首先，课程的性质和目的。

(a)课程的性质、地位和任务。

数控系统维护与调试是“数控技术”专业(独立本科)的一门专业基础课。本课程从数控机床各部件的工作原理和结构特点出发，详细分析了数控机床故障诊断与维修的基本方法，通过典型案例的故障分析，引导学生了解故障诊断与维修的基本方法。

(2)基本要求和要点。

1.了解和理解数控机床和数控系统调试和维护的基本方法和操作规范；

2.了解和掌握典型数控系统的参数设置；

3.了解伺服系统、主轴和进给的调整；

4.了解和掌握机床电气和可编程控制器的工作原理和调整；

5.理解和掌握机床工程图纸，熟悉国家标准和相关基本规定；

6.理解并掌握数控系统手册和用户手册的阅读。

本课程重点介绍典型数控系统的原理、参数设置、PLC编程和接口、伺服和主轴的调整以及数控机床常见故障的查找和维修方法。通过本课程的学习，考生可以建立数控机床故障诊断与维修的基本思路和原则。在了解常用数控机床、数控系统、数控伺服系统、数控机床检测系统的结构，以及机床电气和可编程控制器的工作原理的基础上，通过分析常见故障的特点和原因，掌握了数控机床故障诊断所必需的理论知识，初步学会了用数控机床中常用的检测技术和方法来分析故障现象和定位故障，从而提高数控机床的设备管理和维护、诊断和故障排除能力。

(c)相关课程的链接。

考生学习本课程时应具备机床数控原理与技术、数控机床、工厂电气控制、PLC技术等基础知识。

二是课程内容和考核要求。

第一章是数控机床故障诊断与维修的基本概念。

(一)学习目标和要求。

本章的要求是:了解数控机床的组成和特点，数控机床故障诊断和维修的意义和数量。

控制机床故障诊断的内容、故障分类及特点。了解和掌握机床故障诊断的常用方法；数控机床的安装、调试和验收。通过本章的学习，要求考生了解数控机床故障诊断的基本概念。

(二)课程的主要内容。

第一节数控机床故障诊断与维修的意义。

数控机床维修的意义和数控机床故障诊断与维修的基本要求。

第二节，数控机床的基本结构、故障类型及特点。

数控装置的自诊断功能，数控机床的基本结构，故障的类型和特点。

第三节，数控机床故障诊断与维修的基本方法。

数控机床使用的基本条件，调试数控机床的基本方法和手段，数控机床故障的一般分析方法。

第四节数控机床的安装、调试、验收和维护。

数控机床的安装、调试和验收；数控机床的日常维护。

(三)知识点的考核。

1.数控机床故障诊断的意义；

2.数控机床的基本结构，数控机床故障的类型和特点；

3.数控机床的安装、调试和验收方法，以及数控机床的日常维护。

(4)评估要求。

1.数控机床故障诊断与维修的意义要求达到“背”和“懂”的程度；

2.要求数控机床的基本结构、故障类型和特点达到“简单适用”的水平；

3.数控机床故障诊断与维修的基本方法要求达到“简单适用”的水平；

4.数控机床的安装、调试、验收和维护应达到“简单适用”的水平。

第二章数控系统的维护与故障诊断。

(一)学习目标和要求。

本章要求:了解典型数控系统的结构、工作原理和功能，了解和掌握数控系统的自诊断功能。通过本章的学习，要求考生充分了解数控系统的基本组成、功能和特点，以便很好地利用数控系统，并对其进行维护和管理。了解典型数控系统的自诊断功能，为数控机床故障诊断提供技术支持。

