天津2012年自考“数控机床故障诊断与维护”课程考试大纲.doc

天津市高等教育自学考试课程考试大纲
课程名称：数控机床故障诊断与维护 课程代号：4325
第一部分 课程性质与目标
一、课程性质与特点
数控机床故障诊断与维护是高等教育自学考试机械制造及自动化（数控方向）专业的一门专业课。本课程是一门综合性很强的技术科学，是在完成电工学、机械设计、机械制造工艺等相关专业基础课程与专业课程学习后开设的必修课程之一。
本课程重点学习数控机床故障诊断与维护的基本理论和技能。其中包括：数控机床故障诊断与维护的基本概念；数控机床机械结构、数控系统、主传动系统、进给伺服系统的故障诊断与维护方法；PMC编程与维护，以及典型故障的排除等有关知识和技能。
数控机床是现代制造业的关键生产设备，通过学习本课程，有益于学生快速诊断和排除数控机床故障，从而使数控机床的停机时间大大缩短，延长其平均无故障时间，充分发挥其应有的效益。
二、课程目标与基本要求
本课程的目标和任务是使学生通过本课程的自学和辅导考试，进行有关数控机床故障诊断与维护的基础理论、基本知识和数控机床故障诊断与维护的技能训练。使学生了解数控机床典型故障诊断及排除方法，以及数控机床的日常维护和保养。
课程基本要求如下：
1、掌握数控机床的安装调试、日常维护，数控机床故障诊断与维护的一般步骤。了解数控机床故障诊断与维护的意义。
2、学习数控机床的主传动、进给传动、自动换刀、回转工作台等机械结构的故障诊断与维护。掌握机械部件的精度调整，典型机械部件的拆装与维护。
3、了解FANUC或华中数控系统的结构，数控系统故障诊断及维修方法；掌握FANUC或华中数控系统的参数配置，故障诊断与维护、数据备份及恢复。
4、学习数控机床主传动系统的故障诊断与维护，了解高速电主轴、主轴准停、主轴与进给轴的关联控制，掌握FANUC或华中数控主轴驱动系统的故障诊断与维护。
5、学习数控机床进给伺服系统的故障诊断与维护，了解进给系统的分类、位置检测装置的故障诊断与维护，掌握FANUC或华中数控进给伺服驱动系统的参数设定、故障诊断与维护。
6、学习FANUC或华中数控的PLC技术，了解FANUC或华中数控的PLC结构，掌握PLC修改及备份方法。
7、学习有关数控机床故障诊断与维护典型实例，了解数控机床故障诊断与维护技术的一般方法。
三、与本专业其他课程的关系
本课程在机械制造及自动化（数控方向）专业的教学计划中被列为专业课，该课程同时涉及到机械学、机械制造学、电工学等学科的知识。本课程的学习有益于学生快速诊断和排除数控机床故障。
第二部分 考核内容与考核目标
第一章 绪论
一、学习目的与要求
通过本章的学习，掌握有关数控机床故障诊断与维护的基本概念，了解数控机床故障的分类，掌握数控机床的安装调试、日常维护、故障诊断与维修的一般步骤。
二、考核知识点与考核目标
（一）数控机床故障诊断与维护的概念（一般）
识记：数控机床故障诊断与维护的意义，衡量数控机床可靠性的指标，影响数控机床可靠性的因素，数控机床故障的分类。
（二）数控机床的安装调试（次重点）
理解：数控机床的安装调试的内容及注意事项。
（三）数控机床的日常维护（次重点）
理解：数控机床维护与保养的点检管理，数控系统的日常维护，数控机床维修常用工具，数控机床故障诊断与维修的常用仪表与仪器。
（四）数控机床故障诊断与维修的一般步骤（重点）
识记：故障诊断的基本原则。
理解：数控机床故障诊断与维护的一般步骤。

