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 7 授课课型 授课课时 6课时
授课章节名 称 项目二 轴类零件加工任务二 外圆锥轴的加工
教学目标 知识目标 1．掌握绝对坐标、增量坐标含义及指令2．掌握回参考点指令及应用3．掌握法那科系统直线切削循环、锥度切削循环指令及应用4．了解圆锥面各部分参数含义
能力目标 1．会制定外圆锥面加工工艺2．会编写外圆锥面加工程序3．会空运行及轨迹模拟校验数控程序4．会自动加工外圆锥面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．绝对坐标、增量坐标含义及指令2．法那科系统直线切削循环、锥度切削循环指令及应用
教学难点 编写外圆锥面加工程序
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 任务二 外圆锥轴的加工
【任务描述】【知识准备】1．圆锥面基本参数及计算2．外圆锥车刀及选用3．圆锥面车削路径4．量具选择5．切削用量选择（1）背吃刀量ap（2）进给量（速度）f（3）主轴转速(n)6．编程知识（1）绝对坐标、增量（相对）坐标（2）回参考点指令 （3）法那科系统外圆（内孔）直线切削循环指令（G90）（4）法那科系统锥度切削循环指令（G90）【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】导入新任务含圆锥表面的轴是比较常见的，但在普通车床上车圆锥表面相对比较团难且精度不易控制，如何在数控车床上加工含圆锥面的轴类零件，是本任务的主要内容。【二】任务开始任务二 外圆锥轴的加工【任务描述】使用FANUC oi Mate-TD或SIEMENS 828D系统数控车床，完成如图2-11所示外圆锥轴零件加工，材料：45钢，毛坯为φ30mm棒料，零件主要加工表面有圆柱面、圆锥表面等，尺寸精度较低。加工后效果图如图2-12所示。图2-11 外圆锥轴零件图【知识目标】1．掌握绝对坐标、增量坐标含义及指令2．掌握回参考点指令及应用3．掌握法那科系统直线切削循环、锥度切削循环指令及应用4．了解圆锥面各部分参数含义【技能目标】1．会制定外圆锥面加工工艺2．会编写外圆锥面加工程序3．会空运行及轨迹模拟校验数控程序4．会自动加工外圆锥面并达到一定精度要求的能力【知识准备】1．圆锥面基本参数及计算表2-13 圆锥面基本参数及计算公式基本参数图例最大圆锥直径：D最小圆锥直径：d圆锥长度：L锥度：C=（D-d）/L圆锥半角：α/2C/2=tan(α/2)备注：圆锥面具有4个基本参数（C、D、d、L），只要已知其中三个参数，便可以通过公式 计算出未知参数2．外圆锥车刀及选用图2-13 车圆锥面时副切削刃干涉情况3．圆锥面车削路径车圆锥面之前毛坯是圆柱表面，圆锥大、小端加工余量不均匀，粗车圆锥表面时需沿圆锥面方向分层加工，图2-14 粗车外圆锥路径4．量具选择测量量具实　物特点及应用游标万能角度尺能测0～320°范围角度，测量精度2′，用于单件或批量生产零件圆锥角度测量角度样板专用测量工具,测量简便，用于大批量生产圆锥面角度测量正弦规测量精度高，用于单件生产圆锥面角度测量锥度量规测量精度高，用于标准锥度圆锥或配合精度高的圆锥面测量5．切削用量选择（1）背吃刀量ap 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0.1～0.5mm。（2）进给量（速度）f 粗车时选择较大的进给速度以提高生产效率，精车时选择较小的进给速度以提高表面质量。粗车进给速度取0.2～0.8mm/r，精车进给速度取0.1～0.3mm/r。（3）主轴转速(n) 粗车时选中速，精车时选高速或低速。粗车转速选400～600r/min，精车转速选800～1200r/min。6．编程知识（1）绝对坐标、增量（相对）坐标绝对坐标：刀具的位置坐标是以工件原点为基准计量的，即刀具当前位置在工件坐标系中的坐标。增量（相对）坐标：刀具位置坐标是相对于前一位置的增量，方向与坐标轴方向一致为正，方向与坐标轴方向相反为负。