淺談《數(shù)控機床故障診斷與維修》項目式教學(xué)
2012-12-31 00:00:00王燚
【摘 要】《數(shù)控機床故障診斷與維修》是一門專業(yè)性、應(yīng)用性、實踐性很強的專業(yè)課。本文從職業(yè)崗位需求出發(fā)，參考數(shù)控機床應(yīng)用中所發(fā)生的相關(guān)問題，對課程項目式教學(xué)的設(shè)計進行了探討。
【關(guān)鍵詞】數(shù)控機床；維修；項目式教學(xué)
隨著我國制造業(yè)的發(fā)展，越來越多的企業(yè)采用數(shù)控機床來進行生產(chǎn)。在數(shù)控機床普及的過程中，如何解決新設(shè)備由于使用不當(dāng)、舊設(shè)備由于缺乏維護而引發(fā)的各種故障以提高機床使用率已成為眾多企業(yè)亟待解決的問題。因此現(xiàn)在制造業(yè)企業(yè)急需我們高職院校培養(yǎng)大批熟悉機床結(jié)構(gòu)、能解決數(shù)控機床應(yīng)用過程中出現(xiàn)的各種報警及故障的維護維修人員。
但在國內(nèi)大部分職業(yè)院?！稊?shù)控機床故障診斷與維修》這門數(shù)控專業(yè)的核心課程的教學(xué)模式目前仍沒有走出學(xué)科體系的框架。教學(xué)內(nèi)容仍以大量的、抽象的理論為主，少量演示性實驗為輔；教學(xué)形式仍以教師講解為主，學(xué)生操作練習(xí)為輔。這樣一種學(xué)科體系式的教學(xué)，主要存在以下問題。
（1）過多的抽象理論使得學(xué)生因無法接受而逐步喪失對本課程的學(xué)習(xí)興趣。
（2）教學(xué)內(nèi)容與生產(chǎn)實際脫離，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性無法調(diào)動。
（3）實踐訓(xùn)練偏少，無法掌握相應(yīng)技能，使得學(xué)生進入企業(yè)后處理實際問題的能力差，無法勝任相應(yīng)的崗位。
要想解決這些問題，我們就必須對課程進行項目式教學(xué)改革。只有這樣才能做到“教、學(xué)、做”一體，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，實現(xiàn)學(xué)生的“做中學(xué)”，教師的“做中教”。
數(shù)控機床由機械結(jié)構(gòu)、機床電氣、數(shù)控系統(tǒng)三個部分構(gòu)成，各種故障無外乎這三個方面的排列組合。因此，只要學(xué)生掌握了這些內(nèi)容，那么他們就能快速勝任企業(yè)機床維護維修的工作。
由于在實際工作中數(shù)控機床的硬件故障多于軟件故障，機械故障多于電氣故障，同時，軟件的設(shè)定又和硬件的連接有著緊密的聯(lián)系，因此，在教學(xué)實施中，先機械后電氣、先硬件后軟件、由易到難、由直觀到抽象。所以，結(jié)合各種常見故障和學(xué)校實際我將《數(shù)控機床故障診斷與維修》這門課程劃分為了以下三個項目及若干任務(wù)。
1.數(shù)控機械結(jié)構(gòu)拆裝
數(shù)控機床的故障主要出在機械部分，要解決相關(guān)故障，必須熟悉其結(jié)構(gòu)組成，只有充分了解故障點各個關(guān)聯(lián)環(huán)節(jié)，才能順利的查找并排除故障。如機床X軸進給過程中總是出現(xiàn)過載報警，一般人分析總是循著電機-傳動帶-滾珠絲杠-工作臺-刀具-工件這條線進行查找，而忽略掉絲杠支撐軸承這個環(huán)節(jié)，從而導(dǎo)致故障遲遲無法排除，但經(jīng)過機械結(jié)構(gòu)拆裝的人確深知這一重要而薄弱的環(huán)節(jié)。所以在這個項目中我以一臺典型數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)拆裝為主體，分為機床拆裝工藝及工具使用、數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)的拆繪、數(shù)控機床進給系統(tǒng)的拆裝、輔助功能裝置的拆裝等四個任務(wù)。
1.1機床拆裝工藝及工具使用
課程開始即給學(xué)生介紹各種機床拆裝工具的使用，讓學(xué)生在熟悉工具的過程中，結(jié)合機床討論拆裝工藝，這樣一開始學(xué)生就能親自動手，可以在課程初期就提起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，然后對學(xué)生討論進行引導(dǎo)，確定出拆裝工藝。
1.2數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)的拆繪
通過拆裝主軸箱，讓學(xué)生對主軸各部件有一直觀認(rèn)識，然后結(jié)合實物介紹相關(guān)理論，如結(jié)合主軸拉桿、拉釘?shù)戎鬏S部件講主軸刀具自動夾緊相關(guān)知識。這樣便于學(xué)生對復(fù)雜知識的理解。最后，根據(jù)整個過程，安排學(xué)生繪制主軸箱裝配圖，通過點評使得學(xué)生更進一步熟悉機床運行時的各種位置保證、密封、變檔等相關(guān)知識。
1.3數(shù)控系統(tǒng)進給系統(tǒng)的拆裝