第二章 数控机床机械结构的故障诊断与维修
一、学习目的与要求
通过本章的学习，掌握数控机床机械结构的主要组成。理解数控机床的主传动系统、数控机床的进给传动系统的组成及常见故障的分析与维修。掌握自动换刀装置、回转工作台、数控机床的液压与气动装置的组成和工作原理，以及常见故障的分析与维修。
二、考核知识点与考核目标
（一）数控机床机械结构的主要组成。（重点）
识记：数控机床机械结构的主要组成。
（二）数控机床的主传动系统（次重点）
识记：主轴变速方式，主轴的材料和热处理，主轴的润滑与冷却。
理解：主轴端部的结构形式，主轴部件的支承。
主轴部件及主传动链的维护，主传动系统常见故障及排除方法。
（三）数控机床的进给传动系统（重点）
识记：导轨滑动副，滚动导轨的结构、安装和预紧，静压蜗杆—蜗轮条传动。
理解：滚珠丝杠螺母副的循环方式及其预紧和支承。
应用：进给传动系统常见故障诊断及维修。
（四）自动换刀装置（重点）
识记：排刀式刀架，一般转塔回转刀架，刀库的形式。
理解：经济型数控车床方刀架的结构及工作原理（重点）。
刀库、换刀机械手、加工中心自动换刀装置的常见故障分析与维修。
（五）回转工作台（次重点）
识记百万读：齿盘式分度工作台的结构及工作原理。
理解：数控回转运动工作台的结构及工作原理。
回转工作台的常见故障及梦轩阁排除方法。
（六）数控机床的液压与气动装置（重点）
识记：数控机床上典型的气压回路分析。
理解：数控机床上典型的液压回路分析。
应用：数控机床液压与气压回路常见故障及维修。

第三章 数控系统故障诊断与维修
一、学习目的与要求
通过本章的学习，了解FANUC数控系统或国产数控系统的结构、参数配置，掌握FANUC数控系统或国产数控系统的数据备份及恢复。
二、 考核知识点与考核目标
（一）概述（一般）
识记：数控系统的四种基本结构类型。
（二）FANUC数控系统（次重点）
识记：FANUC数控系统的概述、结构组成及参数配置。
应用：FANUC数控系统的数据备份及恢复。
（三）国产数控系统（次重点）
识记：国产数控系统的概述、结构组成及参数配置。
应用：国产数控系统的数据备份及恢复。
（四）数控系统故障诊断及维修方法（重点）
应用：各种数控系统故障诊断及维修方法。

第四章 数控机床主传动系统的故障诊断与维修
一、学习目的与要求：
通过本章的学习，了解高速电主轴的结构及冷却润滑技术，主轴与进给轴的关联控制。掌握主轴的准停功能，FANUC数控系统或华中数控系统的主轴驱动系统的故障诊断与维修。
二、考核知识点与考核目标
（一）概 述（次重点）
识记：数控机床对主轴控制的要求。
理解：主轴驱动装置的特点。
（二）高速电主轴（一般）
识记：高速电主轴的结构，高速精密轴承，电主轴的动平衡，刀具的夹紧。
理解：冷却润滑技术。
（三）主轴准停（重点）
识记：主轴准停的定义。
理解：机械准停，电气准停控制的优点及三种电气准停方式。
（四）FANUC或华中主轴驱动系统的故障诊断与维修（重点）
识记：FANUC主轴驱动系统概述，华中数控主轴驱动系统。
应用：FANUC和华中主轴驱动系统的故障诊断与维修。

