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 6 授课课型 授课课时 6课时
授课章节名 称 项目二 轴类零件加工任务一 简单阶梯轴的加工
教学目标 知识目标 1．掌握G00、G01指令及其应用2．掌握米制、英制输入单位指令及其应用3．掌握进给速度单位指令及应用4．理解直径编程及基点的含义5．掌握简单阶梯轴加工工艺制定方法6．会编写外圆、台阶与端面加工程序
能力目标 1．熟练装夹工件、刀具2．熟练数控机床基本操作3．掌握零件的单段加工方法
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．G00、G01指令及其应用2．编写外圆、台阶与端面加工程序
教学难点 编写外圆、台阶与端面加工程序
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 简单阶梯轴的加工
【任务描述】【知识准备】1．外圆车刀及选用2．车削路径的确定3．量具选择4．切削用量的选择5．编程知识（1）快速点定位指令（G00）指令格式：G00 X Z_ ；（2）直线插补指令（G01）指令格式：G01 X Z_ ； （3）进给速度单位设定指令法：G99，西：G95每转进给量，单位mm/r法：G98，西：G94每分钟进给量，单位mm/min（4）米制/英制尺寸转换指令法：G20，西G70；英制输入法：G21，西G71；米制输入（5）直径编程（6）基点（7）零件加工程序编制方法【任务实施】
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】导入新任务轴是最常用、最重要的机器零件之一，如各类机床的主轴、机器齿轮箱中的转轴、车轮的支承轴，如何在数控车床上加工这些轴类零件，是本项目的主要内容。典型轴类零件轴上表面的车削加工【二】任务开始项目二 轴类零件加工【学习目标】1.掌握简单轴加工工艺的制定2.掌握G00、G01等基本指令及应用3.掌握槽、轮廓切削循环指令及应用4.会编写轴类零件加工程序5.掌握典型轴车削加工方法及尺寸控制方法6.会进行数控车床单段加工、自动加工、空运行及仿真加工任务一 简单阶梯轴的加工【任务描述】如图2-3所示简单阶梯轴，由三个外圆、端面及台阶面构成，外圆尺寸精度较低，为未注公差，表面粗糙度全部为Rα3.2μm。使用FANUC oi Mate-TD或SIEMENS 828D系统数控车床完成该轴加工，材料：45钢，毛坯：φ30mm棒料，加工后效果图如图示。图2-3 简单阶梯轴加工零件图【知识目标】1．掌握G00、G01指令及其应用2．掌握米制、英制输入单位指令及其应用3．掌握进给速度单位指令及应用4．理解直径编程及基点的含义5．掌握简单阶梯轴加工工艺制定方法6．会编写外圆、台阶与端面加工程序【技能目标】1．熟练装夹工件、刀具2．熟练数控机床基本操作3．掌握零件的单段加工方法【知识准备】1．外圆车刀及选用种类结构形式加工特点整体式由高速钢刀条刃磨而成，刀具刃口锋利，切削速度较低，效率较低，用于有色金属、塑料等材料加工焊接式由硬质合金刀片焊接在刀杆上制成，价格较低，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外圆车刀进行加工。常见的可转位刀片如图2-5所示图2-5 常见可转位刀片2．车削路径的确定粗车外圆，应先车削大直径外圆，后车削小直径外圆，精车路径则从小直径外圆车至大直径外圆，保证切削路径连贯性，图2-6 粗车外圆路径图2-7 精车外圆路径3．量具选择量具种类量具图样精度及应用游标卡尺测量精度为0.02mm，是常用的外圆直径及长度测量量具，此外还有带表游标卡尺和数显游标卡尺测量精度较高外径千分尺测量精度高，可达0.01mm，有0～25mm、25～50mm、50～75mm等多种规格深度千分尺测量精度高，可达0.01mm，有0～25mm、25～50mm、50～75mm等多个测量头以供使用4．切削用量的选择（1）背吃刀量ap 当机床刚性足够，在保留精车、半精车余量的前提下，尽可能选择较大背吃刀量。精加工、半精加工余量较小，常一刀车削完成。数控车削常取0.1～0.5mm（单边）。