资源简介

《数控车床项目化教学》教案
授课班级 班级人数 授课教师
课题序号 14 授课课型 授课课时 6课时
授课章节名 称 项目四 成形面类零件加工任务二 球头拉杆的加工
教学目标 知识目标 1．熟悉加工凸圆弧面车刀种类及选用2．掌握圆弧插补终点坐标+圆心坐标指令格式及应用3．掌握法那科系统轮廓封闭切削循环指令（G73）及应用4．了解刀尖圆弧半径对成形面形状及尺寸的影响关系
能力目标 1．会制定凸圆弧面零件加工工艺2．掌握凸圆弧面测量方法及尺寸控制方法3．能加工球头拉杆并达到一定精度要求
情感目标 1. 养成文明生产、安全生产习惯；2.养成优良的劳动态度和职业素养；3.培养团队合作精神。
教学重点 1．圆弧插补终点坐标+圆心坐标指令格式及应用2．凸圆弧面零件加工工艺
教学难点 加工球头拉杆并达到一定精度要求
教学方法 讲授法、讨论法、演示法、自主学习法、探究法
教学资源 网络资源，教学视频，相关PPT，数控车床若干，配套练习题
板书设计 任务二 球头拉杆的加工
【任务描述】【知识准备】1．加工凸圆弧表面车刀2．凸圆弧面车削方法3．凸圆弧面测量量具选择4．车凸圆弧表面切削用量选择5．编程知识（1）圆弧插补终点坐标+圆心坐标指令格式法：G18 G02/G03 X（U） Z（W） I K F ；西：G90 G18 G02/G03 X Z I K F ；（2）法那科系统轮廓封闭切削循环（固定形状粗车循环）指令（G73）G73 UΔi WΔk RdG73 Pns Qnf UΔu WΔw F(Δf) （3）刀尖半径补偿指令对成形面影响【任务实施】1．工艺分析（1）球头部分尺寸计算（2）刀具的选择（3）加工工艺路线的制订（4）量具的选择（5）切削用量选择2．程序编制3．加工操作（1）加工准备（2）零件加工【任务拓展】
教 学 过 程
主 要 教 学 内 容 及 步 骤 教师活动 学生活动 教学目标
【一】导入新任务由凸圆弧面构成的球面轴承、球头关节轴承、球头拉杆等在普通车床上加工比较困难，在数控车床上如何加工？引入课题。【二】任务开始任务二 球头拉杆的加工【任务描述】球头拉杆是汽车转向器中实现行驶转向作用的重要零件，如图4-9所示，使用FANUC oi Mate-TD或SIEMENS 828D系统数控车床完成其编程加工。该零件材料：45钢，毛坯：φ28mm×60mm棒料，零件除有外圆、台阶与端面组成外，还有2段凸圆弧构成的回转面，其形状较复杂，粗糙度要求较高为Rα3.2μm，外圆尺寸精度要求也较高。图4-9 球头拉杆零件图【知识目标】1．熟悉加工凸圆弧面车刀种类及选用2．掌握圆弧插补终点坐标+圆心坐标指令格式及应用3．掌握法那科系统轮廓封闭切削循环指令（G73）及应用4．了解刀尖圆弧半径对成形面形状及尺寸的影响关系【技能目标】1．会制定凸圆弧面零件加工工艺2．掌握凸圆弧面测量方法及尺寸控制方法3．能加工球头拉杆并达到一定精度要求【知识准备】1．加工凸圆弧表面车刀名称图例加工表面及特点成形车刀常用高速钢刀片刃磨而成，加工尺寸较小的凸圆弧面棱形车刀常用可转位式，可加工凹圆弧及凸圆弧表面，因刀具主偏角为90°，用于加工带有台阶的圆弧面，且加工中只会产生副切削刃干涉，需要刀具具有足够大的副偏角尖形车刀常用可转位式，可加工凹圆弧及凸圆弧表面，易产生主切削刃及副切削刃干涉现象，相对而言刀具副偏角较大，不易产生副切削刃干涉，用于不带台阶的成形表面加工2．凸圆弧面车削方法精车凸圆弧面沿着轮廓面进行，粗车时，由于各部分余量不等，需采用相应车削路径，进刀方式图例特点及应用场合车锥法编程坐标计算简单，适用于圆心角小于90°且不跨象限的圆弧面。