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 8 授课课型 授课课时 6课时
授课章节名 称 项目二 轴类零件加工任务三 多槽轴的加工
教学目标 知识目标 1．掌握G04暂停指令及应用2．掌握切槽循环指令及应用3．掌握子程序定义及应用4．熟悉各种外槽加工工艺
能力目标 1．会编写各种外槽加工程序2．会进行外槽刀的安装及对刀3．具有加工各种外槽并达到一定精度要求的能力
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．切槽循环指令及应用2．子程序定义及应用
教学难点 子程序定义及应用及外槽程序编写
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 任务三 多槽轴的加工
【任务描述】【知识准备】1．外切槽刀及选用2．切外槽进刀方式（1）窄直槽进退刀方式（2）宽直槽进刀方式（3）V（梯）形槽进刀方式3．切槽切削用量（1）选择背吃刀量（2）选择进给量（3）选择切削速度4．测量槽尺寸的量具5．编程知识（1）暂停指令（G04） （2）法那科系统径向沟槽复合循环指令（G75）（3）西门子系统切槽循环指令（CYCLE930）（4）子程序子程序名、子程序结束指令（5）子程序调用【任务实施】1．工艺分析2．程序编制
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】导入新任务轴表面具有各种类型槽如何在数控车床上加工？当相同尺寸的槽数量较多时，能否有简便的编程方法以简化程序结构？由此引入本次任务。【二】任务开始任务三 多槽轴的加工【任务描述】使用FANUC oi Mate-TD或SIEMENS 828D系统数控车床完成如图2-19所示多槽轴加工，材料：45钢，其中4mm×1mm窄槽3个，6mm×2mm宽槽3个，零件表面粗糙度全部为Rα3.2μm，尺寸精度为未注公差尺寸。加工后效果图如图2-20所示。图2-19 多槽轴零件图【知识目标】1．掌握G04暂停指令及应用2．掌握切槽循环指令及应用3．掌握子程序定义及应用4．熟悉各种外槽加工工艺【技能目标】1．会编写各种外槽加工程序2．会进行外槽刀的安装及对刀3．具有加工各种外槽并达到一定精度要求的能力【知识准备】轴类零件表面上各种类型槽，如直槽、Ｖ（梯）形槽、圆形槽等，如图2-21所示1．外切槽刀及选用外切槽刀有整体式、焊接式、可转位式3种切槽刀种类结构形式加工特点整体式由高速钢刀条刃磨而成，切削速度较低，效率较低，易折断，常用于有色金属、塑料等材料加工，也可用于钢、铸铁加工。为防止折断，可用弹性刀夹夹持焊接式由硬质合金刀片焊接在刀杆上制成，价格较低，但磨损后需重磨，效率低可转位式由专门企业生产，将可转位刀片装夹在刀杆上构成，一个刀刃磨损后只需将刀片松开转一个位置，再夹紧即可继续投入切削，效率高，故数控机床一般都选用可转位式切槽刀进行加工外切槽刀刀头长度L和刀头宽度a尺寸L=h+（2～3）mm式中 L—刀头长度（mm）；H—切入深度（mm）。刀头宽度计算公式：a=(0.5～0.6)式中 a—刀头宽度（mm）；D—为待加工表面直径（mm）。加工槽宽小于5mm槽，刀头宽度取槽宽尺寸。2．切外槽进刀方式（1）窄直槽进退刀方式图2-22 窄槽进退刀方式（2）宽直槽进刀方式 用切槽刀沿横向多次粗车，槽侧和槽底留精车余量，最后精车槽侧和槽底，（3）V（梯）形槽进刀方式槽尺寸大小采用成形槽刀直进法、左右切削法切削。3．切槽切削用量（1）选择背吃刀量 当槽宽b＜5mm，切槽刀刀头宽度等于槽宽，背吃刀量为刀头宽度；切宽槽时，用小于5mm宽的切槽刀。（2）选择进给量 切槽进给量选择较小值，粗车进给量为0.08～0.1mm/r，精车进给量为0.05～0.08mm/r。（3）选择切削速度高速钢切槽刀及焊接式切槽刀切削速度为200～300r/min，可转位切槽刀转速为300～400r/min。4．测量槽尺寸的量具5．编程知识（1）暂停指令（G04）数控系统指令格式参数含义示 例法那科系统G04 X ；X后跟暂停时间，可用带小数点的数，单位为秒s。G04 X5；表示暂停5sG04 U ；U后跟暂停时间，可用带小数点的数，单位为秒s。G04 U5；表示暂停5sG04 P ；P 后跟为暂停时间，不允许用带小数点的数，单位为毫秒ms。G04 P50；表示暂停50ms，即暂停0.05s西门子系统G04 F ；F后跟跟停时间，可用带小数点的数，单位为秒s。G04 F2.5；表示暂停2.5sG04 S ；S后跟主轴转数，表示暂停主轴转过S转的时间。