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1、数控技术专业数控机床电气控制课 程 标 准重庆工业职业技术学院二九年五月制定人员：张光跃 重庆工业职业技术学院机械学院 教 授姜秀华 重庆工业职业技术学院机械学院 副教授张新亮 重庆工业职业技术学院机械学院 讲 师陈 剑 重庆机床集团公司 高级工程师刘学群 重庆第二机床厂 高级工程师袁 斌 重庆长安汽车集团公司 高级工程师执 笔 人：张光跃 审核部门：数控技术专业建设指导委员会 实施部门： 数控技术教研室批准部门： 教务处 数控机床电气控制课程标准课程代码：6课程类别：专业群核心课程课程学分：5计划课时：84适用专业：数控技术一、 课程概述（一） 制定依据本课程标准依据数控机床装调维修工国家职
2、业资格标准、数控技术专业人才培养方案及本课程在人才培养方案中的作用和地位来制定。（二）课程的性质与地位数控机床电气控制（CNC Machine tool electric control）是指数控机床内部涉及电气控制的内容，包括数控机床电源电器控制、主轴和进给伺服运动电气控制，刀架电气控制、面板电气控制、I/O接口电气控制以及数控机床电气系统的控制和调试等。数控机床电气控制课程以数控设备应用技术为背景，理论与实际并重，是数控技术专业、数控设备应用与维护专业及相关的机电一体化等专业培养工程技术人才必备的一门核心专业课程，该课程为后续课程数控机床的故障诊断和维修打下基础，是一门理论与实践结合很紧密
3、的课程。通过本课程的学习，使学生掌握数控机床电气系统的基本知识和基本的动手操作方法，并得到必要的实践技能的训练，为后续专业课程学习和学生的顶岗实习作前期准备。本课程与其它课程的关系如下表所示：序号前期课程名称为本课程支撑的主要能力1电工电子应用技术电工电器操作能力、机床电气能力2数控机床机械部件的装调数控机床结构及调试、数控机床工作原理3可编程控制器在数控机床中应用PLC在数控系统和机床之间的工作原理与控制序号后续课程名称需要本课程支撑的主要能力1数控机床联调数控机床电气控制基础2数控机床的故障诊断和维修数控机床的电源电气控制、主轴和进给伺服运动电气控制、刀架和控制面板电气控制及电气系统的连接
4、与调试。（三）课程设计思路1）课程内容设计 本专业人才培养目标提出的能力要求是：掌握数控机床的工作原理和结构知识，掌握主要数控系统的特点、CNC接口技术、PLC应用技术、电气参数设置和机电联调知识。具备数控机床的操作、手工编程和数控机床的机械和电气的调试和维护维修能力。根据专业人才培养目标和本课程在专业目标的地位，课程的设计提出了在完整的工作过程中学习，以获得所需的知识和能力。工作过程知识是根据职业岗位职责、工作任务、工作规范、工具、手段与对象结合，并指向目标的职业行动过程所需要的知识，工作过程知识实现了理论知识与实践知识的结合，注重对知识的应用和能力的培养。按工作过程知识构建课程的学习内容，
5、即按职业活动、岗位项目和具体的工作任务来组建学习内容，以具体的工作任务为圆心，凡是与工作过程任务有关的知识按圆周进行排列，纳入学习内容中，无关的知识尽量不讲，使课程的学习、内容构建从原来的学科体系 的“平行结构”向工作任务体系的“圆周结构”转变。为使学生能很好学习和掌握本课程的知识和技能，我们结合职业教育特点和重庆地区数控设备构成和应用情况，选用典型的数控机床作为学习载体，按照数控机床电气控制的要求将数控机床的电气控制课程的学习领域分解为七个学习模块，每个学习模块选择一个到三个独立的工作任务，学生学习完这七个学习模块，就能基本掌握对数控机床电气连接与调试，达到教学的要求。在工作任务学习模块中，