粗车时不能超过AB临界圆锥面，否则会损坏圆弧表面车球法用一组同心圆或等径圆车凸圆弧余量，编程计算简单，但车刀空行程长，适用于圆心角大于90°或跨象限的圆弧3．凸圆弧面测量量具选择凸圆弧面形状精度用R规（半径样板）测量，4．凸圆弧表面切削用量选择车凸圆弧表面为防止主、副切削刃与工件表面产生干涉，车刀主、副偏角一般选择较大，从而使车刀刀尖角小，刀尖强度低，故车圆弧表面切削用量比车外圆用量要小，（1）背吃刀量ap 当车刀刚性足够，保留精车、半精车余量的前提下，尽可能选择较大背吃刀量。精车、半精车余量常取0.1～0.3mm。（2）进给量f 进给量粗车时大一些以提高效率，精车时小一些以保证表面质量，粗车进给量取0.2～0.4mm/r，精车进给量取0.08～0.15mm/r。（3）主轴转速(n) 硬质合金车刀粗车选中速，精车选择高速，一般粗车选400～700r/min，精车选800～1200r/min。6．编程知识（1）圆弧插补终点坐标+圆心坐标指令格式表4-13 圆弧插补终点坐标+圆心坐标指令格式及参数含义法那科系统西门子系统指令格式G18 G02/G03 X（U） Z（W） I K F ；G90 G18 G02/G03 X Z I K F ；参数含义X、Z：圆弧插补终点绝对坐标；Ｕ、Ｗ：圆弧插补终点相对于起点的增量坐标；I、K：圆弧圆心相对圆弧起点增量坐标，有正负之分，与坐标轴方向相同为正，相反为负，且I一般为半径值；F：进给速度X、Z：圆弧插补终点绝对坐标；I、K：圆弧圆心相对圆弧起点增量坐标，有正负之分，与坐标轴方向相同为正，相反为负，且I一般为半径值；F：进给速度图例（前置刀架） 法那科系统程序：G18 G03 X100.0 Z-50.0 I-30.0 K-46.0 F0.2；或G18 G03 U50.0 W-50.0 I-30.0 K-46.0 F0.2；西门子系统程序：G18 G90 G03 X100.0 Z-50.0 I-30.0 K-46.0 F0.2；（2）法那科系统轮廓封闭切削循环（固定形状粗车循环）指令（G73）表4-14 法那科系统轮廓封闭切削循环指令格式、参数含义等指令格式G73 UΔi WΔk RdG73 Pns Qnf UΔu WΔw F(Δf)参数含义Δi：X方向总退刀量，半径值Δk：Z方向总退刀量d：循环次数ns：为指定精加工路线的第一个程序段的段号。nf：指定精加工路线的最后一个程序段的段号。Δu：X方向精加工余量，直径值；一般取0.5mm左右。加工内轮廓时，为负值。Δw：Z方向精加工余量，一般取0.05~0.1mm。Δf：粗车时的进给量切削循环动作次序使用说明（1）循环动作由带有地址P和Q的G73指令实现。在ns和nf程序段中指定的F、S、T功能无效，在G73程序段中或前面程序段中指定的F、S、T功能有效（2）精车形状与G71一样有四种模式，Δu、Δw、Δi、Δk的符号（3）精车形状程序段开头（ns程序段中）应指定G00或G01指令，否则会报警（4）调用G73前，刀具应处于循环起点A处，该点应距离零件1～2mm，粗车循环结束后，刀具返回A点（5）G73指令较G71走刀路径长，空行程路线多（3）刀尖半径补偿指令对成形面影响 刀尖圆弧半径在加工圆弧表面同样会产生过切削或欠切削现象，而使圆弧尺寸或形状产生误差。（a）刀尖圆弧对凹圆弧面尺寸、形状影响 (b) 刀尖圆弧对凸圆弧面尺寸、形状影响【任务实施】1．