数控加工中心装调教学设计文本

教学模块三加工中心功能调试
任务六、刀库单元功能调试
一、教学背景
（一）教学任务分析
《数控机床装调维修工》国家职业标准明确提出：数控机床机械功能部件的装配与调整是该工种必备技能。

由于刀库单元是提供自动化加工过程中所需之储刀及换刀需求的一种装置，其自动换刀机构及可以储放多把刀具的刀库，改变了传统以人为主的生产方式。

借由电脑程式的控制，可以完成各种不同的加工需求，如铣削、钻孔、镗孔、攻牙等，大幅缩短加工时程，降低生产成本，这是刀库系统的最大特点，而且它是加工中心所特有的一个单元模块。

因此，刀库的安装与功能调试被设置为数控机床装调维修专业的典型教学任务，该任务符合岗位职业能力要求，使教学真正做到了“学以致用”。

（二）学情分析
本课程安排在中职第四学期开设，授课对象为中职二年级学生，在新课程改革的背景下开展本课的教学，学生必须改变传统的被动学习模式，从自身现有的知识和经验出发，按照做中学、学中做的行动导向方法积极开展自主学习。

学生特点：该班学生基础知识较为薄弱，对纯理论学习的课堂不感兴趣，在学习方法和学习兴趣上存在不足,但对直观的现场教学非常感兴趣，尤其是实践课，整体思维活跃，喜欢动手，喜欢探究问题，团队意识强，具备开展任务驱动教学的学习基础。

（三）知识背景
学生在本次课前已经完成刀库的安装及电路连接，了解了斗笠式刀库的组成和特点，并学习了数控系统连接、主轴驱动连接、进给伺服驱动连接、润滑冷却系统电路连接。

在加工中心功能调试模块中已经学习数控系统基本参数、进给轴参数、主轴参数和主轴驱动器参数的设置与调试。

（四）学时与分组
本次课程计划时间为4学时；上课地点在配置有10套相应型号的实训装置的理实一体化实训室，配备多媒体投影仪；学生人数为40人，4人一组，分10个小组。

二、教学目标
（一）知识目标
1、了解斗笠式刀库的工作原理；
2、掌握与刀库单元相关的数控系统和主轴参数的意义；
3、掌握刀库单元功能调试的步骤，实现装刀、还刀和换刀功能。

4、掌握刀库单元典型故障的排除过程。

（二）能力目标
1、具备数控加工中心刀库单元的调试能力；
2、具备数控加工中心刀库故障的诊断能力；
3、具备数控加工中心操作与维护能力；
4、运用所学的专业知识和技能对数控机床信息进行整理、分析及处理能力。

（三）情感目标
1、培养学生的沟通能力及团队协作精神；
2、培养学生勤于思考、认真负责的良好作风；
3、培养学生在实践操作中获得成就感，树立学习信心。

（四）职业素养目标
1、遵守7S管理制度，7S即SEIRI( 整理)、SEITON( 整顿)、SEISO( 清扫)、SEIKETSU(清
洁)、SHITSUKE(素养)、SAFETY(安全)、SA VE(节约)；
2、培养学生的时间观念，规定时间内完成规定任务。

三、教学准备
（一）教学设备
该任务教学在理一体化实训室进行，配有10套THWHZT-1A型加工中心装调维修实训系统（见图1）和多媒体设备，将讲授区与操作区紧密结合，实训室布局如图2所示，便于开展理论实操一体化教学。

图1 THWHZT-1A型加工中心装调维修实训系统
图2 一体化实训室布局图
（二）教学文件
多媒体课件、项目任务书、实训指导书、实训报告册、评价表。

（三）辅助资料
1、《THWHZT-1A型加工中心装调维修实训系统（西门子）使用手册》，天煌教仪；
2、《SINUMERIK 828D/828D BASIC简明调试手册》，西门子中国有限公司自动化与驱动集团；
3、《蒙德IMS-MF 系列使用手册》，蒙德电气有限公司。

四、教学方法
（一）讲解法
考虑到学生的理论基础和认知能力，在任务引入、任务分析和任务总结环节辅之于讲解法。

运用准确的语言向学生讲解任务知识点，强调注意事项。

通过该教学方法，使学生能较快地掌握该任务的知识点，并且有针对性地向学生讲解重点内容。

（二）分组讨论法
在学生自主设计故障解决方案过程中运用分组讨论法，在教师的指导下充分发挥学生主观能动性，鼓励发表个人观点，让学生积极主动参与教学过程，增加协作交流，激发学习热情和创造性思维。

（三）视频展示教学法
考虑到实训操作的安全性和规范性，在任务准备阶段，教师播放刀库调试视频（每组电脑上已经存档），规范操作动作，讲解注意事项和操作要领，增强学生对实际问题的诊断分析能力和知识拓展迁移能力，达到触类旁通的目的。

（四）任务驱动教学法
教师讲解后，以解决故障为任务目标，教学过程围绕任务解决逐步展开，突出知识应用性，引导学生自主思考。

在实施过程中，学生认真观察故障现象，根据现象分析原因，经过分析确定故障部位，制定工作计划后开始任务实施，将“学习过程工作化，工作过程学习化”，以落实“从做中教，从做中学”的职业教育理念，最后评价维修结果，教师主要起引导、启发作用。

