数控机床控制系统安装与调试课程规范标准.doc

.* 《数控机床控制系统安装与调试》课程标准 一、课程基本信息 课程名称 数控机床控制系统安装与调试 开课系部 机械工程系 课程编码 10710110 编制人 汤彩萍 课程总学时/ （分学期学时） 80 审定人 课程总学分/ （分学期学分） 5 制定/修订 日期 2008年 8 月 25 日 □√制定/□第 2 次修订 二、课程性质和任务 《数控机床控制系统安装与调试》课程，是“数控设备应用与维护”三年制高职专业的一门专业核心课程。理实一体化教学，教学时数为80学时，5学分。 本课程标准是依据该专业的人才培养目标和数控机床装调维修工岗位群的任职要求（国家职业标准：数控机床装调维修工）而设置的。 课程应依托常州、无锡、苏州地区高精数控技术应用企业集群的优势，在现有校企深度合作的基础上，探索“工学结合”人才培养模式，构建与之相应的课程体系和教学内容，帮助毕业生在数控机床装配、调试、维修、服务技能等方面形成就业优势，为长三角地区数控装备制造类企业和机械加工企业培养更高规格的数控产品技术人员，提升数控技术应用人才整体水平。 三、课程教学目标 本课程的主要目标是使学生能够完成数控装备制造类企业电气装调岗位的典型工作任务，能够运用数控原理进行数控机床控制系统硬件配置、数控机床一般功能的调试以及相关故障的诊断分析，为后续课程《数控机床故障诊断与维修》打下坚实的实践和理论基础。本课程在装调维修岗位群所需要的综合实践技能训练和职业素养养成中具有核心支撑作用。 本课程的任务要培养学生的综合职业能力。除了培养学生的专业实践能力，使学生掌握岗位工作流程知识和技能，了解本行业与职业行情，还要培养学生方法能力的获得，使学生能够运用电脑网络等学习工具掌握信息收集的方法，获得信息处理能力、设计和创新能力、安排任务和解决现场问题、软件运用的能力，养成自主学习的习惯；也要培养学生的社会能力，使学生获得交往与合作、塑造自我形象、推销自我的能力，具备企业员工意识。 （一）知识目标 学生能建立数控机床控制原理的基本框架，能识读一套完整的数控机床控制系统原理图，能运用电脑、网络等工具查找技术信息，解决数控应用问题，能与他人合作学习，共享成果。具体专业能力评价指标有： 1、学生能描述数控机床的基本原理及组成 2、学生能说出CNC系统的硬件组成和软件任务 3、学生能按步骤进行机床参考点的设置与调整，读懂数控系统的信号反馈电缆图，能进行回参考点故障分析 4、学生能说出伺服电动机与普通电动机的区别，伺服电动机的工作原理，读懂伺服电动机的接口说明书 5、学生能说出调速装置的工作原理，识读驱动装置的框图 6、学生能说出位置控制的原理，识读FANUC或SIEMENS的位置控制芯片和位置控制模板图 7、学生能说出轮廓加工误差的来自控制系统方面的原因，读懂伺服设定和监控页面 8、学生能说出对主轴的控制要求，识读变频器接线图 9、学生能说出辅助功能的种类，PLC的工作原理，识读梯形图 10、学生能识读一套完整的数控机床控制系统原理图 （二）能力目标 专业能力 1 熟悉数控机床电气装调维修工职业标准 2 根据电气原理图和安装图，熟练进行数控电柜配作，能描述各部分之间的电气联系 3 熟练进行数控系统组件的安装，描述接口信号的来龙去脉 4 能完成CNC上电和伺服上电 5 能配置系统参数、进给参数和主轴参数 6 学生能按步骤进行机床参考点的设置与调整，能进行各轴行程极限点的设置，能进行回参考点故障分析 7 能识读变频器接线图了解主轴调试的过程和方法 8 掌握自动换刀等辅助功能的调试过程和方法，能识读梯形图 9 能说出轮廓加工误差的来自控制系统方面的原因，读懂伺服设定和监控页面 10 能识读一套完整的数控机床控制系统原理图 方法能力 1 运用电脑、网络等现代学习工具，掌握信息收集方法，获得信息处理能力 2 运用常用软件如word、电子表格、PPT制作、AutoCAD于专业学习中的能力 3 养成自主学习的习惯 4 安排任务和解决现场问题 5 方案设计和创新 社会能力 1 容忍、沟通与合作 2 塑造自我形象、推销自我 3 具备企业员工意识 4 遵守纪律，服务大家 （三）素质目标 重点在于社会能力的培养，培养学生学会做人，学会共处。 