(二)课程的主要内容。

第一部分是数控系统的结构和工作原理。

系统的基本组成、内存结构、数据的内部备份和数据的外部备份。

第二节常用数控系统介绍。

FANUC系统、西门子系统、参数、报警、故障分析、处理和恢复。

第三节调试数控系统的基本参数。

驱动器参数配置、PLC应用程序调试、机械传动系数参数匹配、速度参数设定参考点相关参数误差补偿。

第五节数控系统的日常维护。

调试前的准备、数控系统的初始上电、数控系统的保护等级和日常维护。

(三)知识点的考核。

1.数控系统的结构和工作原理；

2.参数、报警、故障分析、处理和恢复2项。FANUC或西门子系统；

3.数控系统的维护和保养方法。

(4)评估要求。

1.要求数控系统的结构和工作原理达到“背”和“懂”的水平；

2.常用数控系统简介，要求达到“简单应用”的水平；

3.数控系统基本参数的调试要求达到“简单适用”的水平。

第三章伺服系统故障分析与维护。

(一)学习目标和要求。

本章的要求是:了解伺服系统的结构、工作原理和功能；了解步进驱动系统、DC驱动系统和交流驱动系统；了解开环控制系统和闭环控制系统；了解数控机床的主轴驱动系统和进给驱动系统；了解和掌握数控机床常用位置检测元件的功能和工作原理。通过本章的学习，要求考生了解数控机床伺服系统的结构、工作原理和自诊断功能。

(二)课程的主要内容。

第一节伺服系统概述。

步进系统和步进电机的矩频特性、DC伺服系统和交流伺服系统、开环驱动系统、半闭环伺服系统和闭环伺服系统、驱动器定位参数和坐标控制使能参数。

第二节主轴伺服系统故障分析与维护。

普通变频器主轴伺服系统常见故障的分析与排除。

第三节进给伺服系统的故障分析与维护。

FANUC或西门子进给伺服系统，进给伺服系统调试，常见故障诊断及维修实例。

第四节位置检测系统的故障分析与维护。

常见位置检测元件及故障分析。

(三)知识点的考核。

1.伺服系统的基本结构、工作原理及故障分析；

2.开环控制系统和闭环控制系统的基本组成部分；

3.数控机床的主轴驱动系统和进给驱动系统；

4.常见位置检测元件的结构和工作原理。

(4)评估要求。

1.伺服系统概述。要求达到“背”和“懂”的水平。

2.主轴伺服系统的故障分析和维护应达到“简单适用”的水平。

3.进给伺服系统的故障分析和维护应达到“简单适用”的水平。

4.位置检测系统的故障分析和维护应达到“简单应用”的水平。

第四章数控机床机械结构的故障诊断与维修。

(一)学习目标和要求。

本章要求是:了解数控机床的机械结构和调整；了解和理解主轴部件和滚珠丝杠。

螺母副和导轨副；了解和理解机械故障诊断技术，如自动换刀装置和液压气动传动系统。通过本章的学习，要求考生了解数控机床中各种传动部件的工作原理，初步了解机械故障诊断的一般技术。

