梁國勇

(天津工業(yè)職業(yè)學院，天津300400)

0 引言

數(shù)控機床因加工精度高、 效率高和靈活性高，在機械加工行業(yè)包括冶金行業(yè)得到廣泛的應用。 企業(yè)配備數(shù)控機床裝調(diào)維修人員將大大提高數(shù)控設(shè)備的使用效率。 數(shù)控機床裝調(diào)維修工是一個技術(shù)含量要求較高的工種， 它要求操作者能夠讀懂機械、電氣圖紙，具備數(shù)控機床裝配工藝知識，熟知數(shù)控機床精度檢測的方法，能夠診斷并排除數(shù)控機床的故障，同時具有質(zhì)量意識、安全操作意識。 隨著數(shù)控機床在企業(yè)中的廣泛使用，數(shù)控機床裝調(diào)維修工崗位需求越來越多。 而在企業(yè)中，培養(yǎng)一名成熟的數(shù)控機床裝調(diào)維修工需要至少五到十年的時間，這就大大降低了工作效率和生產(chǎn)效率。 如果在學校的教育中，能夠培養(yǎng)學生具備較全面的數(shù)控機床裝調(diào)維修技能，將縮短學生對崗位的適應期，更好地為社會服務(wù)。

2019 年政府工作報告中明確要求加快建設(shè)制造強國，正式提出“智能+”的重要戰(zhàn)略：深化大數(shù)據(jù)、人工智能等研發(fā)應用。 打造工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，拓展“智能+”，為制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級賦能。 這就意味著新一代的數(shù)控機床不在是簡單的“機床+電腦”，而是數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、人工智能與數(shù)控機床深度融合的“智能+機床”， 由此對數(shù)控機床裝調(diào)維修人才提出了更高的要求。 本文通過融合信息技術(shù)，對《數(shù)控機床裝調(diào)與維修》課程進行深入的改革，有效地促進了學生對知識技能的掌握。

1 基于能力提升的教學設(shè)計

1.1 《數(shù)控機床裝調(diào)與維修》課程主要內(nèi)容

《數(shù)控機床裝調(diào)與維修》是我院數(shù)控技術(shù)專業(yè)的核心課程，專業(yè)的綜合能力要求較高，包括數(shù)控機床機械部件裝配與調(diào)整， 數(shù)控機床電氣裝調(diào)，數(shù)控機床機電聯(lián)調(diào)，數(shù)控機床故障診斷與維修四部分內(nèi)容。

在數(shù)控機床機械部件裝配與調(diào)整模塊，學生需要掌握零件圖試讀、公差配合與技術(shù)測量、材料及其性能、工量刀具等機械加工基礎(chǔ)知識，數(shù)控機床的基本組成、主要機械結(jié)構(gòu)、數(shù)控原理及系統(tǒng)等數(shù)控機床基本知識。 在數(shù)控機床電氣裝調(diào)模塊，學生需要掌握電路原理、電氣元器件特點及功能、伺服系統(tǒng)、PLC 技術(shù)等數(shù)控機床電氣知識。在數(shù)控機床機電聯(lián)調(diào)模塊，學生需要掌握常用的裝配方法、機床調(diào)試方法、機床參數(shù)設(shè)置與修改等數(shù)控裝調(diào)與調(diào)試的技能；熟悉常用的檢測設(shè)備及方法，機床性能評價等數(shù)控機床的性能與精度檢驗。 在數(shù)控機床故障診斷與維修模塊，學生需要掌握常用的故障診斷方法、機床的機械維護與電氣維護方法等數(shù)控機床的故障診斷與維修知識。 另外學生還應了解高速切削、精密加工、快速成型等新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備等內(nèi)容；具備安全文明生產(chǎn)與環(huán)境保護知識、職業(yè)道德基本知識。

專業(yè)課程前期開設(shè)《機械制圖與CAD》、《公差配合與測量》、《機械制造工藝與實施》、《電工與電子技術(shù)》、《數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)》、《數(shù)控機床電氣控制技術(shù)》等課程，讓學生具備專業(yè)基本能力，在《數(shù)控機床裝調(diào)與維修》課程中，結(jié)合企業(yè)實際生產(chǎn)案例，培養(yǎng)學生合理應用先進技術(shù)、軟件、儀器設(shè)備，掌握數(shù)控機床維修人才綜合知識和技能，具備安全文明生產(chǎn)的職業(yè)規(guī)范。

1.2 《數(shù)控機床裝調(diào)與維修》課程教學設(shè)計

在《數(shù)控機床裝調(diào)與維修》課程教學設(shè)計中，對四個模塊采用情境教學，模擬企業(yè)操作規(guī)范，選用典型數(shù)控機床分別進行機械裝調(diào)、電氣裝調(diào)、機電聯(lián)調(diào)和故障診斷。 充分應用數(shù)控機床裝調(diào)維修軟件、視頻、圖片等信息技術(shù)手段，讓學生對數(shù)控機床主軸箱、滾珠絲杠、刀架、尾座、十字滑臺等典型部件進行機械裝調(diào)，學習數(shù)控機床數(shù)控系統(tǒng)、伺服進給系統(tǒng)、主軸系統(tǒng)、輔助裝置的電氣連接，數(shù)控機床基本參數(shù)的設(shè)定、進給系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定和參數(shù)的備份；PMC 梯形圖的修改， 根據(jù)梯形圖進行數(shù)控機床的故障診斷；正確處理主軸拉不緊刀具故障、主軸旋轉(zhuǎn)時有異響故障、鉆孔時X 向尺寸不準故障和機床運動時X 軸有異響故障； 系統(tǒng)開機急停故障診斷；伺服軸跟蹤誤差過大報警故障診斷；車螺紋亂牙、節(jié)距不準故障等。 具體如表1 所示。