第五章 数控机床进给伺服系统故障诊断与维修
一、学习目的与要求
通过本章的学习，理解何为开环位置伺服系统、半闭环位置伺服系统、全闭环位置伺服系统及混合闭环位置伺服系统，FANUC 进给伺服系统的分类及交流伺服系统连接，华中数控进给伺服系统概述。掌握FANUC进给系统的故障诊断与维修，FANUC伺服系统参数的设定，华中数控进给系统的故障诊断与维修，位置检测装置的故障诊断与维修。
二、考核知识点与考核目标
（一）概 述（一般）
理解：何为开环位置伺服系统、半闭环位置伺服系统、全闭环位置伺服系统及混合闭环位置伺服系统。
（二）FANUC进给系统的故障诊断与维修及伺服系统参数的设定（次重点）
识记：FANUC 进给伺服系统的分类。
理解：FANUC交流伺服系统连接。
FANUC 进给伺服系统的常见故障分析，伺服参数设定，伺服参数初始化。
（三）华中数控进给系统的故障诊断与维修（次重点）
识记：华中数控进给伺服系统概述，华中数控开环进给系统。
应用：华中数控交流伺服系统的故障诊断与维护。
（四）位置检测装置的故障诊断与维修（重点）
识记：位置检测装置的分类，常用位置检测元件。
理解：数控机床对位置检测装置的要求。
应用：检测器件的常见故障及维修。

第六章 数控机床PLC技术
一、学习目的与要求
通过本章的学习，了解PLC在数控机床中的应用。理解华中数控系统PLC技术。掌握FANUC系统PMC编程技术，PLC控制模块的故障诊断方法。
二、考核知识点与考核目标
（一）FANUC系统PMC编程技术（次重点）
识记：PMC程序执行顺序。
理解：PMC编址，PMC基本指令，PMC功能指令，数控机床PMC屏幕画面功能。
应用：使用LADDER软件编辑数控机床梯形图。
（二）华中数控系统PLC技术（次重点）
识记：华中数控PLC的软件结构及运行原理。
理解：华中数控PLC的结构。
应用：华中数控PLC程序的编写及其编译，华中数控PLC程序的安装，车床标准PLC系统的编译。
（三）PLC控制模块的故障诊断方法（次重点）
理解：PLC故障的表现形式。
应用：PLC控制模块的故障诊断方法与实例。

第七章 数控机床故障诊断与维修实例
一、学习目的与要求
通过本章的学习，掌握一些数控机床机械结构、数控系统、进给伺服系统、PLC故障诊断与维修实例。
二、考核知识点与考核目标
应用：数控机床机械结构故障诊断及维修实例，数控系统故障诊断与维修实例，进给伺服系统故障诊断与维修实例，PLC故障诊断与维修实例。
第三部分 实践环节
实践一 数控机床几何精度的检测

一、实验目的：
1．了解ISO、GB标准中常见的数控车床几何精度及加工精度检测项目标准数据。
2．了解进行数控车床几何精度检测、加工精度检测常用的工具及其使用方法。
3．掌握数控车床几何精度、加工精度检测方法。
二、实验内容
1．机床调平。
2．常见几何精度检测。
3．常见加工精度检测。

实践二 FANUC 0i C/0i mate C数控系统的基本连接
一、实验目的
1．了解数控系统的各基本单元。
2．了解数控系统的硬件连接。
二、实验内容
1．系统电源的连接
2．系统与外围设备的连接。
3．系统与主轴变频器的连接。
4．系统与伺服放大器的连接。
5．实验台上电路的连接。
6．系统的通电。

实践三 机床参数的设置
一、实验目的
1．了解机床参数在数控机床调试中的应用。
二、实验内容
1．显示参数。
2．用MDI设定参数。
3．基本功能参数的设置。

实践四 机床主轴及主轴编码器的安装与故障诊断
一、实验目的：
1．使学生了解机床主轴的工作原理以及主轴编码器的相关知识。
2．相关故障的分析方法与解决办法。
二、实验内容
1．验证主轴编码器与主轴转速之间的关系。
2．了解数控系统通过主轴编码器识别主轴旋转方向的原理。
3．了解与主轴编码器有关的数控加工。
4．利用拨码开关，设置主轴编码器硬件故障。

实践五 伺服驱动单元的调试和故障诊断

一、实验目的：
1．了解伺服驱动单元的调试过程。
2．掌握伺服驱动单元的故障排除方法。
二、实验内容
1．伺服驱动单元的正常调试过程。
2．伺服参数设置异常实验。
3．伺服串行总线故障的实验。