四、课程内容与要求 以学习情境的设计为主线，串联基于数控机床电气装调工作过程的知识，符合岗位最新需要，注重有教育价值的学习任务的设计；串联校企合作的开放的教学环境；串联由企业技术人员参与的开放的教学团队；串联学习和工作过程方法、开放手段的运用；串联学习结果的开放式评价；串联学生学习迁移能力的培养和职业发展的规划，从而立体化、全方位地体现教学过程的职业性、实践性、开放性，实现课程教学目标。 典型工作任务描述：根据数控机床电气原理图施工，完成数控系统安装与连接、床身连线、机床控制面板制作等。根据调试流程进行机床通电调试、行程与参考点调试、进给轴调试、主轴调试、自动换刀的调试、润滑冷却等功能的调试、机床与外设的通信等工作。 共分九个或十个项目，总学时数为152。 项目名称 学习内容 学习目标 学时分配 项目一 数控机床控制系统整体规划与分析 1、数控概念 2、数控机床的控制任务 1、理解本课程在专业岗位中的作用 2、明确数控机床的控制任务 3、对电气安装与调试作出规划 16 项目二 数控系统的安装与连接 1、数控系统基本组成 2、数控系统工作原理 3、数控功能 1、掌握系统的硬件结构，会连接数控系统各组件 2、掌握常用的数控功能，会数控系统的基本操作 3、了解CNC数据存储区，能够进行CNC参数的备份 20 项目三 坐标轴参考点的设置与调整 1、机床参考点的设置原理 2、编码器的应用 1、会设置机床的参考点，并能利用数控系统的诊断功能调整参考点； 2、理解回参考点和编码器的关系，能够根据位置测量原理进行回参考点故障诊断 3、能够对数控机床的位置检测元件进行安装调整，并能够排除位置检测元件故障 16 项目四 交流伺服驱动系统的安装与连接 1、伺服电动机的工作原理与工作特性 2、伺服驱动装置的原理 1、能够进行伺服驱动系统的配置与连接 2、掌握伺服电机的工作原理、工作特性及参数设定方法 16 项目五 进给轴伺服系统的性能分析与调试 1、分析定位响应曲线 2、分析直线、圆弧、拐角轮廓加工误差产生原因及解决对策 1、学生了解进给轴运动调试的工作内容 2、能够进行机床伺服参数的设置 3、能够进行伺服参数的一般调整，以解决轮廓加工中的误差问题 16 开环系统的连接与调试（选择学习） 1、步进电动机的工作原理 2、开环系统的组成 1、能够进行开环系统的连接，理解接口信号 2、能够进行基本参数的设定 8 项目六 主轴控制系统的安装与连接 1、主轴异步电动机的工作原理与工作特性 2、主轴驱动系统的工作原理 3、主轴定向控制的实现方法 1、能够说出主轴电机与伺服电机不同的控制要求 2、能够进行主轴驱动系统的连线 3、能够进行基本参数的设置 4、能够进行主轴编码器的连接，了解其分辨率 16 项目七 用PLC实现辅助功能 1、数控机床PLC的控制对象 2、主轴、润滑、换刀等辅助功能的PLC控制方法 1、能够绘制PLC输入/输出接口图 2、能够读懂主轴、润滑、换刀等辅助功能的PLC梯形图 3、理解辅助功能的实现原理及PLC梯形图在故障诊断与维修中的作用 18 项目八 数控系统通信功能的应用 1、串行接口RS232的原理与接口 2、车间自动化形式DNC 1、能够进行通信终端参数的设置，并进行NC程序的输入与输出 2、能够说出DNC对数控系统的要求 14 项目九 数控机床控制技术应用综合实例 1、识读一台数控机床的电气原理图 2、调试过程 1、建立数控机床控制系统的总体概念 2、能够读懂数控机床电气原理图，理解数控系统在机床上的具体应用 3、了解未来工作岗位工作流程，为就业及职业规划指明方向 8 五、教学基本条件 （一） 课程对师资的要求 在具有合理知识结构和年龄结构的教师梯队基础上，双师型教师队伍要不断补充和扩大。 