G04 S5；表示暂停主轴转过5转的时间注：G04指令为程序段有效指令（2）法那科系统径向沟槽复合循环指令（G75）类别内　容径向沟槽复合切削循环指令格式G75 R（e）；G75 X(U) Z(W) P(△i) Q(△k) R(△d) F(f)；切削循环路径参数含义e；返回量X、Z：槽底终点绝对坐标U、Ｗ：槽底终点相对于循环起点的增量坐标△i：X轴方向的切深量，无符号，半径值，输入单位μm△k：Z轴方向的移动量，无符号，输入单位μm△d：槽底位置Z方向的退刀量，无要求时可省略f：进给速度使用说明1．X(U)或Z(W)指定，而△i或△k未指定或值为零将发生报警2．△k值大于Z轴的移动量或△k值为负将发生报警，△k值大于槽宽将切多个相同槽3．△i值大于U/2或设置为负将发生报警4．退刀量大于进刀量将发生报警5．法那科系统切槽循环只能加工径向直槽（3）西门子系统切槽循环指令（CYCLE93）类别内　容切槽循环指令格式CYCLE930(X0，Z0，B1，B2，T1，a0，a1，a2，FS1，FS2，FS3，FS4，D，UX，UZ，SC，N ，F)；参数示意图参数含义SC：安全距离，单位mmF：进给率，单位mm/r：有粗加工、精加工、粗加工和精加工三种，用键切换：指槽所处的各种位置，共有八种见下图所示X0：参考点X轴坐标，直径值Z0：参考点Z轴坐标B1：凹槽底部宽度，单位mm，用键切换B2：凹槽顶度宽度，单位mmT1：凹槽绝对深度，直径值，或相对于X0、Z0的凹槽深度，用键切换a0：斜面角度，仅限于选择凹槽3时提供a1：槽侧面角度1，该角度为0～90°之间a2：槽侧面角度2，该角度为0～90°之间FS1…FS4（或R1…R4）：槽顶、槽底倒角宽度（或槽顶、槽底倒角半径），用键切换D：最大切入深度；若D为0，则一刀直接加工到最终深度，单位mmUX：X轴精加工余量，单位mmUZ：Z轴精加工余量，单位mmN：凹槽数量（N＝1…65535）使用说明1．使用凹槽循环可以在任意直线轮廓单元上加工对称和不对称的凹槽2．切槽宽度(WIDG)小于刀具实际宽度将发生报警3．在调用循环之前，有效的G功能在循环之后仍保持有效；4．该循环可进行纵向、横向、外槽、内槽切削，主要由“位置”参数确定，“.起刀点”如图所示。表2-28　切槽循环编程示例切槽要求及零件图程　序（直径编程）切外槽，起始点位于X70 Z60，刀具：T5，刀具补偿号D1、D2，槽侧、槽底精车余量0.5mm，槽底暂停时间1sN10 T5 D1 M03 S400 DIAMON；N20 G00 G90 X80 Z65；N30 G95 F0.2；N40 CYCLE930(70，60，30，25，5，10，20，0，0，2，2，0.2，2，1， 10510，，1，，0.1，2，0.5，0.5，2，1111110)；N50 G00 G90 X80 Z65；N60 M02；（4）子程序 当加工零件相同部分形状和结构时，可将这部分形状和结构的加工编写成子程序，在主程序适当位置调用、运行以简化程序结构。表2-29法那科系统与西门子系统子程序名及子程序结束指令数控系统法那科系统西门子系统子程序名子程序名与主程序名完全相同，由字母“O”开头，后跟四位数字。如“O1233”子程序名开始两位必须是字母，其后为字母、数字或下划线，最多不超过8位，中间不允许有分隔符并用后缀“．SPF”与主程序相区分。如：“DDF．SPF”。此外，地址L后跟1～7位数也表示子程序名。如：L28．SPF、L028．SPF，且两者不是同一子程序子程序结束指令及说明用M99指令结束子程序并返回，使用时不必为一独立程序段用RET、M17或M02指令结束子程序并返回。其中M02指令返回主程序时会中G64断连续路径方式，RET、M17返回时不会中断连续路径方式，但需为独立程序段示 例子程序程序名：“O2233” （增量编程）N10 G00 W-10.0 ；Z方向快速移动-10mm；N20 G01 U-8.0 ；X方向直线进给-8mm；N30 G04 X2.0；暂停时间2秒；N40 G01 U8.0； X方向直线切出8mm；N50 M99；子程序结束并返回子程序程序名：“L33.SPF”（增量编程）N10 G00 G91 Z-10.0 ；Z方向快速移动-10mm；N20 G01 X-8.0 ；X方向直线进给-8mm；N30 G04 F2.0；暂停时间2秒；N40 G01 X8.0； X方向直线切出8mm；N50 RET；子程序结束。（5）子程序调用 主程序可以在适当位置调用子程序，子程序还可以再调用其它子程序。数控系统法那科系统西门子系统子程序调用M98 P xxx xxxx ；P后跟子程序被重复调用次数及子程序名直接用程序名调用子程序；当要求多次执行某一子程序，则在所调用子程序名后地址P下写入调用次数标例N20 M98 P2233； 调用子程序“O2233”。