实践六 PLC编程练习实验

一、实验目的：
1．掌握FANUC PMC-SA1编程语言。
2．培养学员的PLC编程能力及综合逻辑分析能力。
二、实验内容
1．编一PLC程序，使用实验台上与输入信号相对应的拨动开关和与输出信号相对应的发光二极管呈一一对应关系。
2．通过CRT/MDI上的按键，以梯形图形式把上面的程序输入系统。
3．在实验台上验证所编程序的正确性。

第四部分 有关说明与实施要求
一、考核的能力层次表述
本大纲在考核目标中按着“识记”、“理解”、“应用”等三个能力层次规定考生应达到的能力层次要求，各能力层次为递进等级关系，后者必须建立在前者的基础上，其含义是：
识记：能知道有关的名词、概念、知识的含义，并能正确认识和表述。
理解：在了解的基础上，能全面把握基本概念、基本原理、基本方法与技能，并把握上述内容的区别和联系。
应用：在理解的基础上，能运用基本概念、基本原理、基本方法与技能，分析和解决有关的理论和实际问题，并能够运用多个知识点进行综合分析，解决问题。

二、教材
指定教材：《数控机床故障诊断与维修》，邓三鹏主编，机械工业出版社，2009年8月第一版。
参考教材：《现代数控机床故障诊断与维修》，邓三鹏主编，国防工业出版社，2009年7月第一版。

三、自学方法指导
1、在开始学习指导教材每一章之前，应先阅读大纲中有关这一章考核知识点及对知识点的能力层次要求和考核目标，使阅读教材有的放矢。
2、阅读教材时，要仔细阅读逐字逐句推敲，深刻理解基本概念，基本理论，牢固把握基本方法与技能。
3、自学过程中坚持作好读书笔记，做到有归纳，有总结，有理解。自学过程中除了勤于思考外，还要勤于提问，勤于请教，勿死记硬背，生搬硬套，急于求成。要注意所学内容纵向和横向的关系。

四、对社会助学的要求
1、应熟知考试大纲对课程提出的目标总要求和各章掌握的知识点。
2、应熟知各知识点要求达到的能力层次，并深刻体会与各知识点的考核目标。
3、辅导时应注意指导考生加强本学科研究方法的训练，加强考生自学能力、观察和思维能力、分析解决问题能力及创新意识的培养。
4、辅导时应以考试大纲为准，指定教材为基础，避免随意超纲。
5、辅导时协助考生理解知识点的能力层次，不可将试题难易与能力层次直接挂钩。
6、辅导时应突出重点，对学生要启发引导，不可让学生死记硬背。
7、辅导时应要求学生刻苦学习，钻研教材，独立思考，勤于提问。
8、助学学时：本课程共4学分，建议总课时72学时，其中助学课时分配如下：
章 次
内 容
学 时
第一章
绪论
3
第二章
数控机床机械结构的故障诊断与维修
10
第三章
数控系统故障诊断与维修
7
第四章
数控机床主传动系统的故障诊断与维修
7
第五章
数控机床进给伺服系统故障诊断与维修
7
第六章
数控机床PLC技术
7
第七章
数控机床故障诊断与维修实例
7
实验一
数控机床几何精度的检测
4
实验二
FANUC 0i C/0i mate C数控系统的基本连接
4
实验三
数控机床参数的设置
4
实验四
机床主轴及主轴编码器的安装与故障诊断
4
实验五
伺服驱动单元的调试和故障诊断
4
实验六
PLC编程练习实验
4
总 计
72

五、关于命题考试的若干规定
1、本课程采用实际操作或软件仿真操作的考核方式。
2、本大纲各章所提到的考核内容和考核目标都是考试内容。试题覆盖到章，适当突出重点，试题内容不超纲。
3、试卷中试题比例一般为识记占10%、理解占25%、应用占65%。
4、反映不同难易度的试题分数比例一般为易占20%、较易占30%、较难占30%、难占20%。
5、每份试卷中各类考核点所占比例约为重点65%、次重点占25%、一般占10%。
6、考核时间180分钟，采用百分制评分，60分及格。