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 17 授课课型 授课课时 6课时
授课章节名 称 项目五 螺纹类零件加工任务二 圆锥螺塞的加工
教学目标 知识目标 1．掌握圆锥螺纹切削指令及应用2．掌握螺纹复合循环指令及应用3．了解圆锥螺纹尺寸计算方法4．会制订圆锥螺纹的加工工艺
能力目标 1．会正确安装圆锥螺纹车刀，会进行圆锥螺纹车刀的对刀2．会测量圆锥螺纹3．会加工圆锥螺纹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．圆锥螺纹切削指令及螺纹复合循环指令应用2．普通外螺纹的加工工艺制订
教学难点 加工圆锥螺纹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 圆锥螺塞的加工
【任务描述】【知识准备】1．圆锥螺纹实际加工、编程参数及计算（1）内、外圆锥螺纹起始点/终点牙顶直径计算（2）内、外圆锥螺纹起始点/终点牙底直径计算2.圆锥螺纹车刀选择3．进刀方式及进刀次数4．主轴转速5．圆锥螺纹测量用的量具6．编程知识（1）法那科系统与西门子系统圆锥螺纹切削指令（2）法那科系统圆锥螺纹（单一）切削循环指令（G92） （3）法那科系统螺纹切削复合循环指令（G76）（4）西门子系统螺纹切削循环（CYCLE99）【任务实施】1．工艺分析（1）编程参数计算（2）车刀与进刀方式选择（3）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】导入新任务为保证油、气管路的密封性，常用圆锥螺纹表面配合，圆锥表面螺纹在普通车床上是无法加工的，但在数控车床加工简单且效率高？由此引入任务二。　【二】任务开始任务二 圆锥螺塞的加工【任务描述】如图5-9所示圆锥螺塞，常用于密封装置，主要由圆锥螺纹表面构成，牙型角为60°，使用FANUC oi Mate-TD或SIEMENS 828D系统数控车床完成该零件加工，材料：45钢，毛坯为φ25棒料，外圆锥螺纹螺距为1.5mm，表面粗糙度Ra3.2μm，加工后效果图如图5-10所示。图5-9 圆锥螺塞零件图【知识目标】1．掌握圆锥螺纹切削指令及应用2．掌握螺纹复合循环指令及应用3．了解圆锥螺纹尺寸计算方法4．会制订圆锥螺纹的加工工艺【技能目标】1．会正确安装圆锥螺纹车刀，会进行圆锥螺纹车刀的对刀2．会测量圆锥螺纹3．会加工圆锥螺纹并达到一定精度要求【知识准备】1．圆锥螺纹实际加工、编程参数及计算（1）内、外圆锥螺纹起始点/终点牙顶直径计算 使用G32（或G33）指令加工圆锥螺纹，应给定内、外螺纹起始点/终点牙顶直径才能编程，但由于车圆锥螺纹时同样需留空刀导入量和空刀退出量，故编程时给定螺纹起始点/终点牙顶直径应包括空刀导入量和空刀退出量在内的点， （2）内、外圆锥螺纹起始点/终点牙底直径计算 法那科系统使用螺纹循环G92指令、螺纹复合循环指令加工内、外圆锥螺纹，需给定螺纹起始点/终点牙底直径，但不包括导入量和导出量行程。（3）若已知圆锥半角α/2，圆锥螺纹顶/底径也可通过以下公式计算： 或 （5-1）式中δ1：空刀导入量；δ2：空刀退出量；α/2为圆锥半角；t1为圆锥小端与考虑空刀导入量时的小端半径差（图5-11a中2、3点距离）；t2为圆锥大端与考虑空刀退出量时的大端半径差绝对值（图5-11a中2′、3′点距离）。2.圆锥螺纹车刀选择圆锥螺纹车刀同普通螺纹车刀一样，有整体式、焊接式、可转位式几种，车刀刀尖角等于螺纹牙型角为60°或55°。3．进刀方式及进刀次数加工圆锥螺纹进刀方式有直进法、斜进法和左右切削法，一般圆锥螺纹螺距较小，采用直进法加工，加工中也需分多次切削，其进刀次数和每次切入深度可参照表5-5选择。4．主轴转速高速钢螺纹车刀切削速度为100～150r/min，硬质合金焊接螺纹车刀、可转位螺纹车刀切削速度为300～400r/min。5．圆锥螺纹测量用的量具(a) 圆锥螺纹塞规 (b)圆锥螺纹环规6．编程知识（1）法那科系统与西门子系统圆锥螺纹切削指令类别法那科系统西门子系统指令格式指令格式 G32 X（U） Z（W） F Q ；G33 X Z K SP= ；圆锥半角α/2≤45°G33 X Z I SP= ；圆锥角半角α/2＞45°切削路径圆锥半角α/2≤45° 圆锥角半角α/2＞45°参数含义X、Z：圆柱螺纹终点绝对坐标U、Ｗ：圆柱螺纹终点相对于起点的增量坐标F：螺纹导程（图中L）Q：螺纹起始角，用于车多线螺纹X、Z：圆柱螺纹终点绝对坐标；K：Z轴方向的螺纹导程；I：X轴方向的螺纹导程；SP：起始点偏移，用于车多线螺纹使用说明1．