…N40 M98 P31133；重复调用子程序“O1133”3次。N10 L2233；调用子程序“L2233” …N40 NAM1133 P3；重复调用子程序“NAM1133．SPF”3次。调用子程序后，程序执行次序图【任务实施】1．工艺分析（1）选择刀具（2）确定车削零件工艺路线（3）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，车工件右端轮廓、槽1．粗车φ28及φ24外圆外圆车刀，刀号T016000.222．精车φ28及φ24外圆外圆车刀，刀号T018000.10.33．切3个4mm×1mm窄槽切槽刀，刀号T023500.0844．切3个6mm×2mm宽槽切槽刀，刀号T023500.0845．切断切槽刀，刀号T023500.084调头装夹1．手动车端面，控制总长外圆车刀，刀号T016000.222．程序编制编写槽加工程序时，因右端3个4mm×1mm槽及3个6mm×2mm槽结构形状相同，可采用增量方式分别编写两个子程序，然后在主程序中分别连续调用3次即可，调头车端面控制总长不需编写加工程序。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，外圆车刀对刀方法同前面任务。切槽刀对刀刀位点选左侧刀尖，对刀步骤如下。Z方向对刀。MDI（MDA）方式下输入程序M3 S400，使主轴正转；切换成手动方式，将切槽刀左侧刀尖碰至工件端面，沿+X方向退出刀具，如图。然后进行面板操作。X方向对刀。MDI（MDA）方式下输入程序M3 S400，使主轴正转；切换成手动方式，用切槽刀主刀刃试切工件外圆面（长3～5mm），沿+Z方向退出刀具，如图所示。停车，测量外圆直径，然后进行面板操作，面板操作步骤与外圆车刀X方向对刀相同 切槽刀Z方向对刀 切槽刀X方向对刀5）输入程序及校验。（2）零件加工1）加工零件右端轮廓，2）调头夹住φ28mm外圆，手动车左端面，控制总长。【检测评分】评价表（略）【任务反馈】任务反馈表（略）【任务拓展一】用切槽循环指令编写并加工图2-19所示零件并加工练习。【任务拓展二】加工如图2-27所示零件。材料：45钢，毛坯为φ45mm×55mm棒料。【三】总结与成果分享【四】作业布置1．Ｖ（梯）形外槽如何进刀？2．如何调用法那克及西门子系统子程序？ 举生产、生活中含槽的零件轴的实例引入课题任务 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常见槽的类型及切槽刀的种类分析、讲角切槽刀刀头长度、宽度的确定方法分析、讲解窄槽、宽槽的进刀方式分析、讲解车槽切削用量确定方法分析、讲暂停指令、格式及使用分析、讲解法那科系统切槽循环指令及参数选择分析、讲解西门子系统切槽循环指令及参数选择举例引导学分析理解切槽循环指令格式及参数选择分析、讲解子程序含义、子程序名及结束指令、格式及应用举例分析子程序名、子程序结束指令举例分析、讲解子程序调用方法及要求按步骤引导学生完成刀具选择等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，实施任务反馈分析并操作演示切槽刀的对刀方法和步骤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、讨论、思考听讲、讨论、思考分组、讨论、分析、思考并完成任务听讲、分析、思考并记录， 听讲、思考并记录听讲、分析、思考并记录，按步骤分组实施计工艺分析、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，实施任务反馈观看、记录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 培养学生对本次任务加工学习兴趣任务导向明确本次任务目标会依据槽的形状要求，选择切槽刀会选择车槽车刀尺寸理解窄槽、宽槽进刀路径，会灵活运用会选择车槽切削用量理解绝暂停指令格式，会灵活运用该指令理解法那科切槽循环格式及参数含义，会灵活选择切槽循环参数理解西门子切槽循环格式及参数含义，会灵活选择切槽循环参数理解切槽循环指令格式，会灵活运用该指令理解子程序含义、子程序名及结束指令代码、格式，会灵活运用该指令进一步熟悉子程序名及结束指令理解子程序调用方法及应用完成任务，达能学习目标培养学习技能技能和检测评价能力掌握切槽刀对刀方法和步骤培养学习知识、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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