6、基础知识以“必需和够用”为度，重点突出数控机床的电气控制应用方面的知识，力求简单实用。2）教学过程设计 遵循以学生为学习的主体，教师为辅的原则来进行教学设计，主要包括以下方面： （1）理解知识：要求掌握和理解数控机床电气控制的原理，伺服驱动控制的理论基础，数控系统的组成和可编程控制器的应用等知识，通过数控综合实训设备和各种机床电器设备为典型例子来讲授，并善于把抽象的理论具体化、形象化，再辅助先进的多媒体教学课件、动画技术，使学生在轻松和愉快的氛围下就把所学的内容理解和接受。 （2）实训操作：通过学生亲自动手，组装数控系统、I/O接口电路、设置机床参数、步进电机调试、变频调速系统的调试、PLC在
7、机床中的控制等实训项目，进一步加深对数控机床电气原理和电路组成的理解。（3）综合实训：课程中分组安排学生对典型的数控系统进行连接和调试，设计多个具有实用背景的任务让学生完成。各组可以自行设计控制电路，提出不同的方案，用不同的方法实现。通过实用任务的训练，培养学生的实际动手能力和职业能力。 （4）总结提炼：教师对每一典型工作任务的实施进行总结和提炼，提出反馈建议，让学生自己发现问题和提出解决的措施，帮助同学们不断提高工作能力。 3） 教学方法设计 （1）现场教学 将实际的工作环境融入课堂中，使学生的学习更直观，更易于理解。现场教学包含二个方面，一是直接到实训现场上课，让学生针对数控机床电气的实际
8、问题进行学习，提出解决办法；二是有些数控机床生产厂家不让学生看的，老师到现场与技术人员一道分析和解决问题，并将工作任务录相，回校制作成多媒体的课件，再结合实际进行学习。现场教学方法使学生亲临实景，容易掌握知识要点、提升工作的技能和职业素养。（2）任务式教学 数控机床电气控制是一门较为综合的技术课程，关键是运用好专业理论来解决实际的问题。老师上课时可给出一个小的项目，描述出现场的具体情况，提出要解决的问题，让学生在一定的条件下，借助于其他人（包括教师和学习伙伴）的帮助，利用必要的学习资源，通过完成任务的方式获得的知识与技能。这种方式是以学生为中心，强调学生对知识的主动探索、主动发现、激发学生对所
9、学知识的兴趣。其优点：1.有利于发展学生的能力，包括发现问题的能力、制定计划的能力和解决问题的能力；2.教师的角色发生了变化，突出了解决问题的重要性，学生的注意力不再集中在教师身上，教师成了学生的学习合作者和教练；3.给学生们更多掌握和使用技术的机会，让学生在“做中学”，提高学习的兴趣和学习的主动性，体现出学生的首创精神；4.鼓励学生进行团队合作，提出问题，共同解决问题，并且促进竞争意识的形成；5.使学生能根据自身行动的反馈信息来形成对客观事物的认识和解决实际问题的方案，实现自我反馈；6.以网络为平台，为师生提供多种信息通道并实现协商学习、探究学习和个性化学习。（3）讨论式教学 在数控机床常用
10、电器的学习中，可采用讨论式教学方法。首先分成几个小组，一个小组一套机床电器，让同学动手拆装各种电器，在讨论和相互交流中认识各种机床电器，每个小组自己小结，说出各个电器的结构、作用、主要参数及选用的原则，最后教师进行评议。这种学习模式使学生在学习中不再只是教学的接受体，而是学习的主体，学习是一种重要的个体行动。（4）实训模块教学模式 数控机床电气控制要求实践和动手能力强，为配合理论教学，课程设置了各个模块的实训内容：模块1数控机床电源电路连接与调试实训；模块2数控机床主轴变频调速电气连接与调试实训；模块3数控机床伺服驱动系统电气连接及调试实训；模块4数控机床刀架控制与PLC参数设置实训；模块5数
11、控机床控制面板电气连接与调试实训模块6数控机床电气控制系统的连接与调试实训。（四）课程内容选取根据国家中、高级数控机床装调试维修工的职业能力标准，数控技术专业人才培养方案，同时参照“数控机床电气控制”所涉及的典型工作任务，按照岗位-任务-学习内容的工作过程来选择课程的学习内容。本课程选取典型数控机床的电气控制系统为载体，将数控机床电气系统的总体任务和目标分解为具体的学习模块，通过对各个模块任务的学习，达到典型工作任务所要求的知识和能力。1、课程内容选择的依据以能力为本位的培养目标，是课程内容选择和定位的方向。学习内容的选择指向 工作过程性知识， 主要解决“怎么做” 和 “怎么做的更好”的问题，
