《數(shù)控車床項(xiàng)目化教學(xué)（第四版）》教案-項(xiàng)目二 任務(wù)一簡單階梯軸加工電子教案第4版

PAGEPAGE7《數(shù)控車床項(xiàng)目化教學(xué)》教案授課班級班級人數(shù)授課教師課題序號6授課課型授課課時6課時授課章節(jié)名稱項(xiàng)目二軸類零件加工任務(wù)一簡單階梯軸的加工教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)1．掌握G00、G01指令及其應(yīng)用2．掌握米制、英制輸入單位指令及其應(yīng)用3．掌握進(jìn)給速度單位指令及應(yīng)用4．理解直徑編程及基點(diǎn)的含義5．掌握簡單階梯軸加工工藝制定方法6．會編寫外圓、臺階與端面加工程序能力目標(biāo)1．熟練裝夾工件、刀具2．熟練數(shù)控機(jī)床基本操作3．掌握零件的單段加工方法情感目標(biāo)1.養(yǎng)成文明生產(chǎn)、安全生產(chǎn)習(xí)慣；2.養(yǎng)成優(yōu)良的勞動態(tài)度和職業(yè)素養(yǎng)；3.培養(yǎng)團(tuán)隊合作精神。教學(xué)重點(diǎn)1．G00、G01指令及其應(yīng)用2．編寫外圓、臺階與端面加工程序教學(xué)難點(diǎn)編寫外圓、臺階與端面加工程序教學(xué)方法講授法、討論法、演示法、自主學(xué)習(xí)法、探究法教學(xué)資源網(wǎng)絡(luò)資源，教學(xué)視頻，相關(guān)PPT，數(shù)控車床若干，配套練習(xí)題板書設(shè)計任務(wù)一簡單階梯軸的加工【任務(wù)描述】【知識準(zhǔn)備】1．外圓車刀及選用2．車削路徑的確定3．量具選擇4．切削用量的選擇5．編程知識（1）快速點(diǎn)定位指令（G00）指令格式：G00XZ_；（2）直線插補(bǔ)指令（G01）指令格式：G01XZ_；（3）進(jìn)給速度單位設(shè)定指令法：G99，西：G95每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，單位mm/r法：G98，西：G94每分鐘進(jìn)給量，單位mm/min（4）米制/英制尺寸轉(zhuǎn)換指令法：G20，西G70；英制輸入法：G21，西G71；米制輸入（5）直徑編程（6）基點(diǎn)（7）零件加工程序編制方法【任務(wù)實(shí)施】教學(xué)過程主要教學(xué)內(nèi)容及步驟教師活動學(xué)生活動教學(xué)目標(biāo)【一】導(dǎo)入新任務(wù)軸是最常用、最重要的機(jī)器零件之一，如各類機(jī)床的主軸、機(jī)器齒輪箱中的轉(zhuǎn)軸、車輪的支承軸，如何在數(shù)控車床上加工這些軸類零件，是本項(xiàng)目的主要內(nèi)容。典型軸類零件軸上表面的車削加工【二】任務(wù)開始項(xiàng)目二軸類零件加工【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.掌握簡單軸加工工藝的制定2.掌握G00、G01等基本指令及應(yīng)用3.掌握槽、輪廓切削循環(huán)指令及應(yīng)用4.會編寫軸類零件加工程序5.掌握典型軸車削加工方法及尺寸控制方法6.會進(jìn)行數(shù)控車床單段加工、自動加工、空運(yùn)行及仿真加工任務(wù)一簡單階梯軸的加工【任務(wù)描述】如圖2-3所示簡單階梯軸，由三個外圓、端面及臺階面構(gòu)成，外圓尺寸精度較低，為未注公差，表面粗糙度全部為Rα3.2μm。使用FANUCoiMate-TD或SIEMENS828D系統(tǒng)數(shù)控車床完成該軸加工，材料：45鋼，毛坯：φ30mm棒料，加工后效果圖如圖示。圖2-3簡單階梯軸加工零件圖【知識目標(biāo)】1．掌握G00、G01指令及其應(yīng)用2．掌握米制、英制輸入單位指令及其應(yīng)用3．掌握進(jìn)給速度單位指令及應(yīng)用4．理解直徑編程及基點(diǎn)的含義5．掌握簡單階梯軸加工工藝制定方法6．會編寫外圓、臺階與端面加工程序【技能目標(biāo)】1．熟練裝夾工件、刀具2．熟練數(shù)控機(jī)床基本操作3．掌握零件的單段加工方法【知識準(zhǔn)備】1．