五、学习方法
本学习任务充分利用教学资源，遵循“听一遍不如看一遍，看一遍不如做一遍，做一遍不如比一遍”的技能认知规律，采用“听、看、做、比”相融合的学习方法。

在“听、看”过程中，以教师讲解和示范操作为主；在“做、比”过程中，主要采用：小组合作探究法、实践学习法、对比分析法、分组比赛法等形式，积极鼓励学生以小组为单位进行合作探究，发现问题、讨论问题、解决问题。

通过实践学习，提供给学生更多的动手机会，培养他们勤于动手，乐于动脑的好习惯。

通过自评互评，在提高学生的学习兴趣的同时，提高学生团队意识及归纳总结的能力。

让学生在该任务的学习中，既提高了专业能力，又提高了方法能力和社会能力，从而提高了综合职业能力。

六、教学关键环节突破
（1）情境创设
观看刀库换刀过程视频，直观感受自动换刀的便捷性，激发学生的兴趣之后，情境引入：某公司该型号加工中心因员工操作频繁，主轴无法实现取刀功能(图片展示)，故邀请天煌公司派人员进行维修。

（2）启发思考，任务驱动：
如果现在你是负责该维修项目的工作人员，，应该怎样解决这个故障呢？
（3）自主探究、协商讨论
学生根据教师引导自主查阅相关教材及技术、视频资料（刀库调试过程），以小组讨论形式确定故障解决方案，教师点评各组的方案，做出必要调整，最终确定解决方案。

学生以小组为单位，根据方案，实施排故任务并进行记录和检验。

（4）错误更正、经验分享
录制学生操作视频，当维修方案实施完毕后，回放学生操作过程，加深学生对错误操作的认识。

请最先完成维修方案并排除故障的队伍，展示和讲解他们排故的过程，介绍他们的经验，其他同学向两位同学提出问题。

（5）总结提高
教师总结排故过程需要掌握的知识以及关键过程和步骤，帮助学生收敛知识，促进学生的反思，帮助学生完成知识建构。

七、教学过程
根据任务驱动的教学方法，结合该任务的具体情况，设计出教学过程。

全过程体现出以学生为中心，以能力为本位的教育理念。

完整的教学过程包括任务导入、任务分析、任务实施、任务反馈四个环节。

知识点：刀库单元功能调试
（1）主轴定向及换刀点的调试
1）在调试主轴定向和换刀点（第二参考点）时，首先各轴先回参考点。

2）按住“刀位确认”键后，按“刀库使能”键三次，进入“刀库调试模式”操作。

3）按“手轮方式”键，使手轮使能，将手轮选择“Z轴”及倍率“×100”或“×10”方式，使“Z 轴”运行到刀库换刀的安全（准备）位置，此位置要高出刀柄约10mm，记录“Z轴”的当前位置值，将此值输入到通用机床数据的14514[3] （Z轴安全位置）内。

注：刀库调试时要求带刀柄，且刀柄的夹刀位置缺口要与刀套的定位口重合。

4）按“刀库推出”键，使刀库伸出，此时如果换刀，“Z轴”的位置也要高出刀柄的高度，即为刀库换刀时Z轴的旋转位置，将“Z轴”的当前位置值记录下来，此值输入到通用机床数据的14514[2] （刀库换刀时Z轴的旋转位置也是主轴换刀准备位置）内。

再次按“刀库推出”键使刀库缩回。

5）按“刀库正转”键，使刀库正转，按“刀库反转”键，使刀库反转。

6）调试主轴定向角度与换刀位置：按“刀库推出”键，使刀库伸出；用手轮使“Z轴”向负方向运行，降到接近刀柄位置，将手轮的倍率开关拨到“×10”方式，慢慢旋转手轮，使“主轴”下方的卡爪接近到刀套位置的定位口时，手动旋转主轴，将主轴的其中一个卡爪与刀套位置的定位口位置重合，查看主轴驱动器监视参数U2.06（电机的实际位置）的值，记录下来，输入到主轴驱动器参数P7.01中，该参数的设定范围是0~359.9度，此值为主轴的定位角度；继续使“Z轴”下降，降到主轴卡爪高出刀套底部约3mm处，将Z轴的坐标位置值记录下来，输入到通用机床数据的14514[1]（即主轴换刀位置）内。

7）按“刀位确认”键与“刀库使能”键退出“刀库调试模式”。

注：检查刀库伸出位置与主轴换刀位置是否合适，如不合适，请调试机械部分，各个位置正确是调试好刀库的前提。

8）运行刀库前，需将刀库换刀宏程序“L6”传入系统内。

八、教学评价
教学评价包括 “对教师教的评价”、“对学生学的评价”，以及“对教学效果的总体评价”三部分，目的是对教学质量进行监测。

通过对教师、学生和教学效果的评价，教学效果会从不同角度得到反馈，促使教师及时改进策略，制定整改措施，完善教学设计方案，进一步提高教学质量。

（一）课堂教学反馈
学生对教师的评价采用课堂教学反馈的形式，见表1
所示：
表1 课堂教学反馈表
（二）学生学习评价
教师对学生的学习评价，采用学生自评、组内评价和教师评价相结合，评价设计见表2所示：
表2 《刀库单元功能调试》学生学习评价表
注：评价以鼓励为主，旨在提出努力的方向。

分A、B、C、D四级
（三）教学效果总评
教学效果总评是指对全班学生的学习效果进行统计，通过计算达标人数比率来衡量整体教学效果，评价设计见表3所示：。