(二)课程的主要内容。

第一节数控机床机械结构概述。

数控机床机械结构的基本组成和主要特点。

第二节数控机床机械故障诊断方法。

机械故障及其分类，机械故障诊断的基本环节，数控机床的机械故障诊断方法。

第三节主传动系统和主轴部件的故障诊断与维修。

主轴部件、主传动系统特点及一般调试方法。

第四节、进给传动机构故障诊断与维修。

同步齿形带、联轴器和滚珠丝杠螺母副的特点及维护。

第五节导轨副的故障诊断与维护。

塑料滑动导轨和滚动导轨的特点及维护。

第6节液压和气动系统的故障诊断和维护。

液压系统和气动系统的基本工作原理、故障分析和调试。

第七节刀库和自动换刀装置的故障分析与排除。

刀库结构和自动换刀装置的故障分析与调试。

(三)知识点的考核。

1.数控机床的机械结构；

2.主轴部件和主轴调试的一般方法；

3.滚珠丝杠螺母副和导轨副的调试方法；

4.自动换刀装置、液压气动传动系统等机械故障诊断技术。

(4)评估要求。

1.数控机床机械结构概述，要求达到“背”和“懂”的水平；

2.数控机床的机械故障诊断方法要达到“理解”和“简单应用”的水平；

3.主传动系统和主轴部件的故障诊断和维护应达到“简单适用”的水平；

4.进给传动机构的故障诊断和维护应达到“简单适用”的水平；

5.导轨副的故障诊断和维护应达到“简单适用”的水平；

6.液压和气动系统的故障诊断和维护应达到“简单适用”的水平；

7.刀库和自动换刀装置的故障分析和排除应达到“简单适用”的水平。

第五章机床电气及可编程控制器的故障分析与维护。

(一)学习目标和要求。

本章要求是:了解和掌握机床电气和机床可编程控制器的工作原理。

机器可编程控制器在数控机床中的重要作用。通过本章的学习，要求考生利用机床可编程控制器的诊断功能，分析机床、伺服系统、机床电气和检测系统引起的故障。

(二)课程的主要内容。

第一节机床可编程控制器介绍。

介绍机床可编程控制器，可编程控制的输入输出部件。

第二节数控机床可编程控制器的故障诊断。

数控机床可编程控制器故障的表现形式及数控机床可编程控制器的故障诊断方法。

第三节机床电气维护与故障诊断。

电源与故障诊断、外围电路与故障诊断、通过电气原理图进行机床电气故障诊断、不可重复故障诊断、不可恢复故障诊断、数控机床抗干扰技术。

(三)知识点的考核。

1.机床的可编程输入和输出元件；

2.机床可编程控制器的结构和工作原理，梯形图地址，梯形图功能说明；

3.数控机床可编程控制器的故障表现及故障诊断方法:

4.数控机床电气原理图；

5.机床电气维护与故障诊断，数控机床抗干扰措施。

(4)评估要求。

1.机床可编程控制器简介，要求达到“背”和“懂”的水平。

2.数控机床可编程控制器的故障诊断要求达到“简单适用”的水平。

3.机床的电气维护和故障诊断应达到“简单应用”的水平。

第六章数控机床故障分析、维护及调试实例。

(一)学习目标和要求。

本章的要求是:了解数控机床故障诊断、维修、调试的案例分析，分析数控机床不同故障的表现及引起故障的内在因素，寻求排除故障的方法。了解掌握机床数据，设计故障判别流程图，根据故障现象定位故障。通过本章的学习，考生可以通过综合案例分析，基本掌握数控机床的故障诊断与维修技术。

(二)课程的主要内容。

第一节数控车床、数控铣床故障分析实例。

机床坐标轴运动部件配合失效，伺服电机与丝杠耦合松动分析，主轴轴承失效分析，液压气动系统失效分析，参考点凸起安装位置与零脉冲位置重合失效分析。

第二节加工中心故障分析实例。

机床坐标轴运动部件协调故障、伺服系统故障分析、主轴故障分析、刀库故障分析。

(三)知识点的考核。

1.数控车床故障的诊断、分析和排除；

2.数控铣床的故障诊断、分析与排除:

3.加工中心的故障诊断、分析与排除。

(4)评估要求。

1.数控车床、数控铣床故障分析实例要求达到“综合应用”的水平。

2.加工中心故障分析实例要求达到“综合应用”的水平。

第三，课程实验。

(一)实验的目的和要求。

1.加深对实验所学基础理论和知识的理解和验证。

2.候选人接受必要的基本技能培训。

3.培养考生理论联系实际、独立解决工程技术问题的能力。

4.实验通过后，必须写实验报告。报告经导师审核签字后，即可获得本课程学分。

(2)实验环节。

实验:数控系统参数、报警和故障分析实验。

二、实验伺服电机驱动故障分析实验。

实验三轴控制系统故障分析实验。

4.数控系统PLC参数设置及故障分析实验。

实验五。数控机床机械故障分析实验。

四、关于大纲的说明和考核要求。

(一)自学考试大纲的目的和作用。

本课程自学考试大纲是根据专业考试计划要求和自学考试特点制定的。其目的是指导和商定个人自学、社会援助和课程考试的命题。

自学考试大纲明确了课程的内容、深度和广度，规定了自学考试的范围和标准，是编写自学考试教材的依据，也是开展自学考试命题的依据。

(二)关于自学材料。

《数控系统维护与调试》教材由各省市考办或开考单位根据自身实际情况确定。

(三)关于自学的要求。

自学要求表明本课程的基本内容和对基本内容要求的掌握程度。

属于自学要求的知识点构成本课程的主要部分。因此，自学要求的内容是自学考试的主要内容。自学对内容掌握的要求根据专业考试计划和专业培养目标确定。因此，在自学考试中，基本内容将根据自学要求中提出的掌握水平进行评估。

