PAGEPAGE7《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13授課課型授課課時6課時授課章節名稱項目四成形面類零件加工任務一凹圓弧滾壓軸的加工教學目標知識目標1．熟悉加工凹圓弧面車刀種類及選用2．掌握圓弧插補方向的判斷3．掌握G02、G03圓弧插補指令及終點坐標+半徑格式應用4．了解用二維CAD軟件輔助編排工藝及查找編程點坐標的方法能力目標1．會制訂凹圓弧面零件加工工藝2．掌握圓弧面測量方法3．掌握各種凹圓弧面加工及尺寸控制方法情感目標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．G02、G03圓弧插補指令及終點坐標+半徑格式應用2．凹圓弧面加工及尺寸控制方法教學難點凹圓弧面加工及尺寸控制方法教學方法講授法、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凹圓弧滾壓軸的加工【任務描述】【知識準備】1．加工凹圓弧表面車刀2．凹圓弧面車削方法3．用二維CAD軟件輔助編排加工路徑和查找編程點坐標4．凹圓弧面測量量具選擇5．凹圓弧表面切削用量選擇6．編程知識（1）圓弧插補指令G02、G03（2）圓弧插補終點坐標+半徑指令格式法：G18G02/G03X（U）Z(W)RF；西：G90G18G02/G03XZCR=F；【任務實施】1．工藝分析（1）刀具的選擇（2）加工工藝路線的制訂（3）量具的選擇（4）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】導入新任務成形面是由曲線回轉形成的表面如各類球頭手柄、球面軸承、球頭關節軸承等，如圖4-1所示。成形面類零件在普通車床上加工比較困難，而在數控車床上加工比較方便，能充分體顯數控車床的優勢，引入項目四。圖4-1典型成形面類零件【二】任務開始項目四成形面類零件加工【學習目標】1.掌握圓弧插補指令及應用2.掌握倒圓指令及應用3.掌握成形面類零件工藝路線擬定方法4.會用二維CAD軟件輔助編排工藝和查找基點坐標5.掌握成形面類零件車削方法任務一凹圓弧滾壓軸的加工【任務描述】使用FANUCoiMate-TD或SIEMENS828D系統數控車床，完成如圖4-2所示凹圓弧滾壓軸加工，材料：45鋼，毛坯：φ30mm×60mm棒料，其主要表面是外圓柱面及凹圓弧面。加工后效果圖如圖4-3所示。圖4-2凹圓弧滾壓軸零件圖【知識目標】1．熟悉加工凹圓弧面車刀種類及選用2．掌握圓弧插補方向的判斷3．掌握G02、G03圓弧插補指令及終點坐標+半徑格式應用4．了解用二維CAD軟件輔助編排工藝及查找編程點坐標的方法【技能目標】1．會制訂凹圓弧面零件加工工藝2．掌握圓弧面測量方法3．掌握各種凹圓弧面加工及尺寸控制方法【知識準備】1．加工凹圓弧表面車刀名稱圖例加工表面及特點成形車刀有可轉位式和高速鋼刃磨而成的整體式成形車刀兩種，用于加工尺寸較小的圓弧形凹槽、半圓槽棱形車刀常用可轉位式，刀具主偏角為90°，加工帶有臺階的圓弧面，加工中只會產生副切削刃干涉，需要刀具具有足夠大的副偏角尖形車刀有可轉位式和高速鋼刃磨而成的整體式成形車刀兩種，易產生主切削刃及副刀刃干涉現象，相對而言刀具副偏角較大，不易產生副切削刃干涉，用于不帶臺階的成形表面加工2．凹圓弧面車削方法精車凹圓弧面沿著輪廓面進行，粗車時，由于各部分余量不等，需采用相應車削路徑，切削路徑圖例特點及應用場合車等徑圓弧編程坐標計算簡單，但切削路徑長車同心圓弧編程坐標計算簡單，切削路徑短，余量均勻車梯形形式切削力分布合理，但編程坐標計算較復雜車三角形形式切削路徑較長，編程坐標計算較復雜3．用二維CAD軟件輔助編排加工路徑和查找編程點坐標采用各種車削路徑粗車成形面，最困難的是計算粗車時各編程點坐標，實際生產中可結合二維CAD軟件輔助查找編程點坐標，具體做法是：如果用的是CAXA電子圖板軟件，取繪圖軟件坐標原點為編程原點（工件原點）繪制零件圖，以零件圖為原輪廓，粗車背吃刀量為等距距離，繪制往毛坯方向等距線作為每次粗車路徑，點擊軟件中“工具”－“查詢”－“XYZ點坐標（P）”,圖4-4用CAXA軟件查找點坐標操作4．凹圓弧面測量量具選擇凹圓弧面形狀精度用R規（半徑樣板）測量，5．凹圓弧表面切削用量選擇車圓弧表面為防止主、副切削刃與工件表面產生干涉，車刀主、副偏角一般選擇較大，于是車刀刀尖角小，刀尖強度低，故車圓弧表面切削用量比車外圓用量要小，（1）背吃刀量ap當車刀剛性足夠，保留精車、半精車余量的前提下，盡可能選擇較大背吃刀量。精車、半精車余量常取0.1～0.3mm。（2）進給量f進給量粗車時大一些以提高效率，精車時小一些以保證表面質量，粗車進給量取0.2～0.4mm/r，精車進給量取0.08～0.15mm/r。（3）主軸轉速(n)硬質合金車刀粗車選中速，精車選擇高速，一般粗車選400～700r/min，精車選800～1200r/min。