数控系统法那科系统西门子系统绝对坐标X、ZG90增量坐标U、WG91注：U、W分别为X、Z轴方向的坐标增量，西门子系统中G90，G91指令均为模态有效指令例：如图2-15零件，从A点加工至F点，工件坐标系原点设在O点，用绝对坐标、增量坐标编写程序。图2-15 绝对坐标、增量坐标编程零件图法那科系统西门子系统程序含义说明绝对坐标编程………N40 G01 X15 Z0 F0.2；N40 G01 G90 X15 Z0 F0.2；直线加工至A点N50 Z-10；N50 Z-10；直线加工至B点N60 X16；N60 X16；直线加工至C点N70 Z-18；N70 Z-18；直线加工至D点N80 X17；N80 X17；直线加工至E点N90 Z-30；N90 Z-30；直线加工至F点………增量坐标编程………N40 G01 X15 Z0 F0.2；N40 G01 X15 Z0 F0.2；绝对坐标，直线加工至A点N50 U0 W-10；N50 G91 X0 Z-10；增量坐标，直线加工至B点N60 U1 W0；N60 X1 Z0；增量坐标，直线加工至C点N70 U0 W-8；N70 X0 Z-8；增量坐标，直线加工至D点N80 U1 W0；N80 X1 Z0；增量坐标，直线加工至E点N90 U0 W-12；N90 X0 Z-12；增量坐标，直线加工至F点………（2）回参考点指令回参考点指令可使刀具快速返回到参考点，一般用于自动换刀。数控系统法那科系统西门子系统指令格式G28 X_ Z ； G74 X1=0 Z1=0；参数含义X、Z指定中间点的坐标X1、Z1(在此＝0)下编程的数值不识别示 例例：N10 G28 X40 Z10；经中间点（10，40）回参考点 例：N20 G74 X1=0 Z1=0；回机床参考点使用说明1．该指令为程序段有效指令，且需要为一独立程序段2．使用回参考点指令前，为安全起见应取消刀具半径补偿和长度补偿3．回参考点之后的程序段中原先插补方式中的G指令（G01、G02、G03等）再次有效4．法那科系统若写成G28 U0 W0则表示直接回参考点（3）法那科系统外圆（内孔）直线切削循环指令（G90）指令格式G90 X（U） Z(W) F ；参数含义X Z ：纵向切削终点绝对坐标值；U W ：至纵向切削终点的移动量（纵向切削终点相对于循环起点的增量坐标）；F ：切削进给速度切削循环动作次序图示使用说明1．图示中A点为循环起点，B点为纵向切削终点；注意起点位置以确认安全；2．G90模态有效代码；取消方式为需指定G90、G92、G94指令以外的01组G代码，如G01、G02、G03、G32等；3．在单段方式下，按一次数控启动按钮，将执行1～4四个动作（4）法那科系统锥度切削循环指令（G90）指令格式G90 X（U） Z(W) R F ；参数含义X Z ：纵向切削终点绝对坐标值；U W ：至纵向切削终点的移动量（纵向切削终点相对于循环起点的增量坐标）；R ：锥度量，即圆锥大、小端直径差的1/2，有正负规定；F ：切削进给速度；切削循环动作次序图示使用说明1．图示中A点为循环起点，B点为纵向切削终点；注意起点位置以确认安全；2．G90模态有效代码；取消方式为需指定G90、G92、G94指令以外的01组G代码，如G01、G02、G03、G32等；3．在单段方式下，按一次循环启动按钮，执行1～4四个动作A点为循环起点，B点为纵向切削终点。锥度量R正负规定车削外圆锥外圆锥锥度右小左大R值为负，反之为正车削内圆锥内圆锥锥度右小左大，R值为正，反之为负【任务实施】1．工艺分析（1）圆锥尺寸计算 任务给出圆锥小端直径为φ10mm，圆锥长度为26，圆锥角为20°，需计算出圆锥面大端直径，才能进行程序编制，大端直径的计算方法：C/2=tan(α/2)= tan10°＝0.1763，D=d+LC=10+26×0.1763×2=19.17mm。另外，圆锥面分层切削时还需计算出每次车削时大端直径。 （2）刀具选择（3）零件加工工艺路线制定（4）量具选择（5）切削用量选择工序名定位工步序号及内容刀具及刀号转速进给量背吃刀量车削夹住毛坯外圆1．