12、以工作过程为坐标系，选取与职业工作过程紧密相关的知识，实施“工作本位”，“工-学”结合的学习模式。数控机床电气控制课程内容的选取和内容的序化，要有利于学生通过课程学习，尽可能地获取与工作过程有关的经验和策略。2、课程内容选择的原则课程内容的选择遵循三个原则：（1）科学性原则（2）情境性原则（3）人本性原则科学性原则强调的是课程内容置于科学体系之中，它是以获得理论知识为目标；情境性原则强调的是课程内容置于行动体系之中，它是以获得经验知识和职业能力为目标，我们在课程学习内容的选取上以情境性原则为主，科学性原则为辅。人本性原则是实现教育根本目标的保证，无论是科学性原则获得理论知识，还是情境性原则获得
13、经验知识，都只有经过人本性原则的内化，才能转化为个体的能力。人本性原则就是要调动学生学和教师教的积极性，在教学中，发挥主观能动性。二、课程目标（一）总目标通过本课程学习，学生能够理解和掌握数控机床电气控制组成、基本环节、数控机床的驱动、数控装置的结构与原理、PLC可编程控制器的应用数控系统的连接及相关知识，并初步具备运用所掌握的知识对数控机床电气进行调试，以及对典型的数控系统进行连接和调试的能力。通过基于工作任务的学习活动和工学结合的实践模式，培养学生具有良好职业道德、专业技能水平、可持续发展能力，初步形成一定的学习能力和课程实践能力。培养学生诚实、守信、负责、善于沟通和合作的团队意识，提高学
14、生的职业能力，并通过理论、实训、实习相融合的教学方式，边讲边学、边学边做、做中学、学中做，把学生培养成为具有良好职业道德的高技能型人才。（二）分目标1、知识目标1）了解数控机床电气控制、数控系统组成的基本知识；2）具备数控机床电气控制电路的读识、分析能力；3）掌握数控机床的电源供给控制电路；4）掌握数控机床的主轴电气控制、主轴变频器的使用与调试；5）掌握数控机床的进给电气控制、伺服驱动的使用与调试；6）熟悉数控机床位置与速度控制的方法；7）数控系统的连接、调试等能力；8）熟悉数控机床的刀架电气控制与PLC控制；9）熟悉数控机床的面板电气电路与PLC控制；10）掌握数控机床电气系统的连接与调试。
15、2、 学生专业能力目标：1） 掌握数控机床电气控制和安装调试的一般方法； 2） 完成对数控机床电源电路的安装与调试；3） 掌握数控机床主轴电气连接，工作参数设置与调试；4） 能完成数控机床伺服进给电气连接、工作参数的设置与调试；5)掌握数控机床刀架电气连接和运行调试；6)完成对数控机床面板电气调试和参数的正确设置；7） 掌握数控机床电气系统的连接与调试；8）具备对数控机床电气控制进行总结、整理、归纳的书面表达及口头表达能力。3、方法能力和社会能力目标:1）培养学生发现问题和解决问题的能力； 2）具有良好的学习态度； 3）具有良好的交往与沟通表达能力； 4）具有团队合作精神； 5）具有正确的价值
16、观与评定事物的能力。4情感态度与价值观培养学生对专业课程学习的兴趣和对专业知识的探求精神；培养学生具备辩证思维的能力；培养学生具有热爱科学、实事求是的学风和创新意识、创新精神。让学生加强职业道德意识，增加对职业的热爱和敬业精神。下表是课程各学习模块的具体内容和学时：序号学习模块主要学习内容参考课时1数控机床电气控制概述1.数控机床电气控制对象、组成、分类2.发展趋势42数控机床电源电气控制1数控车床电源电气控制2数控铣床电源电气控制83数控主轴电气控制1主轴变频系统的连接2主轴变频器调速控制3主轴定向控制4主轴编码器控制164数控机床进给电气控制1.步进电动机进给电气控制2.交流电动机进给电气
