雜性和特殊性。有些故障的現象是機械方面的，有些故障的現象是電氣方面的，有些故障是由電氣方面和機械方面共同引起的。學生平時接觸較少或者根本沒有接觸過，因此普遍感覺深奧難懂，容易產生畏難、抵觸的情緒，如何上好該門課呢？針對這種情況，本文對技工院校數控機床維修課的教學做些探索。
教師教和學生學的這種教學模式早已成為教師的教學習慣。職業技術教育對教師素質提出更高的要求，其中最重要的一條就是要增強動手實踐能力，突出職教特色。在數控機床維修課教學中，要做到這一點，主要有三條途徑：
一、培養學生學習的興趣
學生學習興趣的高低，和老師的課堂教學藝術是分不開的。
課堂教學中要努力營造一個好的學習環境，經常找一些我們實際生活中的例子來證明書本中的理論，使學生產生求知欲，調動其學習的積極性。比如，在講數控機床伺服系統的故障診斷與維修時，伺服系統的工作原理很難理解，我就引導學生們回憶小時候玩的遙控汽車，汽車在自己手中遙控器的控制下，不斷地前進、后退，有時候又不小心撞到障礙物，甚至陷入爛泥地里出不來。這時候汽車可能就會出問題，那問題會出現在哪里呢？這樣一來，同學們就開始擴展思維。有的提出是它的小馬達功率太小，有的提出它的小馬達容易壞，還有的提出遙控器的信號不太靈敏等等。不斷地引導學生將遙控汽車的故障和數控機床伺服系統的故障聯系起來。同學們的興趣產生了，課本上的死理論就變活了。以此來活躍課堂氣氛，激發學習興趣，引發求知欲望，實現教學目標。
二、注重實習教學
理論教學和實習教學是相輔相成的，二者缺一不可。理論教學是實習教學的基礎，實習教學是理論教學的深化。利用實習課進一步提高學生的學習興趣，是教好數控機床維修課程的重要手段。對于技校生而言，應該更加注重實習教學。實習教學是培養綜合能力的最佳途徑，只要思想上重視，物質上保障，工作中認真，就能搞好實習教學。
數控機床維修的實習教學主要是讓學生掌握數控機床各部件及數控系統的故障診斷方法和維修技術的【1】。在進入實習前，應對學生進行安全知識教育與故障檢修規程的訓練，讓學生養成良好的操作習慣，逐步引導他們了解可能發生事故的過程，安排他們干一些沒有危險性的工作，逐步習慣，漸漸進入角色，過渡到新的學習環境。在實際的操作中，心理障礙的產生嚴重影響教學質量，換句換說，學生的興趣和心理因素是有很大關系的。技校生的心理素質較差，思想情緒不穩定，當接觸實際機床線路時，看見錯綜復雜的線路容易灰心喪氣，常感到"心有余而力不足"。尤其是一些女生缺乏單獨操作能力，過分的安全需知使女生在解決實際問題的技能方面與男生相比顯得"先天不足"。培養學生面對困難不畏懼，強化心理素質的訓練是實習教學成功的前提條件之一。
學生的認識是從簡單到復雜逐步深化的漸進過程，在進行數控機床電氣線路故障排除前，學生已完成電力拖動控制線路安裝、調試的實習。對于綜合的數控機床線路，首先應化整為零，逐步加深難度，進行綜合練習。同時，要肯定成績，鼓勵學生大膽動手，化消極因素為積極因素，變被動為主動，使學生樹立戰勝困難、戰勝自我的信心【2】。從學生的實際出發，既考慮大部分學生的情況，又顧及個別學生的特點，在教學中要正確靈活地運用教學方法，以階段測驗為主，重復多次訓練，引導學生掌握正確的排故方法。
實習結束，實習教師要結合當天訓練課題的完成情況，總結學生的操作練習情況，肯定成績、指出不足，分析原因，指出解決辦法。如在數控車床四方刀架的安裝、調試及驗收實習教學結束后，有的學生刀架已經安裝完成了，卻出現了接通電源無法運轉的現象，這時，要引導學生分析四方刀架通電后無法運轉的原因，并指出正確的解決方法。同時要對教學過程中學生的操作態度、實習效率、安全和文明生產的情況進行總結，逐步提高學生的操作技能和生產經驗，鞏固教學成果，促進教學質量的全面提高。