工艺分析（1）球头部分尺寸计算 球头部分已知球头半径为13mm，圆柱φ160　 -0.１mm和球面截交点还需计算出Z方向坐标才能进行编程，其Z方向到坐标原点距离＝13mm+=23.247mm（2）刀具选择（3）零件加工工艺路线制定（4）量具选择（5）切削用量选择表4-15 车球头拉杆零件加工工艺工序名定位（装夹面）工步序号及内容刀具及刀号n（r/min）f(mm/r)ap/mm车削夹住外圆毛坯，粗、精车φ16mm、φ120 -0.1mm外圆1．粗车φ160 -0.043mm、φ120 -0.1mm外圆外圆粗车刀，刀号T016000.22～32．精车端面及φ160 -0.043mm、φ120 -0.1mm外圆外圆精车刀，刀号T0210000.10.2mm调头，夹住φ160 -0.043mm、外圆1．粗车右端轮廓外圆粗车刀，刀号T016000.22～32．精车右端轮廓外圆精车刀，刀号T0210000.10.22．编制程序参考程序（略）3．加工操作（1）加工准备1）开机回参考点。2）装夹工件。3）装夹刀具。4）对刀操作。同前面课题， 5）输入程序及校验。（2）零件加工1）粗、精车φ160 -0.043mm、φ120 -0.1mm外圆，2）调头夹住φ160 -0.043mm外圆，粗、精车零件右端轮廓,【检测评分】评价表（略）【任务反馈】任务反馈表（略）【任务拓展】加工如图4-12所示手柄。材料：45钢，毛坯为φ25mm×85mm棒料图4-12 任务拓展训练题【三】总结与成果分享【四】作业布置1．数控车床上，粗车凸圆弧面的车削路径有哪些？各有何特点？2．G73与G71指令相比有何区别？3．如何选择车外圆弧面的车刀？4．编写如图4-19球头手柄数控程序并加工练习，材料：45钢，毛坯：φ60mm×75mm。 举生产、生活中凸圆弧面类零件实例引入课题任务 出示任务图片并分析任务内容，思考初步解决方案出示本次任务知识、技能目标按图表分析凸圆弧面车刀种类、特点及应用分析、讲解凸圆弧面常用加工路径及加工特点分析、讲解凸圆弧面测量量具和选择切削用量的方法分析、讲解圆弧插补终点坐标+圆心坐标指令格式及运用分析、讲解法那科系统轮廓封闭循环指令格式、参数含义及使用举例引导学生分析刀尖圆弧半径对成形零件精度的影响按步骤引导学生完成工艺分析及编写程序等任务（也可分步实施任务）按步骤引导学生完成零件加工前各项准备工作及零件加工，组织进行检测评分，实施任务反馈布置任务拓展内容并作提示引导学生进行本节课内容总结及成果分享 听讲、观看、思考是如何做出来的听讲、看图、思考听讲、思考听讲、思考、记录看图、听讲、思考并记录听讲、分析、思考并记录听讲、分析、思考并记录听讲、分析、思考并记录讨论、思考并完成任务按步骤分组实施工艺分析、程序编制任务按步骤完完成零件加工前各项准备工作及零件加工，组织进行检测评分，实施任务反馈记录、思考，课后或课堂完成总结本节课学习内容，提练不足之处 培养学生对本项目学习兴趣任务导向明确本次任务目标掌握凸圆弧面车刀种类、特点及应用理解凸圆弧面常用加工路径，会灵活选用会选择凸圆弧面量具和选择切削用量理解圆弧插补终点坐标+圆心坐标指令格式，会灵活运用指令编程理解法那科系统轮廓封闭循环指令格式，会灵活运用该循环编程理解刀尖圆弧半径对成形类零件尺寸和形状的影响关系完成任务，达能学习目标培养技能操作和检测评价能力培养学习知识、技能迁移能力巩固已学知识，反思不足，培养学习表达能力
教后记
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