1、教师首先要具有强烈的敬业精神、友好的团队精神和开拓创新精神，不断研究和运用先进的职业教育理念和方法服务于课程开发。 2、要求教师具有丰富的工程实践经验（工程师），必须以车间和实验室为基地，进行基于工作过程的课程设计。 3、必须把握教师的角色作用，应强调学生学习的主体性。引导学生学会学习，成为学生困难的解决者、学生学习的协助者。 4、要求教师能运用各种教学方法与手段。必须了解学生的现状，因材施教，把握所授知识的重点和深度，引导学生运用电脑、网络、手机等新型学习工具，小组合作学习，自主学习。 5、教师应具备较高的英语水平，拓展学生开放式学习、自主学习的渠道。 （二） 课程对实验实训的要求 1、企业真实生产环境 寻求校企合作渠道，充分利用校内教学工厂，工学结合，在企业真实的生产情境中对学生进行职业从业资格（数控机床装调维修工）的传授，以真实产品的制造过程为载体，使学生有能力从容应对那些对职业、对生计以及对社会有意义的行动情境，实现零距离就业；同时，教学内容紧跟市场，确保先进性。 2、实验实训设备的开发和利用 应充分利用学院强大的硬件设施，根据企业典型工作任务，开发综合性和功能性实验项目，实现教学过程的实践性、开放性、职业性，培养能零距离上岗的学生。常州机电职业技术学院地处常州科教城，建有全国一流的数控技术培训基地，拥有数控加工实训中心和数控系统维修实验室（SIEMENS数控江苏培训中心），拥有数控设备和数控系统60多台套，配备世界名牌FANUC和SIEMENS数控系统。拥有多媒体教学设施和多种多媒体教学课件与录像。 3、实践工作手册的编制 运用产品说明书，从数控系统在实际生产中的应用出发，吸收机床厂数控系统的实际应用成果，结合我院现有的数控设备资源，设计关于机床数控原理与应用的若干实验教学项目。其主要实验内容包括认识数控机床的机械结构、连接数控系统硬件、数控系统进给参数的设置、进给系统控制特性的调整、坐标轴的参考点与工件零点的设置、辅助功能的PLC实现、NC程序的输入与输出、数控系统的连接与调试等。 在每个实验中应对实验所涉及的理论知识作简要叙述和图解，以加深学生对实验内容及相关知识的理解，做到知其然，更知其所以然。 （三）教材编写的要求 本课程新教材的编写应考虑以下因素： 1、教学内容选取符合“数控设备应用与维护”专业岗位需求，能实现人才培养目标。 2、教材的组织基于行动体系，学习情境的设计符合人的认知规律和教学规律。 3、教材建设应立体化，包括相关理论教材、实践工作手册、多媒体课件、情境训练教材、英语教材等。 4、来源于成功的教学实践。 5、版面的设计应新颖、美观。 （四）教学过程管理与质量监控 1、应突出教师的主导地位，不仅要对学生进行业务指导，还要以高尚的师德、强烈的事业心和责任感做学生人生的榜样； 2、建立教学团队定期会议制度； 3、新教师应有实践计划和记录； 4、主带教师全部采取项目式教学，有详尽的授课教案和讲义，并将讲义分发给学生。各项目必须布置项目报告。 六、本课程与前后课程的联系 本课程的先修课程有《机床电气控制电路分析与PLC应用》、《数控机床操作与编程》等，后续课程主要是《数控机床故障诊断与维修》。另外，还必须学习《数控技术专业英语》课程。 七、课程实施建议 突破学科中心，任务驱动，注重“做”中“学”，以项目任务训练岗位能力。 宏观上采用引导文教学法，提出引导问题，通过核心问题的引导，学生学会自己分析引导文所给出的重要信息，自己制订工作计划，实施和检查。按六步法来做：资迅、决策、计划、实施、检查、评估。 微观上教学方法与手段主要有： 项目教学法：基于工作过程，任务引领 启发教学法：设置情境，问题探究 小组学习法：合作学习，成果共享 自主学习法：以电脑、网络作为学习工具，经历从信息收集、制定计划、实施到成果评价的完整的工作过程，完成情境训练任务 演讲汇报法：成果汇报，竞争提高，学生互评，教师点评 多媒体+实物展示+比拟教学法：降低学习难度 案例教学法：真实产品为载体 情境训练法：围绕学习主题，多种学习情境强化训练 双语教学法：拓展信息检索渠道 八、考核与评价 贯彻综合化考核原则，理论知识与实践技能考核相结合，单一能力与综合能力考核相结合，个别与群体考核相结合，全面考核学生的知识、能力和综合素质。