三、加強實踐性教學
加強實踐教學是學生學好這門課程的重要手段之一。
企業對一線技術工人素質需求趨向應用型、實干型、復合型人才，這種人才表現為淡化文化、精化理論、強化技能；要求基礎知識扎實，技術理論先進，操作技能規范、熟練；動手能力強，應用能動強，解決實際問題能力強【3】。
針對這些表現和要求，首先，教師可組織學生到有關工廠參觀，進行現場教學。其次，教師應該鼓勵學生參加社會實踐，到生產實際中去鍛煉。使學生樹立實踐第一的觀點，學習工人師傅吃苦耐勞的精神，培養學生熱愛勞動、熱愛勞動人民、熱愛數控維修事業的精神，更加明確今后的學習態度和方向。從生產實際中發現問題，解決問題，總結實踐心得，提高自身素質，達到企業的錄用標準。比如說，學生們到工廠去，才會看到技術人員總在不斷地翻閱外文說明書等外文資料。這樣，學生們就會明白在校學習外語的重要性，尤其是專業外語，因為國內的數控系統主要依靠進口，其配套的說明書、資料往往是外文資料。作為一個維修人員，最好能具備專業外語的閱讀能力。
教學方法是職業教育的重要內容之一。教學有法，但無定法。關鍵是要正確處理好教與學、理論與實踐、知識與能力、課堂教學和實習教學等間的關系，做到以學生為中心，以能力為本位，以激勵賞識為手段，探索出適合學生實際的教學方法。
【參考文獻】
[1]王侃夫.數控機床故障診斷與維護[M].北京：機械工業出版社，2000.
江蘇省宜興中等專業學校江蘇宜興214206
摘要:本文結合“愛他的”教學理論，探索“愛他的”教學法在數控維修實訓教學中的應用的必要性，以及實施“愛他的”教學法的原則與要求。論文大體分為“愛他的”教學法理論介紹、引導性行動的設計和“愛他的”教學法的實施等幾個部分。
關鍵詞 :“ 愛他的”教學法；數控維修實訓教學；引導性行動
1 概述
隨著我國工業化進程的不斷發展，數控機床在機械制造類企業中的使用已經非常普遍，企業對數控專業技術人才的需求也越來越來大，尤其缺乏數控維修調試類人才，因為維修力量的不足嚴重影響了設備利用率和完好率。這就需要各類院校培養大量的合格的數控維修類人才，而數控維修與調試所涉及的專業知識非常廣泛，尤其是數控維修實訓教學的實踐性、應用性、針對性非常強，而現有大部分職業院校的“理論為主+實驗為輔”“講解為主+學生為輔”的學科體系式的教學模式很難適應新的形勢，教學效果達不到預期目標，這就需要我們思考如何改變現有的教學模式。
早在20 世紀80 年代，職業教育領域就提出了行動導向教學。我國的許多職業院校對這種教學模式加以吸收發展，使教學改革獲得重大突破。特別是上海厚載智能科技有限公司的王吉連先生提出了一種新的行動導向教學法———AITUD（中文簡稱“愛他的”）教學法。該教學法倡導學生自主學習，強調在做中學、在學中做，恰恰突出了數控維修實訓教學的特征，能夠很好的調動學生學習的積極主動性，符合數控維修實訓教學的需要。
2 野愛他的冶教學法的基本含義
“愛他的”教學法主要有五個教學環節：引導性行動、知識點歸納、知識點講解、舉一反三、主題討論。首先通過精心設計把每個知識點都通過行動來導入，學生在操作過程中發現問題；接著學生在老師的引導下對問題進行思考分析歸納出知識點；然后由老師進行講解，或者由老師引導學生講解；講解完之后立即組織學生對所學知識進行應用訓練從而達到舉一反三；最后再進行分組討論，對完成的任務進行評價，以便下次更好的應用。