外圓車刀及選用種類結(jié)構(gòu)形式加工特點(diǎn)整體式由高速鋼刀條刃磨而成，刀具刃口鋒利，切削速度較低，效率較低，用于有色金屬、塑料等材料加工焊接式由硬質(zhì)合金刀片焊接在刀桿上制成，價格較低，磨損后需重磨，效率低可轉(zhuǎn)位式由專門企業(yè)生產(chǎn)，將可轉(zhuǎn)位刀片裝夾在刀桿上構(gòu)成，一個刀刃磨損后只需將刀片松開轉(zhuǎn)一個位置，再夾緊即可繼續(xù)投入切削，效率高，故數(shù)控機(jī)床一般都選用可轉(zhuǎn)位式外圓車刀進(jìn)行加工。常見的可轉(zhuǎn)位刀片如圖2-5所示圖2-5常見可轉(zhuǎn)位刀片2．車削路徑的確定粗車外圓，應(yīng)先車削大直徑外圓，后車削小直徑外圓，精車路徑則從小直徑外圓車至大直徑外圓，保證切削路徑連貫性，圖2-6粗車外圓路徑圖2-7精車外圓路徑3．量具選擇量具種類量具圖樣精度及應(yīng)用游標(biāo)卡尺測量精度為0.02mm，是常用的外圓直徑及長度測量量具，此外還有帶表游標(biāo)卡尺和數(shù)顯游標(biāo)卡尺測量精度較高外徑千分尺測量精度高，可達(dá)0.01mm，有0～25mm、25～50mm、50～75mm等多種規(guī)格深度千分尺測量精度高，可達(dá)0.01mm，有0～25mm、25～50mm、50～75mm等多個測量頭以供使用4．切削用量的選擇（1）背吃刀量ap當(dāng)機(jī)床剛性足夠，在保留精車、半精車余量的前提下，盡可能選擇較大背吃刀量。精加工、半精加工余量較小，常一刀車削完成。數(shù)控車削常取0.1～0.5mm（單邊）。（2）進(jìn)給量f進(jìn)給量是指工件旋轉(zhuǎn)一周，車刀沿進(jìn)給方向移動的距離(mm/r)，其值與加工性質(zhì)有密切關(guān)系；車外圓、端面中，粗車進(jìn)給量取0.2～0.8mm/r，精車進(jìn)給量取0.1～0.3mm/r。進(jìn)給量有每轉(zhuǎn)進(jìn)給量和每分鐘進(jìn)給量之分，每分鐘進(jìn)給量Ff是指單位時間（min）內(nèi)，車刀沿進(jìn)給方向移動距離，與每轉(zhuǎn)進(jìn)給量之間的關(guān)系為：Ff=nf（mm/min）（2-1）式中n—主軸轉(zhuǎn)速（r/min）；F—進(jìn)給量（mm/r）。（3）切削速度(vc)與主軸轉(zhuǎn)速(n)切削速度是指車刀刀刃上某一點(diǎn)相對于工件待加工面的瞬時速度，與主軸轉(zhuǎn)速之間關(guān)系為：vc=πnd/1000（m/min）5．編程知識（1）快速點(diǎn)定位指令（G00）是指刀具以機(jī)床規(guī)定的快速移動速度從所在位置移動到目標(biāo)點(diǎn)位置。指令格式G00XZ_；參數(shù)含義X、Z為目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)如程序：G00X30.0Z5.0；是指刀具快速移動到坐標(biāo)為（5，30）位置。指令使用說明1．G00指令刀具移動速度由機(jī)床規(guī)定，無需在程序段中指定；2．G00指令為模態(tài)有效代碼，一經(jīng)使用持續(xù)有效，直到同組代碼（G01、G02…）取代為止；3．G00指令移動速度快，只能使用在空行程或退刀場合，以縮短時間，提高效率；4．G00指令目標(biāo)點(diǎn)不能設(shè)置在工件表面，應(yīng)距離工件表面有2～5mm安全距離，且在移動過程中不能碰到機(jī)床、夾具等，如圖2-8所示5．法那科系統(tǒng)與西門子系統(tǒng)指令格式相同（2）直線插補(bǔ)指令（G01）指刀具以編程指定的進(jìn)給速度移動到目標(biāo)點(diǎn)。指令格式G01XZF；參含義X、Z為直線插補(bǔ)目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)，F(xiàn)為直線插補(bǔ)進(jìn)給速度；如程序：G01X20.0Z-5.0F0.2；是指刀具以0.2mm/r移動速度直線插補(bǔ)到點(diǎn)坐標(biāo)為（－5，20）位置指令使用說明1．G01指令用于零件切削加工，加工中必須指定刀具進(jìn)給速度，且一段程序中只能指定一個進(jìn)給速度；2．