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 13 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一 凹圆弧滚压轴的加工
教学目标 知识目标 1．熟悉加工凹圆弧面车刀种类及选用2．掌握圆弧插补方向的判断3．掌握G02、G03圆弧插补指令及终点坐标+半径格式应用4．了解用二维CAD软件辅助编排工艺及查找编程点坐标的方法
能力目标 1．会制订凹圆弧面零件加工工艺2．掌握圆弧面测量方法3．掌握各种凹圆弧面加工及尺寸控制方法
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．G02、G03圆弧插补指令及终点坐标+半径格式应用2．凹圆弧面加工及尺寸控制方法
教学难点 凹圆弧面加工及尺寸控制方法
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 任务一 凹圆弧滚压轴的加工
【任务描述】【知识准备】1．加工凹圆弧表面车刀2．凹圆弧面车削方法3．用二维CAD软件辅助编排加工路径和查找编程点坐标4．凹圆弧面测量量具选择5．凹圆弧表面切削用量选择6．编程知识（1）圆弧插补指令G02 、G03（2）圆弧插补终点坐标+半径指令格式法：G18 G02/G03 X（U） Z(W) R F ；西：G90 G18 G02/G03 X Z CR= F ； 【任务实施】1．工艺分析（1）刀具的选择（2）加工工艺路线的制订（3）量具的选择（4）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】导入新任务成形面是由曲线回转形成的表面如各类球头手柄、球面轴承、球头关节轴承等，如图4-1所示。成形面类零件在普通车床上加工比较困难，而在数控车床上加工比较方便，能充分体显数控车床的优势，引入项目四。 图4-1 典型成形面类零件【二】任务开始项目四 成形面类零件加工【学习目标】1.掌握圆弧插补指令及应用2.掌握倒圆指令及应用3.掌握成形面类零件工艺路线拟定方法4.会用二维CAD软件辅助编排工艺和查找基点坐标5.掌握成形面类零件车削方法任务一 凹圆弧滚压轴的加工【任务描述】使用FANUC oi Mate-TD或SIEMENS 828D系统数控车床，完成如图4-2所示凹圆弧滚压轴加工，材料：45钢，毛坯：φ30mm×60mm棒料，其主要表面是外圆柱面及凹圆弧面。加工后效果图如图4-3所示。图4-2 凹圆弧滚压轴零件图【知识目标】1．熟悉加工凹圆弧面车刀种类及选用2．掌握圆弧插补方向的判断3．掌握G02、G03圆弧插补指令及终点坐标+半径格式应用4．了解用二维CAD软件辅助编排工艺及查找编程点坐标的方法【技能目标】1．会制订凹圆弧面零件加工工艺2．掌握圆弧面测量方法3．掌握各种凹圆弧面加工及尺寸控制方法【知识准备】1．加工凹圆弧表面车刀名称图　例加工表面及特点成形车刀有可转位式和高速钢刃磨而成的整体式成形车刀两种，用于加工尺寸较小的圆弧形凹槽、半圆槽棱形车刀常用可转位式，刀具主偏角为90°，加工带有台阶的圆弧面，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有可转位式和高速钢刃磨而成的整体式成形车刀两种，易产生主切削刃及副刀刃干涉现象，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．凹圆弧面车削方法精车凹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，切削路径图例特点及应用场合车等径圆弧编程坐标计算简单，但切削路径长车同心圆弧编程坐标计算简单，切削路径短，余量均匀车梯形形式切削力分布合理，但编程坐标计算较复杂车三角形形式切削路径较长，编程坐标计算较复杂3．用二维CAD软件辅助编排加工路径和查找编程点坐标采用各种车削路径粗车成形面，最困难的是计算粗车时各编程点坐标，实际生产中可结合二维CAD软件辅助查找编程点坐标，具体做法是：如果用的是CAXA电子图板软件，取绘图软件坐标原点为编程原点（工件原点）绘制零件图，以零件图为原轮廓，粗车背吃刀量为等距距离，绘制往毛坯方向等距线作为每次粗车路径，点击软件中“工具”－“查询”－“XYZ点坐标（P）”,图4-4 用CAXA软件查找点坐标操作4．凹圆弧面测量量具选择凹圆弧面形状精度用R规（半径样板）测量，5．凹圆弧表面切削用量选择车圆弧表面为防止主、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，于是车刀刀尖角小，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）圆弧插补指令G02 、G03表4-3 法那科系统与西门子系统圆弧插补指令代码及插补方向判别指令代码G02（或G2）：顺时针圆弧插补G03（或G3）：逆时针圆弧插补顺、逆时针插补方向判别判别原则：从不在圆弧插补平面的坐标轴正方向往负方向看，顺时针用G02，逆时针用G03　　　前置刀架　　　　　　　　　　后置刀架不论是前置刀架还是后置刀架，对同一段圆弧，顺时针、逆时针方向是一致的，即外轮廓凸圆弧用G03，凹圆弧用G02表4-4 