“愛他的”教學法是一種行動導向的教學做一體化的教學模式。它強調“做中學、學中做，做中教、教中做”的職業教學理念，在整個過程中都離不開學生的主動參與，真正體現了學生是活動的主體，教師是活動的主導的教學思想。這種教學方法非常適合數控維修實訓教學。
3 野愛他的冶教學法的應用
3.1 設計合理的引導性行動
要在數控維修實訓教學中成功地運用“愛他的”教學法，首先就要結合“愛他的”教學法設計出合理、科學的引導性行動，讓每一個學生都能進自主的探索和學習。
在設計數控維修實訓教學的引導性行動時應遵循以下幾點原則：（1）應充分考慮學生的個體差異，難度適中，以確保每個小組都能順利開展活動。（2）結合數控機床維修工作的實際情況，圍繞解決常見的數控機床故障設計引導性行動。（3）按照數控機床的實際工作過程設計引導性行動。從機床上電啟動到最后加工出零件，針對每一個環節可能出現的故障，選取一些有代表性的故障進行教學設計。（4）應遵循循序漸進的原則設計引導性行動。將數控機床常見的故障進行歸類，構建出若干個典型的項目任務，每個項目用多個小的故障作為引入，突出排故由簡單到復雜，由單一到綜合的循序漸進的過程。（5）兼顧數控機床的參數設置、PLC 調試和機械精度調試。雖然數控機床調試的難度較大但是我們也應該選取一些必備的簡單的內容進行訓練，讓學生能夠掌握的更全面一些。（6）每個大的項目任務應是一個完整的排故或調試過程。
按照以上原則可以把數控維修實訓教學分成以下9 個主要的項目實施教學：機床機械精度調試；強電故障維修；數控系統故障維修；機床軟硬限位的調試；回參考點故障維修；主軸故障維修；刀架故障維修；主軸故障維修；工作方式轉換故障維修。這9 個項目涵蓋了PLC 技術、變頻技術、伺服技術、數控系統技術、數控編程技術等多個專業學科的知識。
3.2“愛他的”教學法的實施
把制訂好的數控維修實訓教學項目再進行細化，根據故障維修的一般步驟設計出適合該實訓的“愛他的”教學程序。
（1）引導性行動（Act）。各小組學生根據老師和教材的引導，通過查看故障現象、組內討論，合理運用維修工具，廣泛收集故障信息。通過引導性行動提高學生的積極主動性、加強學生的感性認識、增強學生的學習興趣。（2）知識點歸納（Induce）。在這個環節中學生在老師的引導下分組討論找出問題的原因，自己分析歸納出產生故障的原因。這樣可以充分發揮學生的主觀能動性，提高分析問題解決問題的能力。（3）知識點講解（Teach）。知識點的講解也盡可能的由學生自己進行，在此過程中老師加以引導，小組成員共同制訂出故障排除計劃。這樣就改變了傳統的老師講、學生聽的單一模式，使得學習變得不再枯燥、死板，充分調動了學生的學習興趣，同時也有效得提高了教學效果。（4）舉一反三（Utilize）。這一環節主要是讓學生學會應用新知。每個小組成員合理運用維修工具，根據故障排除計劃解決相應的故障，教師在一邊巡回指導，確保維修正確、順利進行。（5）主題討論（Discuss）。在完成一個項目任務之后，學生進行分組討論，分析評價完成的效果，總結經驗取長補短，提高認識的同時培養學生的綜合能力。
如果一個項目包含的知識點較多，那么前4 個環節可以分多次循序漸進，這樣就把復雜的問題簡單化了，確保學生的學習變得輕松，很好的適應了職校學生的學習特點。
4 結論與分析