表1 《數(shù)控機床裝調(diào)與維修》課程教學設(shè)計

2 基于能力提升的課堂教學

在《數(shù)控機床裝調(diào)與維修》課題教學中，采用咨詢、決策、計劃、實施、檢測與評估、總結(jié)與提高六步教學法。 以下主軸拉不緊刀具為例展示課堂教學。

(1)咨詢 采用企業(yè)實際案例將問題引出。 大連機床廠生產(chǎn)的VDF850 加工中心，數(shù)控系統(tǒng)FANUC 0i MC，在換刀過程中，出現(xiàn)主軸拉不緊刀具，經(jīng)常掉刀的情況，要求分析故障原因，完成故障排除。

(2)決策 首先分析完成該任務(wù)所需的條件：數(shù)控機床維修軟件、教師講授/演示指導、訓練項目相關(guān)資訊等。 第二分析所需要的知識與技能，需要掌握數(shù)控機床主軸箱結(jié)構(gòu)；了解拆卸工具的結(jié)構(gòu)原理并正確使用；能夠根據(jù)故障現(xiàn)象，合理判斷故障原因，掌握故障排除方法；準確做好相應的記錄。 最后用問題引導法解決知識問題，操作演示法指導學生的技能訓練， 訓練學生查閱數(shù)控機床的使用說明書，收集資料、并分析與整理。

表2 工作日志

表3 任務(wù)一評價表

(3)計劃 教師對相關(guān)知識進行引導和講授45分鐘； 教師操作演示30 分鐘； 學生操作與訓練45分鐘；學生操作/演示與評估10 分鐘；提問與討論5分鐘。

(4)實施 實施過程中，要求安全、有序、高效、規(guī)范、整潔地完成操作與訓練。 指導教師引導學生操作規(guī)范，分組實施，團隊合作；儀器及設(shè)備的操作與管理有序、到位。 完成對故障現(xiàn)象、維修過程、維修結(jié)果工作日志的記錄，如表2 所示。 主軸拉不緊刀具故障排除具體操作：

①檢查打刀缸動作是否正確，是否主軸拉不緊刀具， 掉刀。 機床通電， 在MDI 方式下， 輸入T3 M06；點擊循環(huán)啟動，觀察到主軸拉不緊刀具，出現(xiàn)掉刀的現(xiàn)象。

②經(jīng)檢查打刀缸動作正確，然后修理零件。 鼠標點擊打刀缸，出現(xiàn)修理零件界面，進行故障零件的排除。

③由此判斷電氣控制部分無故障，進行逐步排查。 依次檢查帶輪緊固螺母，帶輪螺母，帶輪隔圈、帶輪、后軸承防松螺母，后軸承擋圈、后端蓋、后軸承、襯套、端面鍵、前端蓋、主軸箱體、前軸承防松螺母、前軸承擋圈、前軸承、主軸、蝶形彈簧固定螺母、圓套、蝶形彈簧。

④判斷很可能出在蝶形彈簧或拉桿。

⑤卸主軸和拉桿連接；拆到蝶形彈簧處，發(fā)現(xiàn)蝶形彈簧破損嚴重，可斷定是蝶形彈簧引起的故障。

⑥更換蝶形彈簧。

⑦進行換刀測試。

⑧故障排除成功，完成檢測。

(5) 檢查與評估 教師針對學生的組織的有序性與有效性、團隊精神，安全操作、規(guī)范操作的掌握程度與熟練程度，操作環(huán)節(jié)的整潔程度，儀器和設(shè)備使用后的歸位情況進行檢查和評估。 評價表如表3 所示，重點考核學生溝通表達交流、記錄情況、安全文明生產(chǎn)、完成時間、合作與創(chuàng)新性方面的內(nèi)容。

(6)總結(jié)與提高 學生通過項目的訓練，應該能正確回答所有的思考題，會進行數(shù)控機床相關(guān)資料的查詢， 對訓練項目的安排提出合理化的改進建議。 教師則通過對學生的指導與訓練效果的評估，結(jié)合學生學習過程中存在的問題及學生提出的建議，重新審視訓練項目安排與組織的合理性、訓練內(nèi)容的全面性、指導與演示的相關(guān)、學生的掌握程度等內(nèi)容，改進訓練內(nèi)容、組織與安排、考核評估指標等內(nèi)容， 為下次教學安排與組織實施提供反饋，以達到最佳教學效果。

3 課程改革效果

通過對《數(shù)控機床裝調(diào)與維修》課程教學設(shè)計、課堂教學革新，采用企業(yè)真實案例教學，重新激發(fā)了學生學習的積極性和主動性，讓學生在真正上崗前就接受到職業(yè)現(xiàn)場的學習和鍛煉，就業(yè)后會更快地適應工作崗位。 同時在課堂教學中，培養(yǎng)了學生很強的責任感，在項目訓練時，主動承擔并能相互合作，具備了目標管理和時間管理的能力，小組學習時，取長補短，充分鍛煉了學生的溝通表達能力、團隊協(xié)作能力，在故障的診斷與排除時，學生能創(chuàng)新性地提出更合理的建議，這些都讓學生具備了較高的職業(yè)能力。