17、控制165数控机床刀架电气控制1自动转位刀架与数控系统连接2手动换刀的控制3自动换刀的控制86数控机床面板控制1控制面板与数控装置连接2面板控制键动作的控制3. 面板控制的I/O接口控制127数控机床电气控制系统连接与调试1数控机床各部分的电气连接2主要部件与数控装置的电气连接与调试16机动课时2考核课时2总计845课程教学内容与学时安排各个学习模块及内容安排如下：1）学习模块学习模块单元学习任务知识要求技能要求备注学习模块1数控机床电气控制概述数控机床电气组成、分类、控制对象、发展趋势数控机床各个电气部件名称、作用学习模块2数控机床电源电气控制任务一:数控车床电源电气控制任务二：数控铣床电源
18、电气控制数控机床强电电路构成，各种基本电器介绍、伺服变压器；机床电源电路的构成、电源变压器、开关电源。接触器、继电器结构、参数、与机床各单元的连接；电源电路的组装、与机床各单元的连接。学习模块3数控机床主轴电气控制任务一：变频器结构及工作原理；任务二：主轴变频调速控制；任务三：数控机床主轴的其他电气控制变频器介绍、结构、接线端子功能，与电源、数控装置及电动机的连接；变频器调速参数的设置、主轴的启停、速度控制、PLC控制主轴定向控制的实现，PLC梯形图；主轴编码器及其应用。数控机床主轴变频器的连接；变频器调速参数的设置；主轴定向控制的调试；主轴编码器安装与调试。学习模块4数控机床进给电气控制任务
19、一：步进电动机进给电气控制任务二：交流电动机进给电气控制步进电机工作原理、与控制系统、驱动器的连接；步进电机工作参数的设置、位置和速度控制。步进电机的结构、系统的连接；步进电机运行参数的设置。数控系统、驱动器、交流电机的连接；驱动器结构、简单原理、各个接线端子、参数；速度控制过程、参数设置与调试；位置控制过程，位置检测、参数设置与调试。交流伺服进给驱动系统的连接；交流变频器的参数设置；速度控制的参数设置；位置控制参数设置、检测装置的安装与调试。学习模块5数控机床刀架电气控制任务一：自动转位刀架的电气控制任务二：数控机床刀架的I/O控制转位刀架的换刀过程、与数控装置的连接；手动换刀信号传递，刀具
20、的识别，PLC梯形图；I/O接口控制，自动换刀信号的控制过程，PLC梯形图。能连接刀架与数控装置；设置和调试刀具参数；设置和调试刀具参数，PLC梯形图。学习模块6数控机床面板控制任务一： 控制面板的电气结构及其功能任务二：控制面板与数控装置连接任务二：面板控制键动作的控制控制面板的结构与功能布置介绍、与CNC、PLC、机床强电柜连接；主控制面板与子控制面板；手动控制、自动控制、主轴正反转、回参考点等控制键的实现，信号通道。I/O地址的设计与实现。连接控制面板与数控装置、机床电柜主轴正、反转、停止控制过程的调试；简单PLC梯形图的编写。学习模块7数控机床电气系统连接任务一：数控机床电气系统的总体
21、组成任务二：HNC系统数控机床电气系统连接与调试任务三：FANUC0i系统数控机床电气系统连接与调试数控机床电气系统各部分功能及组成；数控装置组成、各I/O接口构成、功能；电源、主轴伺服、进给伺服、自动刀架等与数控装置的连接与调试; 刀架、面板及通信接口的连接与调试。系统的组成、各接口名称、主要参数数控装置与外部的连接。HNC系统数控机床电气系统连接与调试；FANUC0i系统数控机床电气系统连接与调试。2）实训项目模块1、数控机床电源电路连接与调试实训；1）接触器、继电器结构、参数调整；2）数控机床各单元的电源连接电路调整；模块2、数控机床主轴变频调速控制实训；1）变频器调速参数的设置；2）空