筆者在數控維修實訓教學過程中研究性的使用了“愛他的”教學法，教學效果良好。“愛他的”教學法始終把學生放在第一位，充分體現了學生本位思想，做到了讓“教”“學”“做”合理有機的結合。它具有許多傳統教學所不及的優點，比較適合數控維修實訓教學。
參考文獻
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關鍵詞：數控機床；維護保養
一、數控機床維護保養工作的基本條件
（一）人員條件 。數控機床維護維修工作的快速性、優質性關鍵取決于維修人員的素質條件。因為數控機床是機械、電、液壓高度結合的產品，因此要求數控機床的維護維修人員要掌握有關數控機床的各學科知識，如計算機技術、模擬與數字電路技術、自動控制與拖動理論、控制技術、加工工藝以及機械傳動技術，當然還包括基本數控知識燈。 要做好老帶新的傳幫帶工作，讓新員工向有經驗的操作、維修人員學習，在不斷的實踐中提高分析能力和動手能力，掌握科學的方法，學習并掌握各種常用的儀器、儀表和工具。
（二）物質條件。首先是準備好必要的維護維修工具。包括基本拆裝工具、起重工具、運輸工具、測量工具、儀表和專用的維修軟件，要有完整的數控機床技術圖樣和資料；數控機床使用、維修技術資料檔案。此外，還要準備好易損的數控機床備件以及維護保養用的油液與工具。
（三）關于預防性維護。預防性維護的目的是為了降低故障率，其工作內容主要包括下列幾方面的工作：要分配專門的操作人員、工藝人員和維修人員，所有人員都要不斷地努力提高自己的業務技術水平；建檔針對每臺車床的具體性能和加工對象制定操作規章，建立工作與維修檔案，要經常檢查、總結、改進；建立日常維護保養計劃，保養內容包括坐標軸傳動系統的、磨損情況，主軸等，油、水、氣路，各項溫度控制，平衡系統，冷卻系統，傳動帶的松緊，繼電器、接觸器觸頭清潔，各插頭、接線端是否松動，電氣柜通風狀況等等，及各功能部件和元件的保養周期。
二、數控機床維護保養工作內容
數控機床具有集機、電、液為一體的自動化機床，經各部分的執行功能最后共同完成機械執行機構的移動、轉動、夾緊、松開、變速和換刀等各種動作，可見做好數控機床的日常維護保養將直接影響機床性能。數控機床日常維護主要包括機床本體、主軸部件、滾珠絲杠螺母副、導軌副、電氣控制系統、數控系統等維護。
（一）外觀保養。（1）保持工作范圍的清潔，使機床周圍保持干燥，關保持工作區域照明良好。（2）保持機床清潔，每天開機前在實訓教師指導下對各運動副加油，并使機床空運轉三分鐘后，按說明調整機床。并檢查機床各部件手柄是否正常位置。（3）導筒上的齒條，務必經常保持干凈。
（二）日常保養項目與內容、周期
一、直觀法
所謂直觀法，就是利用感覺器官注意發生故障時的各種現象，如故障發生時有無火花、亮光產生，有無異常響聲，何處異常發熱及是否有焦糊味等。這是處理數控系統故障的第一步，往往也是最直接、最行之有效的方法。對于一般情況下的簡單故障，通過這種直接觀察，就能解決問題，這在CNC裝置故障診斷中就常常用到。直觀法一是問，問開機情況是否正常，走刀是否正常，切削用量是多少，常用的輪滑油是什么，以便核實保養。二是看，看保險絲有無燒斷，空氣開關有無跳閘，元件有無損壞，線路有無灰塵，插座、接頭有無接觸不良等。三是聽，聽各種異常的聲音。如電源變壓器、阻抗變換器與電杭器等因為鐵心松動、銹蝕等原因引起的鐵片振動的吱吱聲；繼電器、接觸器等的磁回路間隙過大，短路環斷裂，動靜鐵心或鑲鐵軸線偏差，線圈欠壓運行等原因引起的電磺嗡嗡聲或者觸點接觸不良的嗡嗡聲，以及元器件因為過磨或過壓運行失常引起的擊穿爆裂聲。還有主軸轉動異常時的摩擦聲、振動聲等等。四是觸，如輕輕敲打CNC系統的各線路板之間焊接點的可疑部位，檢查虛焊、接觸不良等。直觀法在解決簡單的“硬傷”故障時簡單、有效，常應用在故障診斷的第一步。