车圆锥螺纹前，刀具应处于起点位置，若起点与终点X坐标相同则为圆柱螺纹；2．当圆锥半角α/2≤45°，F指Z方向导程；α/2≥45°，F指X方向导程；3．螺纹切削中进给速度倍率、主轴倍率、进给暂停功能同圆柱螺纹指令1．车圆锥螺纹前，刀具应处于起点位置，若起点与终点X坐标相同则为圆柱螺纹；2．螺纹切削中进给速度倍率、主轴倍率、进给暂停功能同圆柱螺纹指令示例切削螺纹导程Z方向3.5mm，δ1=2mm;δ2=1mm，X方向切深量1mm， 法那科系统绝对坐标、直径编程：N30 G00 X12.0 Z69.0；　N40 G32 X41.0 Z29.0 F3.5；N50 G00 X50.0；N60 Z69.0;N70 X10.0;(第2次再切削1mm) N80 G32 X39.0 Z29.0 F3.5；;N90 G00 X50.0;N100 Z69.0切削螺纹螺距Z方向3.5mm，δ1=2mm;δ2=1mm，X方向切深量1mm，西门子系统绝对坐标、直径编程：N30 G00 G90 X12.0 Z69.0；　N40 G33 X41.0 Z29.0 K3.5；N50 G00 X50.0；N60 Z69.0;N70 X10.0;(第2次再切削1mm)N80 G33 X39.0 Z29.0 K3.5；;N90 G00 X50.0;N100 Z69.0（2）法那科系统圆锥螺纹（单一）切削循环指令（G92）类别内　容指令格式指令格式 G92 X（U） Z（W） R 　 F 　Q_ ；切削循环路径参数含义X、Z：圆柱螺纹终点绝对坐标U、Ｗ：圆柱螺纹终点相对于循环起点的增量坐标R：锥度量，大小端半径差，外螺纹左大右小，R为负，反之为正；内螺纹切削左小右大，R为正，反之为负；R为0则为圆柱螺纹F：螺纹导程（图中L）Q：螺纹切削起始角使用说明用G90、G92、G94、以外的01组的指令代码取消固定循环方式，其他注意事项同G32（3）法那科系统螺纹切削复合循环指令（G76）类别内　容指令格式G76 P（m）（r）(α) Q(△dmin) R(d);G76 X(U) Z(W) R(i) P(k) Q(△d) F(L);切削循环路径参数含义m：精车重复次数，从01～99，用两位数表示，该参数为模态量r：螺纹尾端倒角量，该值大小可设置为（0.0～9.9）L，系数为0.1的整数倍，用00～99两位整数表示，该参数为模态量；其中L为导程α：刀尖角，可以从80°、60°、55°、30°、29°、0°等6个角度中选择，用两位整数表示，该参数为模态量△dmin：最小车削深度，用半径值指定，单位：μm，模态量d：精车余量，用半径值指定，单位μm，模态量X、Z：纵向切削终点（图中D点）绝对坐标U、W：至纵向切削终点（图中D点）移动量i：螺纹起点与终点半径差。当i=0时，为圆柱螺纹，并可省略k：螺纹高度，用半径值指定，单位：μm。△d：为第一次切削深度，用半径值指定，单位：μm。L：螺纹的导程，单位：mm。使用说明1．G76指令车螺纹采用斜进法，常用于车削大螺距螺纹及无退刀槽的螺纹2．调用循环前，刀具应处于循环起点位置；外螺纹起点位置应大于螺纹大径，内螺纹应小于螺纹顶径，Z方向保证有空刀导入量3．循环中k、△d、△dmin不支持小数点输入，i 、d允许小数点输入（4）西门子系统螺纹切削循环（CYCLE97）类别内　容指令格式CYCLE99(Z0，X0，Z1，X1，LW，LR，H1，DP(aP)，D1(ND)，U，NN，VR，N，，，)加工图例参数含义P：螺距，单位：毫米/英寸/牙/模数G：每转螺距变化，G＝0，螺距P不变；G＞0,螺距每转增加G；G＜0，每转螺距减少G：（1）加工性质，有粗加工、精加工、粗加工+精加工三种，通过键切换 （2）切入方式，有恒定切入深度和恒定切削层面积两种，通过键切换 （3）加工表面，外螺纹和内螺纹，通过键切换Z0：参考点Z坐标，螺纹起始点Z坐标X0：参考点X，螺纹起始点X坐标Z1：螺纹在终点Z轴相对于Z0增量X1：螺纹在终点X轴相对于X0增量LW：空刀导入量LR：空刀导出量H1：螺纹深度DP（或aP）：DP是沿牙侧面进给，DP＞0，沿后侧面进给；DP＜0，沿前侧面进给。aP是以一定角度进给，aP＞0，沿后侧面进给，aP＜0，沿前侧面进给，aP＝0，直进法：沿一个侧面进给（斜进法）或沿不同侧面交替进给（左右切削法），用键切换D1(或ND)：首次进刀深度（或粗加工次数），用键切换U：精加工余量NN：空切数量（仅限于精加工或粗加工+精加工方式）VR：退刀量多头：有“不”和“是”，用键切换a0（或N）：起始点偏移（或螺纹头数）使用说明（1）使用该循环的前提条件是主轴带有行程测量系统，且处于转速控制环节（2）可以在任意位置调用该循环，只需保证刀具到螺纹起点+空刀导入量不发生碰撞（3）该循环可以加工圆柱螺纹、圆锥螺纹、端面螺纹和固定螺距螺纹、变螺距螺纹等各种螺纹（4）选择纵向螺纹时，在里可选择“无”“公制螺纹”“惠氏螺纹BSW”“惠氏螺纹BSP”“UNC螺纹”等，通过键切换【任务实施】1．