22、载下试运行电动机；3）测试交流变频电动机的稳速误差；模块3、数控机床进给伺服驱动系统连接及性能实训；1）步进电动机参数设置；2）位置检测的测量及补偿；模块4、数控机床刀架控制与PLC参数设置实训1）刀架PMC参数设置与调试；2）刀架电机正、反转电气控制的调试；模块5、数控机床控制面板电气控制；1）数控机床换刀控制面板电路调试；2）数控机床回参考点控制面板电路调试模块6、数控机床电气系统参数的设置与调试1）PMC系统参数的设置；2）坐标轴参数的设置；3）数控系统参数的设置与调试。四、实施建议（一）教材编写建议充分体现项目教学中任务驱动课程设计思想，以任务为载体实施教学，项目和任务选取要科学、符合
23、该门课程的工作逻辑、能形成工作任务系列，让学生在完成任务的过程中逐步提高职业能力，同时要考虑可操作性和可行性。教材内容要反映新技术、新工艺、文字表述符合自学的要求。1教材开发以生产制造业典型数控设备工作任务分析为基础，课程内容均来自工作任务模块的转换，建立以工作体系为基础的课程内容体系；2教材内容以具体化的工作项目或任务为载体，每个项目或任务都包括实践知识、理论知识、职业态度和情感等内容，是相对完整的一个工作系统；3在教材内容的“项目”或“任务”设置上，充分考虑学生的个性发展，保留学生的自主选择空间，兼顾学生的职业发展。4、教材应突出实用性，直观性和鲜活性，由简单到复杂，便于学生自学。每个模块
24、后应安排一定数量的复习与思考题。5、教材中的活动设计要具有明显的专业技术可操作性。 （二）教学方法建议在教学组织形式、教学方法与教学手段上要体现课程的特殊性，要强调校企合作教学、工学结合。1、应加强对学生实际职业能力的培养，强化案例教学或项目教学，注重以工作任务为导向型案例或项目激发学生学习热情，使学生在案例分析或项目活动中了解数控机床电气控制的工作领域与工作过程。2、实践课程教学设计，以学生小组为单元，根据每个小组的具体情况提出实践教学的基本要求，对于提前完成基本要求的小组可以进一步增加其他的实践动手能力培养，或根据学生自己的愿望开展一些实践项目。通过实践教学环节，使学生既对数控机床电气控制
25、形成一个整体概念，又对各个组成部分有较深入的认识。3、在教学过程中，要创设工作模块，同时应加大实践、实操的容量，紧密结合职业技能证书的考证，加强考证的实操项目的训练，提高学生的岗位适应能力。4、应注重专业案例的积累与开发，以多媒体、录像与光盘、网络教学资源、案例分析、在线答疑等方法提高学生解决问题与分析实际应用问题的专业技能。5、在教学过程中，要重视本专业领域新技术、新工艺、新设备发展趋势，贴近生产现场，为学生提供职业生涯发展的空间，努力培养学生参与社会实践的创新精神和职业能力。6、教学过程中教师应积极引导学生提升职业素养，提高职业道德。（三）教学评价建议：1）评价原则教学评价是指对指学生学业
26、评价。突出阶段评价、目标评价、理论与实践一体化评价。关注评价主体的多元性，体现各课程在评价上的特殊性。1、强调工作过程与模块评价，结合课堂提问、案例分析、讲解与操作，综合思考与练习、专业能力考核等手段，加强实践性教学环节的考核，并注重理解与分析能力的提高与培养。2、强调课程结束后综合评价，应用实例分析与理解、案例讲解与操作等手段，充分发挥学生的主动性和创造力，注重考核学生所拥有的综合职业能力及水平。2）评价建议“数控机床电气控制”课程学习成绩评定改革的基本思路是注重学习的过程，强调对学生学习过程的控制作用，用学习的过程成绩来代替期末考试，调动老师的教和学生学的积极性，将“试题”转变为“试能”，
27、达到使学生真正掌握知识和技能的目的，评价过程包括：先前能力认可 形成性鉴定 终结性鉴定 综合评价课程学习成绩可以由四项内容组成：理论笔试（30）+技能操作考试（40）+综合考试（20）+职业能力（10）=总成绩（100）。理论考试题目类型所占比重1. 基本题40；2. 综合题35。3. 计算题15；4、提高题10% （四）实训考核方案实训考核主要由综合能力、职业素养、技能掌握及敬业精神几个部分组成，各部分有不同的权重，考核的具体内容如表所示。优秀（85-100分）良好（70-85分）及格（60-70分）不及格（60分）综合能力25能全面完成综合实训任务,能灵活正确综合运用本专业的基础理论,分析