二、利用CNC系統的自診斷功能
數控系統已具備了較強的自診斷功能，并能隨時監視數控系統的硬件和軟件的工作狀態。利用CNC系統的自診斷功能就是依靠CNC系統快速處理數據的能力，對出錯部位進行多路、快速的型號采集和處理，然后由診斷程序進行邏輯分析判斷，以確定系統是否存在故障，并及時對故障進行定位。
CNC子診斷一般有三種：開機自診斷、運行自診斷、離線診斷。開機自診斷是指CNC系統從開始通電到進入正常運行的準備狀態，由其內部診斷程序自動執行的系統診斷，目的是檢查整個系統是否具備正常工作的條件。如系統控制軟件和系統參數的EPROM自檢、RAM的自檢、光電編碼器接線的診斷等。當系統自檢的各個項目都確認無誤后，系統進入正常的初始化或運行準備狀態，進入下一個工作階段。運行自診斷是CNC系統在運行過程中，對系統的各硬件模塊、伺服驅動單元、運行狀態、運行環境等進行的實時自動監測和診斷，一旦發現故障,即刻發出報警信號并實施相應的保護措施，它是數控系統故障自診斷功能的最主要部分。常用的基本方法有參數保護法和硬件監視法。離線診斷是指當系統出現故障要判定系統是否真有故障時，將數控系統與被控設備脫離作檢查的方法，這是早期常用的故障診斷方法，對維修人員要求較高。隨著數控技術的發展，離線診斷的技術已不再單獨使用，逐步成為CNC系統中開機自診斷和運行自診斷的一部分，使維護診斷更為方便。數控技術的不斷發展，出現了很多高新診斷技術,如專家診斷技術、通訊診斷技術等，大大提高了CNC系統的故障診斷能力。
三、根據報警信號進行故障診斷
數控機床的報警功能是指數控機床利用自診斷功能，在診斷出故障后將診斷到的故障或錯誤以報警信號或錯誤代碼的形式顯示在CRT上。報警信號一般包括以下故障(或錯誤)信息：程序編制錯誤或操作錯誤報警，急停報警，可編程控制器故障報警，伺服系統故障報警，行程開關(或接近開關)狀態不正確報警，溫度、壓力、液位等不正常報警等。如：機床一直處于急停狀態，不能復位報警。原因可能有以下幾個：一是急停回路斷路，或限位開關損壞，或急停按鈕損壞；二是系統參數設置錯誤，使系統信號不能正常輸入輸出或復位條件不能滿足；三是PLC中規定的系統復位所需要完成的信息未滿足要求；四是PLC程序編寫錯誤。利用報警信號進行故障診斷是數控機床故障診斷的主要方法之一，教學中就可以根據所指出的現象進行分析，縮小檢查的范圍，有目的地進行某個方面的檢查。
四、利用PLC的狀態信息診斷故障
PLC檢測故障就是通過運行機床制造商為特定機床編制的PLC程序，根據各種輸入、輸出狀態進行邏輯分析判斷，發現問題、報警并在屏幕上產生報警信息。很多數控系統都有PLC輸入、輸出狀態顯示功能，利用這些功能，可以直接觀察PLC輸入和輸出的瞬時狀態。這些狀態的檢測對診斷數控機床的很多故障是非常有用的。
PLC狀態診斷法常用的有：接口信號狀態檢查，PLC在線監控。
1.接口信號狀態檢查
PLC的診斷功能可以顯示多種接口信號狀態，主要有以下幾種：機床外部開關信號、機床控制面板信號、報警處理信號、驅動控制使能信號、定時器、計數器、NCK與PLC數據接口信號等。
2.PLC在線監控
