PAGEPAGE9《數控車床項目化教學》教案授課班級班級人數授課教師課題序號16授課課型授課課時6課時授課章節名稱項目五螺紋類零件加工任務一圓柱螺塞的加工教學目標知識目標1．會計算普通外螺紋參數2．會制訂普通外螺紋的加工工藝3．掌握螺紋切削指令及應用能力目標1．會正確安裝普通外螺紋車刀，會進行外螺紋車刀的對刀2．會測量普通外螺紋3．會加工普通外螺紋并達到一定精度要求情感目標1.養成文明生產、安全生產習慣；2.養成優良的勞動態度和職業素養；3.培養團隊合作精神。教學重點1．螺紋切削指令及應用2．普通外螺紋的加工工藝制訂教學難點加工普通外螺紋并達到一定精度要求教學方法講授法、討論法、演示法、自主學習法、探究法教學資源網絡資源，教學視頻，相關PPT，數控車床若干，配套練習題板書設計任務一圓柱螺塞的加工【任務描述】【知識準備】1．普通螺紋主要參數及計算(1)普通螺紋主要參數及計算公式2）普通外螺紋實際加工、編程相關尺寸計算2．外螺紋車刀3．普通螺紋車削的進刀方式及進刀次數（1）車螺紋進刀方式（2）進刀次數及切深量的分配（3）螺紋切削空刀導入量和退出量4．主軸轉速5．測量外螺紋的量具6．編程知識（1）法那科系統與西門子系統圓柱螺紋切削指令（2）法那科系統圓柱螺紋（單一形）切削循環指令（G92）【任務實施】1．工藝分析（1）螺紋加工及編程實際參數計算（2）刀具的選擇（3）量具的選擇（4）工藝路線的制訂（5）切削用量選擇2．程序編制3．加工操作（1）加工準備（2）零件加工【任務拓展】教學過程主要教學內容及步驟教師活動學生活動教學目標【一】導入新任務油氣管件、軸、套（盤）類零件，為便于連接、固定、傳動，需加工螺紋表面，這些位于回轉表面上的螺紋在普通車床上也可加工但精度難控制，效率低，如何在數控車床加工？引入項目五。圖5-1典型螺紋零件【二】任務開始項目五螺紋類零件加工【學習目標】1.掌握普通螺紋加工參數計算2.掌握常用螺紋切削指令及其應用3.掌握普通外螺紋編程與加工方法4.掌握普通內螺紋編程與加工方法5.掌握圓錐螺紋編程與加工方法任務一圓柱螺塞的加工【任務描述】如圖5-2所示圓柱螺塞，由普通螺紋、螺紋退刀槽、外圓等表面構成，使用FANUCoiMate-TD或SIEMENS828D系統數控車床完成該零件加工，材料：45鋼，毛坯為直徑φ20mm棒料，其中M12×1圓柱外螺紋為細牙普通螺紋，螺距為1mm，加工后效果圖如圖5-3所示。圖5-2圓柱螺塞零件圖【知識目標】1．會計算普通外螺紋參數2．會制訂普通外螺紋的加工工藝3．掌握螺紋切削指令及應用【技能目標】1．會正確安裝普通外螺紋車刀，會進行外螺紋車刀的對刀2．會測量普通外螺紋3．會加工普通外螺紋并達到一定精度要求【知識準備】1．普通螺紋主要參數及計算表5-1普通螺紋主要參數名稱及計算公式參數名稱代號計算公式牙型角α60°螺距P由公稱直徑確定基本大徑d（D）內（外）螺紋公稱直徑基本中徑d2（D2）d2=d-0.6495P牙型高度h1h1=0.5413P基本小徑d1（D1）d1=d-2h1=d-1.083P圖示（2）普通外螺紋實際加工、編程相關尺寸計算表5-2普通外螺紋實際加工、編程相關尺寸計算公式參數名稱代號計算公式原因及用途外螺紋圓柱直徑d圓d圓=d-0.1P受刀具擠壓影響，外徑尺寸會脹大，故車外螺紋前圓柱直徑應比螺紋大徑小0.2～0.4mm，作為車外螺紋前圓柱加工、編程依據螺紋牙深h1實h1實=0.65P關系到車螺紋時進刀次數、每次背吃刀量分配等外螺紋小徑d1實d1實=d-2h1實=d-1.3P編程時計算外螺紋牙底坐標2.外螺紋車刀普通外螺紋車刀刀尖角等于螺紋牙型角60°種類圖例使用說明整體式螺紋車刀整體式螺紋車刀由高速鋼刀桿刃磨而成，刃口較鋒利，常用于低速車螺紋或精車螺紋焊接式螺紋車刀由硬質合金刀片焊接在刀桿上制成，價格較低，常用于高速車螺紋可轉位式螺紋車刀由專門廠家生產，價格較高，不需重磨，生產效率高，是數控機床上常用車螺紋刀具，刀片型號根據螺紋螺距選擇3．