在自学要求中，对各部分内容的掌握要求由低到高分为三个层次，表达词依次为“理解”“理解”“掌握”；实践中需要掌握的操作技能用“会”来表达。

为有效指导个人自学和社会救助，自学考试大纲中注明了课程的基本要求和重点内容。

本课程共6学分，其中理论4分，实践2分。

(4)评估的知识点和要求。

本课程的每一章都由几个知识点组成。在自学考试的命题中，知识点就是考点。因此，自学考试大纲中规定的考试内容是以分解为考试知识点的形式给出的。

由于各知识点在课程中的地位和作用不同，以及知识本身的特点，在自学考试中，会根据四个认知层次来确定各知识点的考核要求。从低到高的四个认知层次是:识记；理解；应用简单；综合应用。它们之间有一种上升的关系，后者必须以前者为基础。它们的含义是:

“背记”——能对考试大纲中的基本概念、操作步骤和方法有清晰准确的理解，并能做出准确的选择和判断。

“领悟”——要求对考试大纲中的原则和方法有一定的理解，知道它们与相关知识点的联系和区别，并给出准确的表述和解释。

“简单应用”——会用考试大纲中的几个知识点来解决计算机辅助设计与制造的一般应用问题。

“综合应用”——在理解考试大纲中的原理和方法的基础上，将许多知识点通过综合应用来解决计算机辅助设计与制造的复杂应用问题。

学习方法指南。

数控系统维护与调试是一门理论性和实践性都很强的课程。因此，在自学中要有好的学习方法，才能取得好的学习效果。因此，请注意以下事项:

1.在学习每一章之前，仔细了解本自学考试大纲对本章各知识点的考核要求，以便在学习时心中有数。

2.在课程中一定要注重基础概念和方法的学习，下足功夫，反复思考，通过举例加深理解。

3.考生一定要非常重视实验，然后才能理解这门课的基本概念和方法。

(6)社会救助要求。

1.熟悉本课程教学大纲的一般要求和各章节的知识点，准确理解各知识点的认知水平和考核要求，帮助考生在辅导过程中掌握这些要求。不要随意增加或删除内容，提高或降低要求。

2.结合典型例题，明确每章的基本概念和方法，明确相关知识点的联系；要把重点难点解释透彻；引导考生注重理论联系实际，帮助考生真正达到考核要求，为考生培养良好学风，提高自学能力。

3.要让考生意识到辅导课只能起到“引门”的作用，理解不等于真正理解，关键在于自我练习，要要求考生课后抓紧复习，认真进行实操训练，才能真正掌握。

4.助学单位在安排本课程辅导时，建议授课时间不少于64小时，练习时间不少于32小时。

(七)关于考试的相关说明、试卷结构和分数分布。

1.考试方式是笔试加实验。笔试为闭卷考试，满分为100分，考试时间为150分。

时钟；实验成绩为每次实验的平均分，满分为100分。笔试和实验的及格线是60分。

2.尝试“记忆”、“理解”、“简单应用”和“综合应用”四个认知层次。

体积分数依次约为15、35、35和15。

3.笔试试题的难度可分为“易”、“中易”、“中难”和“难”。他们正在努力。

卷的分数大概是20、40、30、10。

4.笔试题型有:“填空空题”、“单项选择题”、“题型题”、“分析题”、“计算题”和“综合题”。

5.笔试各部分的考试成绩分布大概是:

第一章是数控机床故障诊断与维修的基本概念。

第二章数控系统维护与故障诊断:18分左右。

第三章伺服系统故障分析与维护:18分钟左右。

第四章数控机床机械结构故障诊断与维修，16分钟左右。

第五章机床电气及可编程控制器故障分析与维修，18分左右。

第六章数控机床故障分析、维护及调试实例:16分左右。

6.笔试时只允许带钢笔、铅笔、橡皮等文具，不允许带相关参考资料和笔记。

(8)问题示例。

首先，填写空个问题。

1.伺服参数中精停、粗停公差和夹紧公差的关系是。

2.伺服驱动的零漂移是指。

第二，单项选择题。

1.调试数控机床时，与进给速度相关的振动发生在机床中，因此()应进行调整。

a、速度环增益b、位置环增益c、加减速时间d、齿根间隙。

第三，问答。

SINUMERIK 802D系统具有24VDC的数控启动和监控功能，用于ECU和D I/O板。加工过程中，CRT上显示报警号64 (+24V DC电源报警)，系统崩溃。如何排除？