通過查看控制動作順序是否與實際情況相符，診斷故障點；根據報警信息查看報警信號的通斷，進而確定故障；根據在線監控邏輯關系的執行結果，找出故障原因。PLC狀態信息可以幫助我們方便快捷地鎖定有關的故障點，省時又省力。
五、培養良好的工作習慣
數控機床故障診斷除了這些常用的方法外，在實際的教學過程中還要注意培養學生良好的工作習慣，在診斷前進行故障現象了解，在故障排除后做好記錄。故障現象了解就是了解故障在什么情況下發生。當故障發生時，為了更快地恢復機床，首先應正確地把握故障情況，進行妥善處理。因此應根據下列內容確認故障情況：什么時候發生的故障？進行了什么操作后發生的故障？發生的故障現象是什么？數控機床的每次故障都可能不同，維修人員在解決了某故障以后，應對維修過程及處理方法進行及時總結、歸納，形成書面記錄，以供今后同類故障維修參考。特別是對那些自己一時難以解決，最終由同行技術人員或專家維修解決的問題，尤其應該細心觀察、認真記錄，以便于提高。如此日積月累，以達到提高自身水平與素質的目的。
一般來說，在教學中遇到的疑難問題及故障都會請專業人員或廠家來解決，在教學中對于數控機床的修理，重要的是發現問題，以及發現問題的方法，即常用的故障診斷法。
關鍵詞：PLC；數控機床；故障診斷；診斷方法
中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A
數控機床PLC總體上可分為兩類：一類是綜合設計PLC與CNC裝置的產品，PLC含在CNC的裝置內，裝置間的信號傳遞通過CNC本身的接口來完成，因此稱為內裝型，或者集成型。另一類則是利用專業廠家生產的PLC產品來單獨完成數控機床的控制功能，可獨立完成CNC系統需求的任務，因此稱為獨立型，或者外裝型。
PLC在數控機床上起著連接機床側與數控裝置的橋梁作用。一方面，PLC接受CNC處理經過譯碼、輸出等處理后，送到機床側，機床完成相應的操作，控制機床的運行；另一方面，PLC可接受機床側的邏輯信號，對于數控系統進行信息的反饋。
數控機床已廣泛應用在模具加工行業之中。在其使用的過程中，數控機床會出現較為常見的故障。數控機床的故障可分為機床側故障和控制系統故障，由于科學的發展使控制系統的可靠性越來越高，系統故障率也越來越低，因此，常見的故障大部分是機床側故障。數控機床側故障，是指機床的非控制系統出現故障，包括機械、液壓、檢測開關、強電等一系列問題，可分為主機故障和輔助裝置故障。利用PLC進行機床側故障診斷的準確性和效率較高。
當數控機床出現PLC故障時，一般有三種形式：一是CNC故障報警；二是提示CNC故障顯示但不反映故障的真正原因；三是沒有任何提示。對于后面得兩種情況，我們可以根據PLC的輸入、輸出信息來分析和判斷故障的原因，這是解決數控機床故障的基本方法。本文通過實例，總結了一些有效的數控機床PLC故障診斷的方法。
1 數控機床PLC 故障的顯示情況
1.1 故障報警并且直接找到故障原因
數控機床發生故障報警，并且能直接找到故障的發生原因，這種能夠根據報警信息直接查找到故障的數控機床，要求CNC與PLC之間的信息傳遞功能非常強大，CNC有非常充分完善的檢測功能。因此，軟件和硬件系統需要非常復雜復雜，機床的造價要求較高。
隨著科技的發展，機床的數控系統功能正在日益完善，尤其是自診技術的發展進程加快。越來越多的數控機床已經具有這種故障診斷報警功能。對于數控維修人員來說，機床的故障診斷與維修變得簡單起來。
1.2 產生故障顯示但不反映故障的原因