G01指令移動速度較慢，空行程或退刀過程中用此指令則走刀時間長，效率低；3．G01指令為模態(tài)有效代碼，一經(jīng)使用持續(xù)有效，直至同組G代碼（G00、G02…）取代為止4．法那科系統(tǒng)與西門子系統(tǒng)指令格式相同（3）進(jìn)給速度單位設(shè)定指令進(jìn)給速度單位設(shè)定用于確定刀具進(jìn)給速度為每分鐘進(jìn)給量還是每轉(zhuǎn)進(jìn)給量。指令代碼含義使用說明法那科系統(tǒng)西門子系統(tǒng)G99G95每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，單位mm/r，常用于數(shù)控車床，模態(tài)有效代碼，且機(jī)床開機(jī)有效G98G94每分鐘進(jìn)給量，單位mm/min常用于數(shù)控銑床和加工中心，模態(tài)有效指令表2-6法那科系統(tǒng)與西門子系統(tǒng)進(jìn)給速度單位指令示例程序段號法那科系統(tǒng)西門子系統(tǒng)指令說明N10G98F150；G94F150；進(jìn)給速度為150mm/minN20…；…；…N30M3S500；M3S500；主軸轉(zhuǎn)速500r/minN40G99F0.3；G95F0.3；進(jìn)給速度為0.3mm/rN50G1X40Z10F0.1；G1X40Z10F0.1；進(jìn)給速度為0.1mm/r（4）米制/英制尺寸轉(zhuǎn)換指令。通過G代碼選擇輸入數(shù)據(jù)的單位是米制輸入還是英制輸入，指令代碼含義使用說明法那科西門子G20G70英制輸入1．在程序開頭，坐標(biāo)系設(shè)定之前指定；2．米/英制轉(zhuǎn)換后，F(xiàn)代碼指定的進(jìn)給速度、坐標(biāo)指令、工件原點(diǎn)偏置、刀具偏置、增量進(jìn)給移動量、手搖脈沖發(fā)生器每一刻度的值等單位制將隨之發(fā)生變化；3．接通電源時，米/英制轉(zhuǎn)換的G代碼保持通電前的狀態(tài)G21G71米制輸入（5）直徑編程數(shù)控車床加工的是回轉(zhuǎn)體零件，一般都以直徑方式編程，即以工件直徑值表示X坐標(biāo)值；法那科系統(tǒng)通過更改數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部1006號參數(shù)設(shè)定半徑或直徑方式。西門子828D系統(tǒng)直徑編程指令：DIAMON；半徑編程指令DIAMOF，兩個指令均為模態(tài)有效指令。（6）基點(diǎn)零件各幾何要素之間的連接點(diǎn)稱為基點(diǎn)，如兩條直線的交點(diǎn)、直線與圓弧的切點(diǎn)等，往往作為直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)的目標(biāo)點(diǎn)，（7）零件加工程序編制方法1）建立工件坐標(biāo)系。根據(jù)工件坐標(biāo)系建立原則建立恰當(dāng)?shù)墓ぜ鴺?biāo)系（編程坐標(biāo)系），便于程序編制。2）擬定加工工藝并計算輪廓基點(diǎn)坐標(biāo)及工藝點(diǎn)坐標(biāo)，作為快速點(diǎn)定位或直線（圓?。┎逖a(bǔ)目標(biāo)點(diǎn)。3）給程序命名。4）編寫數(shù)控加工程序。編寫程序時首先給出機(jī)床做好準(zhǔn)備工作的動作指令，如主軸正轉(zhuǎn)指令（M03）、轉(zhuǎn)速指令（S）、所用刀具指令（T），切削液開指令（M08）等，以及設(shè)置數(shù)控系統(tǒng)初始狀態(tài)指令，如公制數(shù)據(jù)輸入指令G21（或G71）、每轉(zhuǎn)進(jìn)給量指令G99(或G95)、取消刀尖半徑補(bǔ)償指令等。然后，根據(jù)零件加工工藝路線，依次編寫刀具移動過程的程序指令。最后，寫入程序結(jié)束指令M02或M30。【任務(wù)實(shí)施】1．工藝分析（1）刀具選擇（2）量具選擇（3）零件加工工藝路線制定（4）切削用量選擇表2-8簡單階梯軸加工工藝工序名定位面工步序號及內(nèi)容刀具及刀號n（r/min）f(mm/r)ap/mm車削夾住毛坯外圓1．車φ28mm外圓外圓車刀，刀號T016000.22～32．車φ24mm外圓外圓車刀，刀號T016000.223．