法那科系统与西门子系统圆弧插补终点坐标+半径格式、参数含义及应用法那科系统西门子系统指令格式G18 G02/G03 X（U） Z(W) R F ；G90 G18 G02/G03 X Z CR= 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；R：圆弧半径，大于180°的圆弧为负值，小于等于180°的圆弧为正值；F：进给速度X、Z：圆弧插补终点绝对坐标；CR：圆弧半径，大于180°的圆弧为负值，小于等于180°的圆弧为正值；F：进给速度示例（前置刀架）法那科系统圆弧插补程序：G18 G02 X100.0 Z-50.0 R40.0 F0.2；或G18 G02 U50.0 W-50.0 R40.0 F0.2；西门子系统圆弧插补程序：G18 G90 G02 X100.0 Z-50.0 CR=40.0 F0.2；使用说明1．G02、G03指令为模态有效指令，一经使用持继有效，直到同线G代码（G00、G01）取代为止；2．R（CR）为程序段有效代码，指令格式中不能省略；3．西门子系统若指定G91，则X、Z指圆弧插补终点相对于起点的增量坐标【任务实施】1．工艺分析（1）刀具选择（2）零件加工工艺路线制定（3）量具选择（4）切削用量选择工序名定位（装夹面）工步序号及内容刀具及刀号n（r/min）f(mm/r)ap/mm车削夹住毛坯外圆1．粗车φ280 -0.052外圆外圆车刀，刀号T016000.22～3调头，夹住φ280 -0.052外圆1．粗车零件右端轮廓外圆车刀，刀号T016000.21～22．精车零件右端轮廓外圆车刀，刀号T0210000.10.2用软卡爪夹住φ220 -0.052外圆1．精车φ280 -0.052外圆外圆车刀，刀号T0210000.10.32．车圆弧槽圆头成形刀，刀号T034000.12．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。外圆车刀同前面课题，圆头车刀对刀步骤如下：Z轴对刀。MDI（A）方式下输入程序M3 S400，使主轴正转；切换成手动（JOG）方式，将圆弧刀左侧面碰至工件端面，沿+X方向退出刀具，进行面板操作，内容与外圆车刀对刀相同。如图3-5(a)所示。X轴对刀。MDI（A）方式下输入程序M3 S400，使主轴正转；切换成手动（JOG）方式，用圆弧刀刃碰到工件外圆面（长2～3mm），沿+Z方向退出刀具，如图4-7所示。停车，测量外圆直径，需考虑刀头半径R2mm，进行面板操作，面板操作步骤与外圆车刀X方向对刀相同。圆头车刀Z方向对刀 X方向对刀5）输入程序及校验。（2）零件加工1）粗车φ280 -0.052mm外圆，2）粗、精车零件右端轮廓面，3）精车φ280 -0.052mm外圆及R2mm圆弧槽。【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4-8所示零件。材料：45钢，毛坯为φ30mm×65mm棒料图4-8 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，粗车凹圆弧面的车削路径有哪些，各有何特点？2．在CAXA电子图软件中如何查找编程点坐标？3．卧式数控车床圆弧插补的平面选择指令是什么？4．如何判别圆弧插补方向？ 举生产、生活中套成形面类零件实例引入课题任务 讲授、分析本项目学习目标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凹圆弧面车刀种类、特点及应用分析、讲解凹圆弧面常用加工路径及加工特点按图表分析讲解用CAD软件辅助编排加工路径和查找编程点坐标的方法并举例演示分析、讲解凹圆弧面测量量具和选择切削用量的方法分析、讲解圆弧插补指令代码及方向判别分析、讲解圆弧插补终点坐标+半径指令格式、参数含义及使用举例引导学生完成实例编程任务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，实施任务反馈分析圆头车刀对刀方法并上机操作演示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、思考听讲、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、记录，按步骤操作模仿听讲、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，实施任务反馈听讲、思考并上机模仿训练记录、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了解本项目四学习目标任务导向明确本次任务目标掌握凹圆弧面车刀种类、特点及应用理解凹圆弧面常用加工路径，会灵活选用会用CAD软件辅助编排工艺和查找编程点坐标会选择凹圆弧面量具和选择切削用量理解圆弧插补指令代码，会灵活判断圆弧插补方向及指令选择理解圆弧插补终点坐标+半径指令格式，会灵活运用该指令会灵活运用圆弧插补终点坐标+半径格式编程，了解其使用注意事项完成任务，达能学习目标培养技能操作和检测评价能力掌握圆头车刀对刀方法培养学习知识、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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