粗车圆锥、外圆面外圆车刀，刀号T016000.22～32．精车圆锥、外圆面外圆车刀，刀号T018000.10.33．手动切断切断刀，刀号T024000.14调头，夹住φ28外圆1．手动车端面，控制总长外圆车刀，刀号T016000.22～32．程序编制编制程序时，工件坐标系原点选择在零件右端面轴心点；取外圆车刀刀尖为刀位点，法那科系统粗车φ28mm外圆及分层粗车圆锥面余量可采用锥度切削循环G90指令编程，循环起点A坐标设为（5，35），Z5处圆锥面编程直径为8.24mm；台阶面留0.3mm精车余量，Z－25.7处圆锥面编程直径为19.06mm，锥度量R＝(D-d)/2＝(19.06-8.24)mm/2=5.41mm（外圆锥左小右大，R值为负），每次纵向车削终点B坐标为（-25.7，31.66）、（-25.7，27.66）（-25.7，23.66）、（-25.7，19.66）。对于西门子系统，只能依照切削步骤编程。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。调出程序，设置空运行及仿真，法那科系统空运行及仿真操作步骤：工作方式选择（AUTO）自动方式，打开程序O0022，按（空运行键），按“图形参数”键，在图形参数界面中可根据需要设置：毛坯尺寸、坐标位置、比例等，按[图形]软键，显示加工轨迹界面如图2-16所示，按数控启动键，执行程序并在屏幕上显示加工轨迹。西门子系统，按程序管理区域键，选择并打开程序，选手动或自动加工方式，在程序控制界面中选中或不选空运行、程序测试有效，按模拟，按启动键。 法那科轨迹显示界面 西门子轨迹仿真界面（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】加工如图2-18所示零件。材料：45钢，毛坯为φ35mm×50mm棒料。【三】总结与成果分享【四】作业布置1．什么是锥度？锥度与圆锥角度有何关系？2．什么是绝对坐标编程？什么是增量坐标编程？3．简述空运行操作步骤及注意事项。 举生产、生活中含圆锥面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锥面基本参数及计算演示车圆锥面车刀要求分析、讲解粗、精车外圆锥面路径按图表分析外圆锥面使用量具种类、特点及应用分析、讲解车圆锥面切削用量确定方法分析、讲解绝对坐标、相对坐标指令、格式及使用举例并引导学生分析如何运用绝对坐标和相对坐标指令分析、讲解回参考点指令、格式及使用分析、讲解法那科直线切削循环指令、格式及应用并举例分析分析、讲解法那科锥度切削循环指令、代码、格式及应用按步骤引导学生完成圆锥参数计算、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演示两种系统机床轨变仿真及操作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、记录，了解各种测锥度量具的使用听讲、分析、思考并记录 听讲、分析、思考并记录分组、讨论、思考并完成任务听讲、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，按步骤分组实施计算圆锥面参数、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计算圆锥面各部分参数会选择车圆锥面车刀理解粗、精车外圆锥面路径，会灵活运用会正确选择各种测锥度的量具会选择车圆锥面切削用量理解绝对坐标和相对坐标指令格式，会灵活运用该指令会灵活运用绝对坐标和相对坐标指令编程理解回参考点指令格式，会灵活运用该指令理解法那科直线切削循环设置指令代码、格式，会灵活运用该指令理解法那科锥度切削循环指令格式及应用完成任务，达能学习目标培养学习技能技能和检测评价能力会进行机床轨迹仿真操作培养学习知识、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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