（2）进给量f 进给量是指工件旋转一周，车刀沿进给方向移动的距离(mm/r)，其值与加工性质有密切关系；车外圆、端面中，粗车进给量取0.2～0.8mm/r，精车进给量取0.1～0.3mm/r。进给量有每转进给量和每分钟进给量之分，每分钟进给量Ff是指单位时间（min）内，车刀沿进给方向移动距离，与每转进给量之间的关系为：Ff=nf （mm/min） （2-1）式中n—主轴转速（r/min）；F—进给量（mm/r）。（3）切削速度(vc)与主轴转速(n) 切削速度是指车刀刀刃上某一点相对于工件待加工面的瞬时速度，与主轴转速之间关系为：vc =πnd/1000 （m/min） 5．编程知识（1）快速点定位指令（G00） 是指刀具以机床规定的快速移动速度从所在位置移动到目标点位置。指令格式G00 X Z_ ；参数含义X、Z为目标点坐标如程序：G00 X30.0 Z5.0；是指刀具快速移动到坐标为（5，30）位置。指令使用说明1．G00指令刀具移动速度由机床规定，无需在程序段中指定；2．G00指令为模态有效代码，一经使用持续有效，直到同组代码（G01、G02…）取代为止；3．G00指令移动速度快，只能使用在空行程或退刀场合，以缩短时间，提高效率；4．G00指令目标点不能设置在工件表面，应距离工件表面有2～5mm安全距离，且在移动过程中不能碰到机床、夹具等，如图2-8所示5．法那科系统与西门子系统指令格式相同（2）直线插补指令（G01） 指刀具以编程指定的进给速度移动到目标点。指令格式G01 X Z F ；参含义X、Z为直线插补目标点坐标，F为直线插补进给速度；如程序：G01 X20.0 Z-5.0 F0.2；是指刀具以0.2mm/r移动速度直线插补到点坐标为（－5，20）位置指令使用说明1．G01指令用于零件切削加工，加工中必须指定刀具进给速度，且一段程序中只能指定一个进给速度；2．G01指令移动速度较慢，空行程或退刀过程中用此指令则走刀时间长，效率低；3．G01指令为模态有效代码，一经使用持续有效，直至同组G代码（G00、G02…）取代为止4．法那科系统与西门子系统指令格式相同（3）进给速度单位设定指令进给速度单位设定用于确定刀具进给速度为每分钟进给量还是每转进给量。指令代码含义使用说明法那科系统西门子系统G99G95每转进给量，单位mm/r，常用于数控车床，模态有效代码，且机床开机有效G98G94每分钟进给量，单位mm/min常用于数控铣床和加工中心，模态有效指令表2-6 法那科系统与西门子系统进给速度单位指令示例程序段号法那科系统西门子系统指令说明N10G98 F150；G94 F150；进给速度为150mm/minN20… ；…；…N30M3 S500；M3 S500；主轴转速500r/minN40G99 F0.3；G95 F0.3；进给速度为0.3mm/rN50G1 X40 Z10 F0.1；G1 X40 Z10 F0.1；进给速度为0.1mm/r（4）米制/英制尺寸转换指令。通过G代码选择输入数据的单位是米制输入还是英制输入，指令代码含义使用说明法那科西门子G20G70英制输入1．在程序开头，坐标系设定之前指定；2．米/英制转换后，F代码指定的进给速度、坐标指令、工件原点偏置、刀具偏置、增量进给移动量、手摇脉冲发生器每一刻度的值等单位制将随之发生变化；3．接通电源时，米/英制转换的G代码保持通电前的状态G21G71米制输入（5）直径编程 数控车床加工的是回转体零件，一般都以直径方式编程，即以工件直径值表示X坐标值；法那科系统通过更改数控系统内部1006号参数设定半径或直径方式。西门子828D系统直径编程指令：DIAMON；半径编程指令DIAMOF，两个指令均为模态有效指令。（6）基点 零件各几何要素之间的连接点称为基点，如两条直线的交点、直线与圆弧的切点等，往往作为直线插补、圆弧插补的目标点，（7）零件加工程序编制方法1）建立工件坐标系。根据工件坐标系建立原则建立恰当的工件坐标系（编程坐标系），便于程序编制。2）拟定加工工艺并计算轮廓基点坐标及工艺点坐标，作为快速点定位或直线（圆弧）插补目标点。3）给程序命名。4）编写数控加工程序。编写程序时首先给出机床做好准备工作的动作指令，如主轴正转指令（M03）、转速指令（S）、所用刀具指令（T），切削液开指令（M08）等，以及设置数控系统初始状态指令，如公制数据输入指令G21（或G71）、每转进给量指令G99(或G95)、取消刀尖半径补偿指令等。