普通螺紋車削的進刀方式及進刀次數螺紋車刀屬于成型車刀，刀具切削面積大，進給量大，切削過程中切削力大，不能一次加工而成，需采用不同進刀方式，分多次進給切削，（1）車螺紋進刀方式表5-4切削螺紋進刀方式進刀方式圖示特點及應用直進法切削力大，易扎刀，切削用量低，牙型精度高。適用于加工P＜3mm普通螺紋及精加工P≥3mm螺紋。斜進法切削力小，不易扎刀，切削用量大，牙型精度低，表面粗糙度值大。適用于粗加工P≥3mm螺紋左右切削法切削力小，不易扎刀，切削用量大，牙型精度低，表面粗糙度值小。適用于加工P≥3mm螺紋粗、精加工。（2）進刀次數及切深量的分配圖5-4車螺紋切深量的分配（3）螺紋切削空刀導入量和退出量由于數控機床伺服系統滯后，主軸加速和減速過程中，會在螺紋切削起點和終點產生不正確的導程。因此在進刀和退刀時要留有一定空刀導入量和空刀退出量，即螺紋切削行程要大于實際螺紋長度，如圖5-5所示。空刀導入量δ1取2～5mm；空刀退出量應小于螺紋退刀槽寬度，一般取δ2=0.5δ1。4．主軸轉速車螺紋時切削速度較低易產生鱗刺，速度太高，擠壓變形嚴重，一般高速鋼螺紋車刀切削速度為100～150r/min，硬質合金焊接螺紋車刀、可轉位螺紋車刀切削速度為300～400r/min。5．測量外螺紋的量具表5-6常見測量普通外螺紋量具量具種類圖例使用說明螺紋樣板測量各種螺紋螺距，將螺比試樣板壓在螺紋上，吻合的即是被測螺紋的螺距螺紋千分尺有兩個和螺紋牙型相同的測量觸頭，一個呈圓錐，一個呈凹槽，有一系列測量觸頭供不同的牙型和螺距選擇；用于測量螺紋中徑，讀數方法同外徑千分尺螺紋環規又稱螺紋通止規，根據螺紋規格和精度選用，代號T為通規，Z為止規；通規能通過，止規通不過為合格6．編程知識（1）法那科系統與西門子系統圓柱螺紋切削指令法那科系統西門子系統指令格式G32Z（W）FQ；G33ZKSP=；參數含義Z：圓柱螺紋終點絕對坐標Ｗ：圓柱螺紋終點相對于起點的增量坐標F：螺紋導程Q：螺紋起始角，為不帶小數點的非模態量（不指定時值為0，若車單線螺紋，可為任意值；若車3線螺紋，車第1根螺旋線值為0，車第2根螺旋線值為120000，車第3根螺紋線值為240000）Z：圓柱螺紋終點絕對坐標（G90有效）K：螺紋導程SP：螺紋起始點角度偏移量（車單線螺紋，可為任意值；若車3線螺紋，車第1根螺旋線值為0，車第2根螺旋線值為120，車第3根螺紋線值為240）使用說明1．螺紋切削起點與終點X坐標一致，即車圓柱螺紋時X坐標不變；2．螺紋切削中進給速度倍率無效；3．螺紋切削中，主軸倍率無效，被固定在100%；4．螺紋切削中，進給暫停功能無效5．左旋或右旋螺紋由主軸旋轉方向確定示例切削螺紋導程4mm，δ1=3mm;δ2=1.5mm,切深量1mm，（直徑編程）法那科系統絕對坐標編程：N30G00X38.0Z93.0；N40G32Z18.5F4.0；N50G00X100.0；法那科系統增量坐標編程：N30G00U-62.0；N40G32W-74.5F4.0；N50G00U62.0；西門子系統絕對坐標編程：N30G00X38.0Z93.0；N40G33Z18.5K4.0；N50G00X100.0；（2）法那科系統圓柱螺紋（單一形）切削循環指令（G92）類別內容指令格式G92X（U）Z（W）FQ；參數含義X、Z：圓柱螺紋終點絕對坐標U、Ｗ：圓柱螺紋終點相對于循環起點的增量坐標F：螺紋導程Q：螺紋起始角（車多線螺紋用）使用說明用G90、G92、G94、以外的01組的指令代碼取消固定循環方式，其他說明同G32切削循環路徑【任務實施】1．工藝分析（1）螺紋加工及編程實際參數計算M12×1-6h圓柱外螺紋實際參數計算螺紋代號螺紋牙深螺紋小徑車螺紋前圓柱直徑M12×1-6h外螺紋h1實=0.65P=0.65×1mm=0.65mmd1實=d-2h1實=d-1.3P=12mm-1.3×1mm=10.7mmd圓=d-0.1P=12mm-0.1mm=11.9mm（2）刀具選擇（3）量具選擇（4）零件加工工藝路線制定（5）切削用量選擇工序名定位工步序號及內容刀具及刀號n（r/min）f(mm/r)ap/mm車削夾住毛坯外圓1．