28、问题和解决问题的能力强,在方案设计或实施等某些方面有一定见解。（25-23分）能较好完成综合实训任务,能综合运用本专业所学知识，分析问题和解决问题的能力强。（22-18分）能基本完成综合实训任务,所学专业的基础理论知识基本掌握,具备基本分析问题和解决问题的能力（18-15分）不能完成综合实训任务。（1-15分）职业素养30技术资料完整、质量较高，考虑全面，论据充分。（30-26分）技术资料质量较好，结论正确，论据较充分（21-26分）技术资料质量合格，方案基本正确。（18-21分）技术资料有严重错误或漏洞。（1-18分）技能30操作技能好，方案正确，动手能力强。（30-26分）操作技能较好，方
29、案正确，数据比较可靠（21-26分）有一定操作技能好，方案基本正确。（18-21分）操作技能差。（1-18分）敬业精神15在综合实训中，勇于承担任务，完成工作量大（15-12分）在综合实训中，工作努力，较好完成工作（12-9分）在综合实训中，完成了一定工作量（9-7分）在综合实训中，工作不努力，有抄袭（7-1分）附注: 1.考试成绩按百分计；2.总成绩按百分制折算。（五）课程资源开发与利用包括相关教辅材料、实训指导手册、信息技术应用、工学结合案例、网络学习资源、在线学习、仿真软件、图片库、素材库、视频与音频资料等。根据课程目标、学生实际以及本课程的理论性和实践等特点，本课程的教学应该建设由文字
30、教材、CAI课件、实验指导上书、学习指导书、网络学习等多种媒体教学资源为一体的配套教材，全套教材各司其职，以文字教材为中心，多媒体教学课件、仿真软件，共同完成教学任务，达成教学目标。1注重实验实训指导书和实验实训标准的开发和应用。2常用课程资源的开发和利用挂图、幻灯片、投影片、录像带、视听光盘、多媒体软件、电子教案等，充分利用这些资源创设形象生动的工作模块，激发学生的学习，促进学生对知识的理解和掌握。建议加强常用课程资源的开发，建立多媒体课程资源的数据库，努力实现跨学校多媒体资源的共享，以提高资源利用效率。3校企合作开发实验实训课程资源。充分利用典型企业的资源，加强校企合作，建立校内、校外实训
31、基地，满足学生的实习实训需求，在此过程中进行实验实训课程资源的开发，同时为学生提供就业机会，开创就业渠道。4建立开放式实验实训中心，使之具备职业技能考核、实验实训、现场教学的功能，将教学与培训教材合一、教学与实训合一，满足高职学生综合职业能力培养的需求。（五）其它说明1在教学过程中，要求配备一定数量的兼职教师，以满足工学结合教学的需要；2强化校企合作，确保工学结合教学的顺利进行；3本课程适用于三年制高职数控技术，也适合于其他的相关专业群，课时的多少可以根据不同专业的要求进行调整；4为适应生产发展的需要，该课程标准使用2-3年后修订。五、课程管理（一）课程教学团队课程教学团队组成如下： 1.课程
32、负责人：张光跃2主讲教师：张光跃、姜秀华、张新亮、郭选明、蒋勇 何 勇（二） 责任 1、数控技术专业建设指导委员会把握课程发展方向2、教研室主任与课程负责人负责课程的整体建设、内容的调整、课程的持续发展； 2、专任教师负责课程的授课，专任教师与实训指导教师共同负责课程的实训指导。3、课程负责人负责监督课程的实施。 六、其它说明1、本课程适用于三年制高职数控技术专业。2、根据新技术发展，该课程标准使用2-3年后修订。课程教材：自编数控机床电气控制校本教材及相关的学习辅助资料。相关参考资料目录： 序号目录主编出版社1数控机床电气控制廖兆荣高等教育出版社2数控机床故障诊断与维修郑晓年华中科技大出版社出版3数控机床故障诊断与维修500例龚仲华机械工业出版社4数控机床调试维修与实践申晓东劳动社会保障出版社