車φ20mm外圓外圓車刀，刀號T016000.224．手動切斷工件切斷刀，刀號T024000.14調(diào)頭，夾住φ24外圓1．手動車端面，控制總長外圓車刀，刀號T016000.22～32．程序編制表2-9基點(diǎn)及各工藝點(diǎn)坐標(biāo)基點(diǎn)坐標(biāo)（Z，X）工藝點(diǎn)坐標(biāo)（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）參考程序（略）3．加工操作（1）加工準(zhǔn)備1）開機(jī)回參考點(diǎn)。2）裝夾工件。3）裝夾刀具。4）對刀操作。5）輸入程序及校驗(yàn)。（2）零件加工首次進(jìn)行零件加工，盡可能采用單段加工。法那科系統(tǒng)單段運(yùn)行設(shè)置方法：按數(shù)控面板上（單段運(yùn)行）按鈕，單段運(yùn)行指示燈亮，再按一次（單段運(yùn)行）按鈕，可取消單段運(yùn)行。西門子系統(tǒng)單段運(yùn)行設(shè)置方法：選擇自動方式，按機(jī)床操作面板上單段程序鍵，單段程序指示燈亮，即單段運(yùn)行。再次按單段程序鍵可取消?！緳z測評分】評價表（略）【任務(wù)反饋】任務(wù)反饋表（略）【任務(wù)拓展一】加工如圖2-10所示零件。材料：45鋼，毛坯為φ30mm×45mm棒料【三】總結(jié)與成果分享【四】作業(yè)布置1．按結(jié)構(gòu)分，外圓車刀有哪幾種？數(shù)控車床上常用哪種數(shù)控車刀？為什么？2．切削用量包括哪些內(nèi)容？粗、精車外圓切削用量如何選擇？3．簡述粗車外圓的切削路徑。4．G00和G01指令有何區(qū)別？各使用在什么場合？舉生產(chǎn)、生活中數(shù)控車床加工零件實(shí)例引入課題任務(wù)講授、分析本項(xiàng)目學(xué)習(xí)目標(biāo)出示任務(wù)圖片并分析任務(wù)內(nèi)容，思考初步解決方案出示本次任務(wù)知識、技能目標(biāo)按圖表分析數(shù)控車刀種類、特點(diǎn)及應(yīng)用演示可轉(zhuǎn)位車刀刀片形狀分析、講解粗、精車外圓路徑按圖表分析外圓使用量具種類、特點(diǎn)及應(yīng)用分析、講解切削用量三要素概念及確定方法分析、講解快速點(diǎn)定位指令、格式及使用分析、講解直線插補(bǔ)指令、格式及使用分析、講解進(jìn)給速度單位指令、代碼及應(yīng)用并舉例分析分析、講解米制、英制尺寸轉(zhuǎn)換指令、代碼及應(yīng)用分析、講解直徑編程含義及代碼、基點(diǎn)含義講解、分析一般零件程序的編寫步驟和要令按步驟引導(dǎo)學(xué)生完成工藝分析及編寫程序等任務(wù)（也可分步實(shí)施任務(wù)）引導(dǎo)學(xué)生完成基點(diǎn)坐標(biāo)計算，為編程做準(zhǔn)備按步驟引導(dǎo)學(xué)生完成零件加工前各項(xiàng)準(zhǔn)備工作及零件加工，組織進(jìn)行檢測評分，實(shí)施任務(wù)反饋布置任務(wù)拓展內(nèi)容并作提示引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行本節(jié)課內(nèi)容總結(jié)及成果分享聽講、觀看、思考是如何做出來的聽講、思考聽講、看圖、思考聽講、思考聽講、思考、記錄看圖思考、記錄看圖、聽講、思考并記錄聽講、記錄，了解各種量具的使用聽講、分析、思考并記錄聽講、分析、思考并記錄聽講、分析、思考并記錄聽講、分析、思考并記錄，在教師引導(dǎo)下完成示例程序分析聽講、分析、思考并記錄，聽講、思考并記錄聽講、記錄按步驟分組實(shí)施工藝分析、程序編制任務(wù)學(xué)生訓(xùn)練計算基點(diǎn)坐標(biāo)按步驟完完成零件加工前各項(xiàng)準(zhǔn)備工作及零件加工，組織進(jìn)行檢測評分，實(shí)施任務(wù)反饋記錄、思考，課后或課堂完成總結(jié)本節(jié)課學(xué)習(xí)內(nèi)容，提練不足之處培養(yǎng)學(xué)生對數(shù)控加工學(xué)習(xí)興趣了解本項(xiàng)目二學(xué)習(xí)目標(biāo)任務(wù)導(dǎo)向明確本次任務(wù)目標(biāo)掌握數(shù)控車刀種類