通過一個典型運動軸的系統(tǒng)拆裝，讓學(xué)生掌握進給傳動方式、滾珠絲杠的支撐、滾珠絲杠螺母副、導(dǎo)軌以及間隙調(diào)整等相關(guān)知識。
1.4輔助功能裝置的拆裝
主要通過回轉(zhuǎn)刀架的拆裝，讓學(xué)生熟悉機床上各種輔助裝置的結(jié)構(gòu)組成及工作原理，對于機床上的開關(guān)量信號有一個基礎(chǔ)的認(rèn)識。
通過這個項目學(xué)習(xí)訓(xùn)練以后，學(xué)生便能具備根據(jù)故障尋找相關(guān)故障鏈、故障點的能力。
2.數(shù)控機床電氣系統(tǒng)接線
除了機械故障外，數(shù)控機床故障頻發(fā)的部分就在機床電氣這一塊，這一塊又有兩個部分，一個是數(shù)控系統(tǒng)各模塊間的信號傳遞問題、一個是電氣控制柜中的各種電子元器件損壞。而要解決這一部分的故障，我們必須要熟悉機床的各種信號（包括弱點和強電）的傳遞路線和控制過程。所以在機床電氣這個項目中我設(shè)置了兩個任務(wù)：數(shù)控機床數(shù)控系統(tǒng)硬件連接圖繪制和數(shù)控機床電氣接線圖繪制。
2.1數(shù)控機床數(shù)控系統(tǒng)硬件連接圖繪制
在完成繪制數(shù)控系統(tǒng)硬件連接圖這個任務(wù)中，學(xué)生必須掌握，數(shù)控系統(tǒng)的硬件構(gòu)成，知道CNC模塊、主軸模塊、伺服模塊、I/O模塊、電源模塊等典型模塊的相關(guān)知識，然后通過繪制連接圖，熟悉各模塊間的信號傳遞，從而掌握數(shù)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)與維修等方面的知識。
2.2數(shù)控機床電氣接線圖繪制
在完成數(shù)控機床電氣接線圖這個任務(wù)的時候，學(xué)生必須先熟悉機床常用的各種電子元器件的作用，比如接觸器、繼電器、斷路器等相關(guān)知識。然后通過尋線，繪制接線圖，學(xué)生便能在自己腦海中將數(shù)控機床各部分的電氣控制原理構(gòu)建起來，加之老師的講解與總結(jié)，最終對于電氣相關(guān)內(nèi)容有一個比較清晰的認(rèn)識。
通過這個項目的訓(xùn)練之后，學(xué)生便能具備體用替換法、參考電壓法判斷機床相關(guān)故障的能力。
3.數(shù)控機床系統(tǒng)參數(shù)及PMC編程
由于數(shù)控機床的系統(tǒng)都是經(jīng)過很嚴(yán)格的調(diào)試的比較成熟的軟件，其相對與機床硬件來說，故障較少且多為操作人員操作不當(dāng)所引起的，因此，要解決軟件故障，那么學(xué)生必須熟悉數(shù)控機床各參數(shù)的意義及對梯形圖有一定認(rèn)識，所以，在這個項目中我也設(shè)置了兩個任務(wù)：機床參數(shù)全清后的設(shè)定訓(xùn)練和利用PMC編程實現(xiàn)機床功能轉(zhuǎn)換訓(xùn)練。
3.1機床參數(shù)全清后的設(shè)定訓(xùn)練
在這個任務(wù)中，由易到難分為兩步，首先，讓學(xué)生掌握系統(tǒng)參數(shù)的備份和系統(tǒng)參數(shù)的灌裝，通過這個操作訓(xùn)練讓學(xué)生先具備在有條件情況下解決軟件故障的能力；其次，清空參數(shù)，讓學(xué)生重新設(shè)定參數(shù)來排除報警并讓機床運行，通過這個操作訓(xùn)練，使得學(xué)生熟悉哪些參數(shù)與哪些報警相關(guān)，哪些參數(shù)與加工精度相關(guān)，進而提升其機床調(diào)試方面的能力和任何情況下解決參數(shù)問題的能力。
3.2利用PMC編程實現(xiàn)機床功能轉(zhuǎn)換訓(xùn)練
通過前面的學(xué)習(xí)，學(xué)生對于CNC（系統(tǒng)、參數(shù)）和MT（機械結(jié)構(gòu)）均有了一定的認(rèn)識，那么兩者之間究竟是如何聯(lián)系起來的呢，數(shù)控機床的控制原理究竟如何呢。對于這個問題，我主要通過利用PMC編程實現(xiàn)機床功能轉(zhuǎn)換訓(xùn)練這個任務(wù)來進行講解。
讓學(xué)生進行機床操作面板按鈕梯形圖的編輯，不僅能夠使得他們對于機床控制原理有更進一步的了解，同時也可以讓他們在以后的故障診斷與維修中，借助PMC梯形圖來輔助進行判斷。
這一部分，對于高職學(xué)生來說相對難于接受，因此，我只設(shè)計了兩個最基本的任務(wù)，希望通過這些任務(wù)，讓學(xué)生掌握軟件故障的基本處理方法：灌參數(shù)和梯形圖。同時，讓學(xué)生對于PMC監(jiān)測有一個基本概念，對于其以后在企業(yè)的發(fā)展大有益處。
隨著數(shù)控技術(shù)和我國制造業(yè)的發(fā)展，社會對數(shù)控維修人才的要求會越來越高。只有不斷改進教學(xué)方法，加強學(xué)習(xí)，才能適應(yīng)現(xiàn)代數(shù)控機床故障診斷與維修的教學(xué)步伐，培養(yǎng)出與時代接軌的合格人才。
【參考文獻(xiàn)】
[1]周蘭.現(xiàn)代數(shù)控加工設(shè)備.機械工業(yè)出版社.
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