工艺分析（1）圆锥螺纹加工与编程参数计算 参数名称计算公式及数值圆锥半角α/2Tan（α/2）=（D-d）/2L=(18-14)/40=1/10，α/2=5°43′底圆锥大端直径D圆=D-0.1P=18mm-0.15mm=17.85mm底圆锥小端直径d圆=d-0.1P=14mm-0.15mm=13.85mm螺纹牙深h1实=0.65P=0.65×1.5mm=0.975mm空刀导入量δ14mm空刀退出量δ22mm圆锥螺纹起始点牙顶直径为2x（7-x）/(9-x)=4mm/(20mm+4mm)，x=6.6mm，2x =2×6.6mm=13.2mm圆锥螺纹终点牙顶直径为2y（9-7）/（y-7）=20mm/(20mm+2mm)，y=9.2mm，2y =2×9.2mm=18.4mm圆锥螺纹起始点牙底直径为2x-2h1实13.2mm-1.95mm=11.25mm圆锥螺纹终点牙底直径为2y-2h1实18.4mm-1.95mm=16.45mm（2）车刀及进刀方式选择（3）车圆锥螺塞加工工艺路线制定（4）量具选择（5）切削用量选择工序名定位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，伸出50mm1．粗车端面、外圆外圆粗车刀，刀号T016000.22～42．精车端面、外圆外圆精车刀，刀号T0210000.10.23．切4mm×φ14mm槽切槽刀，刀号T034000.0844．粗、精车圆锥螺纹外螺纹刀，刀号T043501.50.1～0.45．手动切断工件切槽刀，刀号T034000.084调头，夹住φ220 -0.052mm外圆1．粗车端面外圆粗车刀，刀号T016000.22～42．精车端面控制总长外圆精车刀，刀号T0210000.10.32．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。 5）输入程序及校验。（2）零件加工1）加工零件右端轮廓，2）加工零件左端轮廓。3）加工结束后，及时清扫机床。【检测评分】评价表（略）【任务反馈】任务反馈表（略）【任务拓展一】用圆锥螺纹切削指令G32或G33编写并加工图5-9所示圆锥螺塞，编程中用到螺纹参数见表5-20。【任务拓展二】加工如图5-13圆锥管螺纹，螺纹代号R21，其他尺寸见图所示。材料：45钢，毛坯为φ45mm×45mm棒料图5-13 55°圆锥管螺纹零件图【三】总结与成果分享【四】作业布置1．用G32、G33指令加工圆柱螺纹与圆锥螺纹其格式有何不同？2．用G92指令加工圆柱螺纹与圆锥螺纹其格式有何不同？3．圆锥螺纹起始点直径、螺纹终点直径如何计算？4．编写如图5-19圆锥螺纹轴数控程序并加工练习，材料：45钢，毛坯：φ25mm×45mm。 举生产、生活中圆锥螺纹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圆锥螺纹主要编程参数的计算方法按图表分析圆锥外螺纹车刀种类、特点及进刀方式和进刀次数按图分析测量圆锥螺纹的量具分析、讲解圆锥螺纹切削指令格式及参数含义举例引导学生完成实例编程任务分析、讲解法那科系统圆锥螺纹切削循环指令格式及运用分析、讲解法那科系统圆锥螺纹切削复合循环指令格式及运用分析、讲解西门子系统螺纹切削复合循环指令格式及运用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、分析、思考、记录看图表、听讲、思考、记录， 看图、听讲、思考记录听讲、分析、思考并记录看图、讨论、思考并完成编程任务听讲、思考、记录听讲、思考、记录听讲、思考并记录理解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圆锥螺纹主要编程参数的计算方法会用选择圆锥外螺纹车刀，会确定车圆锥螺纹进刀方式和进刀次数会选择测圆锥螺纹的量具掌握圆锥螺纹切削指令格式及参数含义会灵活运用圆锥螺纹切削指令格式编程，了解其使用注意事项掌握法那科系统圆锥螺纹切削循环指令格式及应用掌握法那科系统圆锥螺纹切削复合循环指令格式及应用掌握西门子系统圆锥螺纹切削循环指令格式及应用完成任务，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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