考核分理论考核和过程考核。学生在企业顶岗实习的情况下，过程考核由企业师傅执行。 考核办法（参考）：如，平时10%，实验10%，大作业10%，期中20%，期末50% 过程考核表（参考）： 常州机电职业技术学院 数控机床装调维修工实习培训考核表 （ 年 月 ～ 年 月） 学生姓名： 实习成绩： 实习内容： 评价项目 观测点 满分值 评分 平均分 综合素质 能够遵守公司的各项规章制度，不做有损公司利益的事情 10 富有团队合作精神，服从组织安排，易于沟通 10 工作作风端正，对本职工作感兴趣，工作有条理 10 不断学习和创新，勤于思考，有正确的学习方法 10 吃苦耐劳，具备健康体魄 10 电器安装 能看懂电气图纸，熟悉各元器件作用和性能，熟悉数控系统组件连接 10 能按图纸正确安装各器件，牢固平稳，布线美观、合理，正确使用工具 10 独立思考，能分析和解决现场问题，具有应变能力 10 传动系统 正确安装联轴器和伺服电机，坦克链的安装确保全行程不干涉 10 正确安装主轴同步齿形带 10 独立思考，能分析和解决现场问题，具有应变能力 10 气动、润滑、冷却安装 能看懂图纸，理解气压回路、润滑系统工作原理，知道各电磁阀和开关的用途，了解管线布局，会调整压力、流量 10 独立思考，能分析和解决现场问题，具有应变能力 10 防护安装 读懂图纸，能按图纸正确有序安装机床防护，确保有良好的防护和防漏功能 10 正确安装导轨防护 10 独立思考，能分析和解决现场问题，具有应变能力 10 整机调试：电气部分 能看懂电气图纸，了解调试步骤 10 会使用万用表、钳形表等仪器 10 能进行机床外围控制电路调试 10 熟悉系统的界面和操作，能简单编程 10 能看懂PLC梯形图，理解系统接口信号含义 10 理解机床参数的含义，并能设置和调整 10 具备故障判断与排除能力 10 整机调试：机械部分 理解机械各部件的功能及原理 10 理解自动换刀动作和回参考点动作过程，能对换刀点、各轴参考点、行程极限点、气缸松刀行程等进行机械调整 10 理解各项精度的含义，能进行整机各项精度测量及调整 10 独立思考，能分析和解决现场问题，具有应变能力 10 考机与试切 读懂考机程序，编制试件程序 10 调试，切削 10 精度测量 10 独立思考，能分析和解决现场问题，具有应变能力 10 对学生实习情况的分析和今后改进建议： 总分 注：根据实习内容对相应的项目打分，总分为各项平均分之和除以项数。 九、教材及教学参考书 教材类别 教材名称 主编 出版社 出版时间 理论教材 《数控机床控制技术与系统》 王侃夫 机械工业出版社 2003年4月 实验教材 《“机床数控原理与系统”实验教学指导书》 汤彩萍 内部教材 2005年5月 实训教材 《SIEMENS 802C/Se数控系统培训教材》 刘建功 内部教材 2004年10月 辅助教材 《“数控机床控制系统安装与调试”学习情境训练库》 汤彩萍 内部教材 2008年6月 参考教材 《数控机床及故障诊断技术》 黄卫 机械工业出版社 2004年6月 《数控技术专业英语》 汤彩萍 电子工业出版社 2005年3月 FANUC系统说明书 SIEMENS系统说明书 北京FANUC公司网站 SIEMENS公司网站（中国） 哈斯数控（美国） 轻松数控网 十、有关说明 1、课程教学网站：http://jpkc.czmec.cn/ 2、本课程标准是“数控机床控制系统安装与调试”课程建设的指导性文件，提出了本课程的基本要求，各主讲教师应依据标准，发挥教学创造性，做出师本特色。 起草人：汤彩萍 制定单位：常州机电职业技术学院、常州创胜特尔数控技术有限公司、无锡桥联数控机床有限公司联合制订 起草时间：2008年8月