资源简介

【课题】简单轴类零件的编程及加工（直线插补）（2课时）
【教材分析】
本课程所选用的是由高教社出版的中等职业教育国家规划教材，本书是以教育部颁布的数控技术应用专业的基本要求、有关行业职业技能鉴定规范和中级技术工人等级考核标准为基础进行编写的，以培养学生的数控专业综合应用能力为目的，突出了中等职业教育的特色，符合数控技术应用专业对高素质劳动者和中初级专门人才的要求。
本次课的内容选自教材第四章《数控车床的编程与操作》第二节“数控车床加工程序的编制”第二部分内容，在学习了数控车床结构特点、功能参数和编制程序的基本知识之后，开始通过实例学习常见轴类零件结构的编程和加工方法，在本章乃至本书的地位都十分重要。本次课教授的是轴类零件外圆和端面加工中最基础，也是用的最多的指令——直线插补。
【学情分析】
本课程面对的是中等职业学校机电类学生。这些学生动手能力较强，思维较活跃，具有一定的进取心，但文化课基础较为薄弱。但数控编程作为一门动手性专业课，内容比较形象、直观、生动，对学生的文化课基础要求不高，因此，大多数学生表现出较高的学习热情和较好的接受能力。
本次课讲授之时，学生已学习了数控加工程序编制的基本知识，对数控车床的操作和仿真软件的使用也有了一定了解。在本次课的教学过程中，我将注意采用合适的教学策略，激发学生的学习兴趣，树立学生的自信心，并鼓励学生进行自主学习，合作探究。
【教学目标】
1、引导学生通过对本次课中所发布任务的分析、思考和学习，掌握 G01指令的编程格式及特点，以及简单轴类零件的加工工艺。
2、通过指导学生操作数控机床加工工件完成任务，提高学生动手操作能力。
3、在分组学习和实践中培养学生合作探究的学习方法，并向学生强调实践操作的规范，帮助学生养成细致缜密、安全文明生产的职业习惯。
【教学重难点】
教学重点
G01直线插补的编程格式及特点；
简单轴类零件的数控车削加工工艺。
教学难点
简单轴类零件的数控车削加工工艺。
【教学方法】
职业情境模拟法、订单任务驱动法、仿真实操结合法、信息资源共享法等。
【教学准备】
第一课时：订单任务书、多媒体教学设备、学生操作机房、仿真软件等；
第二课时：数控车床设备、工件毛坯、工件测量工具、任务评价表等；
课外交流：订单任务书（作业）、师生信息交流网络平台等。
【教学时间】
教学步骤 教学内容 时间分配 课时
一 任务发布 2分钟 第1课时
二 知识准备 13分钟
三 示范任务 30分钟
四 分组练习 25分钟 第2课时
五 任务评价 5分钟
六 任务拓展 10分钟
七 任务总结 3分钟
八 课外学习 2分钟
【教学过程】
<任务发布>
我校数控加工社接到一份加工订单如图所示，需加工简单轴类零件30件，社员们已用φ30mm的铝制毛坯完成该零件的粗车加工，且右端面已车平，请设计加工方案，完成后续精加工。
师生活动：教师用多媒体展示电子订单，并向学生发布纸质任务书；学生可由此迅速领会本次课学习内容和目的。
设计意图：通过数控专业职业情境模拟，采用订单任务发布的方式，激发学生的兴趣，并从技术工人这一角色的模拟体会上，对需完成的未知任务充满了使命感和责任感。
<知识准备>
一、插补
数控系统根据给定的直线、圆弧（曲线）函数，在轨迹上的理想的已知点之间，进行数据点密化，确定中间点的方法。
二、G01直线插补
G01代码用于刀具直线插补运动。
功能：G01指令使刀具以一定的进给速度，从所在点出发，直线移动到目标点。
指令格式：G01 X（U）_ Z（W）_ F _
式中：X、Z：为绝对编程时目标点在工件坐标系中的坐标；
U、W：为增量编程时目标点坐标的增量；
F：进给速度(单位是mm/min或mm/r）。
三、车外圆程序
绝对坐标方式程序：
G01 X22 Z-35 F150
相对坐标方式程序：
G01 U0 W-37 F150
四、车槽程序
绝对坐标方式程序：
G01 X25 F50
相对坐标方式程序：
G01 U-9 F50
师生活动：教师利用多媒体演示和讲解帮助学生为完成本次任务打下理论基础；学生通过观察和思考，掌握G01直线插补指令的编程格式和特点。
设计意图：根据任务，将所涉及的知识点向学生传授，学生更容易体会所学知识的重要性和应用范围。
<示范任务>
一、零件图工艺分析
（1）技术要求分析。
零件包括圆柱面、圆锥面、倒角、平面等的加工。
（2）确定装夹方案、定位基准、加工起点、换刀点。
毛坯为塑料棒，采用三爪自定心卡盘软卡爪夹紧定位。
工件零点设在工件右端面（工艺基准处）。
加工起点和换刀点可以设为同一点，在工件的右前方A点，距工件右端面50mm，X向距轴心线50mm的位置。
（3）确定刀具及切削用量。
（4）确定刀具加工工艺路线：