粗車端面、外圓外圓粗車刀，刀號T016000.22～42．精車端面、外圓外圓精車刀，刀號T0210000.10.23．切4mm×φ9mm槽切槽刀，刀號T034000.0844．粗、精車M12×1螺紋螺紋車刀，刀號T0435010.1～0.45．切斷工件切槽刀，刀號T034000.084調頭夾住φ18外圓1．車端面，控制總長外圓粗車刀，刀號T016000.22～42．編制程序參考程序（略）3．加工操作（1）加工準備1）開機回參考點。2）裝夾工件。3）裝夾刀具。4）對刀操作。外圓車刀、切槽刀按前面任務采用試切法對刀，螺紋車刀放在外圓車刀之后對刀，保證端面已車平，對刀時選刀尖為刀位點，對刀步驟如下。=1\*GB3①Z方向對刀。手動（JOG）方式，移動螺紋車刀使刀尖與工件右端面平齊，可目測或借助鋼尺操作，如圖5-6所示。然后將刀具長度補償值輸入相應刀具號中。=2\*GB3②X方向對刀，MDI（A）方式下輸入程序M3S400，使主軸正轉；切換成手動（JOG）方式，外螺紋車刀試車一段外圓，然后沿Z方向退出。如圖5-7所示。停車，測量外圓直徑，將其值輸入到相應刀具號中。螺紋車刀Z方向對刀X方向對刀5）輸入程序及校驗。（2）零件加工1）加工零件右端輪廓，2）加工零件左端輪廓。3）加工結束后，及時清掃機床。【檢測評分】評價表（略）【任務反饋】任務反饋表（略）【任務拓展一】用法那科系統圓柱螺紋切削循環指令（G92）編寫并加工圖5-2所示零件。【任務拓展二】加工如圖5-8所示零件。材料：45鋼，毛坯為φ25mm棒料圖5-8螺紋軸零件圖【三】總結與成果分享【四】作業布置1．車三角形螺紋前，外螺紋底圓柱直徑如何確定？為什么？2．車削三角形螺紋有哪幾種進刀方法？各有何特點？3．簡述三角外螺紋車刀對刀步驟。4．車削螺紋為何要設置空刀導入量和空刀退出量？其值如何確定？5．編寫如圖5-18螺紋軸數控程序并加工練習，材料：45鋼，毛坯：φ30mm×40mm。舉生產、生活中螺紋類零件實例引入課題任務講授、分析本項目學習目標出示任務圖片并分析任務內容，思考初步解決方案出示本次任務知識、技能目標按圖表分析螺紋主要參數的計算方法分析、講解螺紋實際加工、編程相關尺寸的計算按圖表分析外螺紋車刀種類、特點按圖表分析車螺紋進刀方式及特點按圖分析、講解車螺紋進刀次數及切深量的分配分析、講解車螺紋調車空刀導入量、導出量的原因，會確定導入量和導出量的大小分析、講解車螺紋轉速的選擇按圖表分析測量外螺紋常用量具及特點分析、講解圓柱螺紋切削指令格式及參數含義舉例引導學生完成實例編程任務分析、講解法那科系統圓柱螺紋切削循環指令格式及運用按步驟引導學生完成工藝分析及編寫程序等任務（也可分步實施任務）按步驟引導學生完成零件加工前各項準備工作及零件加工，組織進行檢測評分，實施任務反饋分析螺紋車刀對刀方法并上機操作演示布置任務拓展內容并作提示引導學生進行本節課內容總結及成果分享聽講、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、聽講、思考并記錄看圖表、聽講、思考、記錄，看圖、聽講、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、思考并記錄聽講、分析、思考并記錄看圖、聽講、思考并記錄討論、思考并完成任務聽講、思考、記錄按步驟分組實施工藝分析、程序編制任務按步驟完完成零件加工前各項準備工作及零件加工，組織進行檢測評分，實施任務反饋聽講、思考并上機模仿訓練記錄、思考，課后或課堂完成總結本節課學習內容，提練不足之處培養學生對本項目學習興趣了解本項目五學習目標任務導向明確本次任務目標掌握螺紋主要參數的計算方法會對螺紋實際加工