然后，根据零件加工工艺路线，依次编写刀具移动过程的程序指令。最后，写入程序结束指令M02或M30。【任务实施】1．工艺分析（1）刀具选择（2）量具选择（3）零件加工工艺路线制定（4）切削用量选择表2-8 简单阶梯轴加工工艺工序名定位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．车φ28mm外圆外圆车刀，刀号T016000.22～32．车φ24mm外圆外圆车刀，刀号T016000.223．车φ20mm外圆外圆车刀，刀号T016000.224．手动切断工件切断刀，刀号T024000.14调头，夹住φ24外圆1．手动车端面，控制总长外圆车刀，刀号T016000.22～32．程序编制表2-9 基点及各工艺点坐标基点坐标（Z，X）工艺点坐标（Z，X）P0（0，20.0）A（4.0，28.0）P1（-15.0，20.0）B（4.0，24.0）P2（-15.0，24.0）C（4.0，20.0）P3（-25.0，24.0）D（-45，35）P4（-25.0，28.0）E（-25.0，30.0）P5（-45.0，28.0）F（-15.0，26.0）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）零件加工首次进行零件加工，尽可能采用单段加工。法那科系统单段运行设置方法：按数控面板上（单段运行）按钮，单段运行指示灯亮，再按一次（单段运行）按钮，可取消单段运行。西门子系统单段运行设置方法：选择自动方式，按机床操作面板上单段程序键，单段程序指示灯亮，即单段运行。再次按单段程序键可取消。【检测评分】评价表（略）【任务反馈】任务反馈表（略）【任务拓展一】加工如图2-10所示零件。材料：45钢，毛坯为φ30mm×45mm棒料【三】总结与成果分享【四】作业布置1．按结构分，外圆车刀有哪几种？数控车床上常用哪种数控车刀？为什么？2．切削用量包括哪些内容？粗、精车外圆切削用量如何选择？3．简述粗车外圆的切削路径。4．G00和G01指令有何区别？各使用在什么场合？ 举生产、生活中数控车床加工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数控车刀种类、特点及应用演示可转位车刀刀片形状分析、讲解粗、精车外圆路径按图表分析外圆使用量具种类、特点及应用分析、讲解切削用量三要素概念及确定方法分析、讲解快速点定位指令、格式及使用分析、讲解直线插补指令、格式及使用分析、讲解进给速度单位指令、代码及应用并举例分析分析、讲解米制、英制尺寸转换指令、代码及应用分析、讲解直径编程含义及代码、基点含义讲解、分析一般零件程序的编写步骤和要令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）引导学生完成基点坐标计算，为编程做准备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、思考听讲、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、记录，了解各种量具的使用听讲、分析、思考并记录 听讲、分析、思考并记录听讲、分析、思考并记录听讲、分析、思考并记录，在教师引导下完成示例程序分析听讲、分析、思考并记录，听讲、思考并记录听讲、记录按步骤分组实施工艺分析、程序编制任务学生训练计算基点坐标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 培养学生对数控加工学习兴趣了解本项目二学习目标任务导向明确本次任务目标掌握数控车刀种类、特点及应用了解可转位车刀刀片形状理解粗、精车外圆路径，会灵活运用会正确选择各种量具会选择切削用量三要素理解快速点定位指令格式，会灵活运用该指令理解直线插补指令格式，会灵活运用该指令理解进给速度单位设置指令代码，会灵活运用该指令理解米制、英制尺寸转换指令、代码及应用了解直径编程含义，理解基点及其计算方法掌握一般零件程序的编写方法和步骤完成任务，达能学习目标会计算基点坐标培养学习技能技能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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