6．編程知識（1）圓弧插補指令G02、G03表4-3法那科系統與西門子系統圓弧插補指令代碼及插補方向判別指令代碼G02（或G2）：順時針圓弧插補G03（或G3）：逆時針圓弧插補順、逆時針插補方向判別判別原則：從不在圓弧插補平面的坐標軸正方向往負方向看，順時針用G02，逆時針用G03前置刀架后置刀架不論是前置刀架還是后置刀架，對同一段圓弧，順時針、逆時針方向是一致的，即外輪廓凸圓弧用G03，凹圓弧用G02表4-4法那科系統與西門子系統圓弧插補終點坐標+半徑格式、參數含義及應用法那科系統西門子系統指令格式G18G02/G03X（U）Z(W)RF；G90G18G02/G03XZCR=F；參數含義X、Z：圓弧插補終點絕對坐標；Ｕ、Ｗ：圓弧插補終點相對于起點的增量坐標；R：圓弧半徑，大于180°的圓弧為負值，小于等于180°的圓弧為正值；F：進給速度X、Z：圓弧插補終點絕對坐標；CR：圓弧半徑，大于180°的圓弧為負值，小于等于180°的圓弧為正值；F：進給速度示例（前置刀架）法那科系統圓弧插補程序：G18G02X100.0Z-50.0R40.0F0.2；或G18G02U50.0W-50.0R40.0F0.2；西門子系統圓弧插補程序：G18G90G02X100.0Z-50.0CR=40.0F0.2；使用說明1．G02、G03指令為模態有效指令，一經使用持繼有效，直到同線G代碼（G00、G01）取代為止；2．R（CR）為程序段有效代碼，指令格式中不能省略；3．西門子系統若指定G91，則X、Z指圓弧插補終點相對于起點的增量坐標【任務實施】1．工藝分析（1）刀具選擇（2）零件加工工藝路線制定（3）量具選擇（4）切削用量選擇工序名定位（裝夾面）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φ280-0.052外圓外圓車刀，刀號T016000.22～3調頭，夾住φ280-0.052外圓1．粗車零件右端輪廓外圓車刀，刀號T016000.21～22．精車零件右端輪廓外圓車刀，刀號T0210000.10.2用軟卡爪夾住φ220-0.052外圓1．精車φ280-0.052外圓外圓車刀，刀號T0210000.10.32．車圓弧槽圓頭成形刀，刀號T034000.12．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。外圓車刀同前面課題，圓頭車刀對刀步驟如下：eq\o\ac(○,1)Z軸對刀。MDI（A）方式下輸入程序M3S400，使主軸正轉；切換成手動（JOG）方式，將圓弧刀左側面碰至工件端面，沿+X方向退出刀具，進行面板操作，內容與外圓車刀對刀相同。如圖3-5(a)所示。eq\o\ac(○,2)X軸對刀。MDI（A）方式下輸入程序M3S400，使主軸正轉；切換成手動（JOG）方式，用圓弧刀刃碰到工件外圓面（長2～3mm），沿+Z方向退出刀具，如圖4-7所示。停車，測量外圓直徑，需考慮刀頭半徑R2mm，進行面板操作，面板操作步驟與外圓車刀X方向對刀相同。圓頭車刀Z方向對刀X方向對刀5）輸入程序及校驗。（2）零件加工1）粗車φ280-0.052mm外圓，2）粗、精車零件右端輪廓面，3）精車φ280-0.052mm外圓及R2mm圓弧槽?！緳z測評分】評價表（略）【任務反饋】任務反饋表（略）【任務拓展】加工如圖4-8所示零件。材料：45鋼，毛坯為φ30mm×65mm棒料圖4-8任務拓展訓練題【三】總結與成果分享【四】作業布置1．數控車床上，粗車凹圓弧面的車削路徑有哪些，各有何特點？2．在CAXA電子圖軟件中如何查找編程點坐標？3．臥式數控車床圓弧插補的平面選擇指令是什么？4．如何判別圓弧插補方向？舉生產、生活中套成形面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凹圓弧面車刀種類、特點及應用分析、講解凹圓弧面常用加工路徑及加工特點按圖表分析講解用CAD軟件輔助編排加工路徑和查找編程點坐標的方法并舉例演示分析、講解凹圓弧面測量量具和選擇切削用量的方法分析、講解圓弧插補指令代碼及方向判別分析、講解圓弧插補終點坐標+半徑指令格式、參數含義及使用舉例引導學生完成實例編程任務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，實施任務反饋分析圓頭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、思考并記錄聽講、記錄，按步驟操作模仿聽講、分析、思考并記錄聽講、分析、思考并記錄聽講、分析、思考并記錄討論、思考并完成任務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四學習目標任務導向明確本次任務目標掌握凹圓弧面車刀種類、特點及應用理解凹圓弧面常用加工路徑，會靈活選用