一般而言，數控機床的自身故障診斷功能還不是很完善。出現故障時，CNC的報警信息只能大概地指出故障部位，甚至會發生CNC報警信息的顯示的內容與報警部位毫無關系的情況。這種情況可能會誤導維修人員的思路。因此，維修人員需要根據自己的經驗和數控機床的具體情況來進行綜合分析判斷，才能快速找出故障的真正原因。
1.3 出現故障沒有任何顯示
由于數控系統沒有故障方面的檢測，CNC不會做出任何提示顯示，維修人員只能根據數控機床的故障現象進行綜合理論分析和判斷。當涉及線路板維修時，由于沒有技術圖紙，有時需要自己繪制草圖，維修難度較大。
2 數控機床PLC 故障的信號輸入、輸出情況
數控機床的部分故障可根據故障的現象、機床的電氣原理圖，以及查看PLC相關的輸入、輸出狀態來診斷。現在較多數控系統都有PLC輸入、輸出狀態顯示功能。利用這些功能，可在線觀察PLC輸入和輸出的瞬時狀態，對于診斷數控機床的故障非常有用。
2.1 輸入信號的故障
PLC主要完成順序控制，在PLC狀態中，觀察所需的輸入開關量是否正確。當沒有信號輸入，則邏輯條件不滿足，PLC也就不能執行下一個動作。這時可根據PLC的梯形圖來分析輸入信號無效的具體原因，檢查由輸出開關量直接控制的接觸器或繼電器是否動作，進行故障的進一步分析，直到找到故障產生的原因。
2.2 輸出信號的故障
輸出信號主要是控制元件或執行元件故障，一般情況下，經常出現有機械動作的零件損壞的現象，例如接機械磨損導致阻力增加，觸器觸頭機構的不靈活導致的觸點接觸不良，傳動器件移動不到位，電磁閥體內有異物導致的閥芯堵塞等。若執行機構出現了故障，造成控制的下一個動作輸入條件得不到滿足，順序控制就不能正常進行。
3 數控機床PLC 故障診斷方法
3.1 根據控制對象的工作原理進行故障診斷
數控機床的PLC程序，是按照控制對象的工作原理設計的。通過結合PLC的I/O狀態對控制對象工作原理進行分析，是診斷故障很有效的方法。
3.2 根據報警號進行故障診斷
現代的數控系統具有豐富的自身診斷功能，一般都可以在顯示器上顯示出故障的報警信息，為維修人員提供充分的各種狀態信息，幫助維修人員迅速排除故障。
3.3 根據動態跟蹤梯形圖進行故障診斷
當PLC發生故障時，查看輸入、輸出及標志狀態均處于正常水平。此時必須通過PLC的動態跟蹤，跟蹤輸入輸出標志狀態的瞬間變化，根據PLC動作原理作出診斷。
3.4 根據PLC 梯形圖進行故障診斷
根據PLC的梯形圖來分析和診斷故障，是解決數控機床故障的基本方法。采用這種方法來診斷機床故障，首先應該查清機床的工作原理、聯鎖關系和動作順序，利用CNC系統的自診斷功能，根據PLC梯形圖查看相關的輸入、輸出及標志位的狀態，以確定故障原因。
3.5 根據PLC的I/O狀態進行故障診斷
在數控機床中輸入輸出信號的傳遞通過PLC的I/O接口來實現。因此，一些故障可能會在PLC的I/O接口上反映出來。通過查詢PLC的I/O接口狀態即可找出故障原因。
3.6 根據動作順序進行故障診斷
在數控機床上，刀具。器械及托盤等裝置的自動交換動作都是按一定順序來完成的。因此，細致地觀察機械裝置的運動過程，比較故障時的情況和正常時的情況，就能夠發現疑點并且診斷出故障原因。
綜上所述，在數控機床中，采用PLC完成機床側的順序控制。因此，利用PLC梯形圖的動態顯示功能或數控系統的PLC狀態顯示功能來進行故障診斷與排除是非常便利的。
參考文獻
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