刀具从起点A（换刀点）出发，加工结束后再回到A点。如图所示，即为A→B→C→D→E→F→G→H→A
二、数值计算
（1）设定程序原点
以工件右端面与轴线的交点为程序原点建立工件坐标系。
（2）计算各节点位置坐标值
A (100，50) B (12，2)
C (18，-1) D (18，-15)
E (24，-26) F (24，-34)
G (26，-34) H (30，-36)
三、工件参考程序与加工操作过程
（1）工件的参考程序卡
（2）输入程序。
（3）数控编程模拟软件对加工刀具轨迹或数控系统图形的仿真加工，进行程序校验及修整。
（4）安装刀具，对刀操作，建立工件坐标系。
（5）启动程序，自动加工。
（6）停车后，按图纸要求检测工件，对工件进行误差与质量分析。
视频演示零件数控加工时走刀路线模拟以及实际加工过程。
师生活动：教师利用多媒体引导学生对本次任务进行分析，并向学生示范任务完成的规范过程，并用事先录制的视频向学生展示实际操作结果；学生在教师的指导下学习编程指令的意义及用法。
设计意图：将任务从分析到操作到完成这一完整的过程展示给学生，使学生不仅能学会相应数控指令在编程中的使用，还了解到数控加工工件的思路，为将来学习更复杂的零件数控加工打下坚实的基础。
<分组练习>
1、以两人为一组，以“示范任务”为目标任务，试完成该零件工艺分析与编程。
2、以小组为单位，将编制好的程序输入数控仿真软件，并进行仿真运行，以检验程序内容的正确性。
3、以小组为单位，领取已经完成粗加工的工件毛坯，根据编制好并检验过的程序，在数控车床上进行实际加工。
师生活动：以学生活动为主。教师引导学生进行小组学习；学生以小组合作的方式完成对目标任务中零件的工艺分析、编程、仿真加工和实际机床操作加工。
设计意图：提高学生学习的主导性，鼓励学生合作探究问题，培养学生动手操作能力。
<任务评价>
对加工好的工件用测量工具进行测量检验，包括自测检验、小组互测检验以及质检员抽测检验。
检验结束后，由质检员将零件进行归类和编号，选择30件合格零件入库，日后交予数控社，任务完成。
根据个人任务完成情况进行任务评价。
师生活动：以学生活动为主。教师引导学生对已完成的零件进行多次检测；学生通过测量检验自己加工零件合格与否。
设计意图：通过模拟职业场景中的产品检验环节，既能帮助学生提高测量技术，又能培养学生的责任感，促使学生对本次任务的完成结果是否合格进行反思。再通过任务评价环节总结自己在任务完成过程中对团队发挥的作用及不足之处，以帮助学生综合素质与能力的提高。
<任务拓展>
飞速发展的数控技术——德国先进数控机床DMG（德玛吉）介绍
视频展示德国先进数控机床DMG（德玛吉）车铣复合数控机床CTX gamma 2000加工零件过程。
设计意图：使学生了解现代先进国家数控技术的发展水平，鼓励学生努力学习积极进取，将来为我国数控专业的发展贡献力量。
<任务总结>
一、G01直线插补功能
二、零件图工艺分析
1、技术要求分析。
2、确定装夹方案、定位基准、加工起点、换刀点。
3、制定加工工艺路线，确定刀具及切削用量。
三、设定工件坐标系及数值计算
四、编制程序及加工操作
设计意图：教师以提问和启发的方式帮助学生对本次课所学的知识进行梳理汇总和巩固。
<课外学习>
1、将本次任务完成的成品拍照上传“数控园地”公共博客“简单轴类”相册。
http://blog..cn/whgjzyjsxxcnc ( http: / / blog..cn / whgjzyjsxxcnc )
2、欲加工铝制零件如图所示，现各加工面已完成粗车，右端面已车平。试设计精车程序完成后续加工。（参考加工程序方案2日后以二维码方式发布）
设计意图：教师鼓励学生将自己的作品上传网络学习平台，并经常在课外时间与学生进行互动，既能迎合年轻的中学生对网络喜爱的心理，又能引导学生学会利用网络查找和接收更全面更即时的学习信息资源。最后，教师将丰富的信息资料用二维码的方式发布给学生，学生既觉得有趣，查找起来也觉得方便快捷，学习兴趣和效率都得到了很大提高。
【教学反思】
职业情境模拟法和订单任务驱动法的使用，学生的学习兴趣和求知欲望被激发，学习目标更加明确，学生由此对学习产生了使命感和责任感。仿真模拟与实际操作相结合，以学生活动为主导，充分锻炼了学生的动手能力，帮助学生将理论知识转化为实际操作能力，不再纸上谈兵。多样信息化技术应用，多种信息化资源共享，迎合了学生的心理，引导了学生利用网络等信息工具更有效地获取广大的学习资源，并有了团队合作的观念，课内外师生交流融洽。
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