第四，分析问题。

在SINUMERIK 802D系统控制的数控车床中，X轴和Z轴正向硬极限的I/O地址分别为I0.0。

I0.1当X、Z轴正极限超程时，机床:(1)急停；(2)生成需要删除的用户报警，报警号700000；

(3)设x为第一轴，z为第二轴，x轴和z轴共享正向硬限制中的报警号。

1.请写出70万条用户报警短信的内容；

2.给出相关参数并进行设置；

3.画一个梯形图。

五、计算问题。

下表显示了部分螺距误差的测量数据、补偿数据和参数。

实测定位误差补偿参数及数据位置/mm误差/m名称参数编号数据20 5.6参考点位置MD3160 ① 40 7.2补偿点距离MD3240 ② 60 11.1补偿值MD3280 5 80 8.6设置数据③ md④ 100 6.3 ⑤ md⑤ 120 12.1.............................................................................

参考点为121个补偿点(参考点不需要补偿)，位置20mm代表参考点后20mm，为122个补偿点。在补偿数据中，用8位二进制表示，每两位是一个补偿点，1、3、5、7位用“1”或“0”表示要补偿。0、2、4和6位使用“1”表示正补偿，使用“0”表示负补偿。例如，MD6040=00001000意味着在点162有负补偿，在点161、163和164没有补偿。MD6000~MD6249代表薪酬数据，合计1000分；④和⑥表示补偿数据，用二进制表示。

1.请给出①、②、③、④、⑤、⑥的内容，并要求简单说明计算过程。

2.理论计算补偿后以上八个位置的定位误差是多少？

不及物动词综合问题。

下图为数控机床X方向限位开关和参考点开关的布置，以及数控系统。

参考点的方法和参数。

1.返回参考点的操作过程中会出现哪些故障？采取了哪些措施？

2.简述返回机床数控系统参考点的过程；解释机床参数MD280*、MD284*和MD244*的含义；并简要说明MD244*是如何确定的。

3.当X轴回到参考点时，X轴移动但找不到参考点，而是移动直到碰到限位开关，CRT显示报警“X轴AT +MAX TRAVEL”。根据故障现象，判断故障原因。

动词 （verb的缩写）解释。

本自学大纲选用FANUC和SIEMENS数控系统，各省市考办或开考单位可根据自身实际情况选择一款。参见:FANUC0i-MateMC系统硬件连接手册、FANUC0i-MateMC系统功能手册、FANUC0i-MateMC系统操作手册、FANUC0i-MateTC系统参数手册、FANUC0i-MateTC系统维护手册、siemFORMAND操作和编程手册、siemINFORMAD诊断手册、siemPEARD功能说明手册和siemSOLAND安装。

附言

2006年12月，全国高等教育自学考试指导委员会、机械纺织化工专业委员会召开扩大会议，讨论通过数控技术专业(独立本科)考试方案。会后，根据教育部《关于制定修订高等教育自学考试专业考试计划、编制课程自学考试大纲和加强教材等自学媒体建设的通知》和《数控技术专业考试计划》要求，组织编制了本专业课程自学考试大纲。

数控系统维护调试自学考试大纲初稿提出后，在南京召开了评审会议，并根据评审意见进行了实际修改。之后，专业委员会将进行彻底审查，并最终确定草案。本大纲适用于数控技术专业。

本教学大纲由南京理工大学夏教授和浙江机电职业技术学院沈俊达教授共同编写。南京理工大学曲华昌教授主持评审会议。浙江机电职业技术学院关平教授、南京理工大学周明虎副教授出席评审会。向参与编写和审查本纲要的同志表示感谢。

全国高等教育自学考试指导委员会机械、纺织、化工专业委员会。

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