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6授課課型授課課時6課時授課章節名稱項目二軸類零件加工任務一簡單階梯軸的加工教學目標知識目標1．掌握G00、G01指令及其應用2．掌握米制、英制輸入單位指令及其應用3．掌握進給速度單位指令及應用4．理解直徑編程及基點的含義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1．熟練裝夾工件、刀具2．熟練數控機床基本操作3．掌握零件的單段加工方法情感目標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．G00、G01指令及其應用2．編寫外圓、臺階與端面加工程序教學難點編寫外圓、臺階與端面加工程序教學方法講授法、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簡單階梯軸的加工【任務描述】【知識準備】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）快速點定位指令（G00）指令格式：G00XZ_；（2）直線插補指令（G01）指令格式：G01XZ_；（3）進給速度單位設定指令法：G99，西：G95每轉進給量，單位mm/r法：G98，西：G94每分鐘進給量，單位mm/min（4）米制/英制尺寸轉換指令法：G20，西G70；英制輸入法：G21，西G71；米制輸入（5）直徑編程（6）基點（7）零件加工程序編制方法【任務實施】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】導入新任務軸是最常用、最重要的機器零件之一，如各類機床的主軸、機器齒輪箱中的轉軸、車輪的支承軸，如何在數控車床上加工這些軸類零件，是本項目的主要內容。典型軸類零件軸上表面的車削加工【二】任務開始項目二軸類零件加工【學習目標】1.掌握簡單軸加工工藝的制定2.掌握G00、G01等基本指令及應用3.掌握槽、輪廓切削循環指令及應用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.會進行數控車床單段加工、自動加工、空運行及仿真加工任務一簡單階梯軸的加工【任務描述】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系統數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】1．掌握G00、G01指令及其應用2．掌握米制、英制輸入單位指令及其應用3．掌握進給速度單位指令及應用4．理解直徑編程及基點的含義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】1．熟練裝夾工件、刀具2．熟練數控機床基本操作3．掌握零件的單段加工方法【知識準備】1．外圓車刀及選用種類結構形式加工特點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，效率低可轉位式由專門企業生產，將可轉位刀片裝夾在刀桿上構成，一個刀刃磨損后只需將刀片松開轉一個位置，再夾緊即可繼續投入切削，效率高，故數控機床一般都選用可轉位式外圓車刀進行加工。常見的可轉位刀片如圖2-5所示圖2-5常見可轉位刀片2．車削路徑的確定粗車外圓，應先車削大直徑外圓，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用游標卡尺測量精度為0.02mm，是常用的外圓直徑及長度測量量具，此外還有帶表游標卡尺和數顯游標卡尺測量精度較高外徑千分尺測量精度高，可達0.01mm，有0～25mm、25～50mm、50～75mm等多種規格深度千分尺測量精度高，可達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當機床剛性足夠，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。數控車削常取0.1～0.5mm（單邊）。（2）進給量f進給量是指工件旋轉一周，車刀沿進給方向移動的距離(mm/r)，其值與加工性質有密切關系；車外圓、端面中，粗車進給量取0.2～0.8mm/r，精車進給量取0.1～0.3mm/r。進給量有每轉進給量和每分鐘進給量之分，每分鐘進給量Ff是指單位時間（min）內，車刀沿進給方向移動距離，與每轉進給量之間的關系為：Ff=nf（mm/min）（2-1）式中n—主軸轉速（r/min）；F—進給量（mm/r）。（3）切削速度(vc)與主軸轉速(n)切削速度是指車刀刀刃上某一點相對于工件待加工面的瞬時速度，與主軸轉速之間關系為：vc=πnd/1000（m/min）5．編程知識（1）快速點定位指令（G00）是指刀具以機床規定的快速移動速度從所在位置移動到目標點位置。指令格式G00XZ_；參數含義X、Z為目標點坐標如程序：G00X30.0Z5.0；是指刀具快速移動到坐標為（5，30）位置。指令使用說明1．G00指令刀具移動速度由機床規定，無需在程序段中指定；2．G00指令為模態有效代碼，一經使用持續有效，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指令目標點不能設置在工件表面，應距離工件表面有2～5mm安全距離，且在移動過程中不能碰到機床、夾具等，如圖2-8所示5．法那科系統與西門子系統指令格式相同（2）直線插補指令（G01）指刀具以編程指定的進給速度移動到目標點。指令格式G01XZF；參含義X、Z為直線插補目標點坐標，F為直線插補進給速度；如程序：G01X20.0Z-5.0F0.2；是指刀具以0.2mm/r移動速度直線插補到點坐標為（－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給速度，且一段程序中只能指定一個進給速度；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指令為模態有效代碼，一經使用持續有效，直至同組G代碼（G00、G02…）取代為止4．法那科系統與西門子系統指令格式相同（3）進給速度單位設定指令進給速度單位設定用于確定刀具進給速度為每分鐘進給量還是每轉進給量。指令代碼含義使用說明法那科系統西門子系統G99G95每轉進給量，單位mm/r，常用于數控車床，模態有效代碼，且機床開機有效G98G94每分鐘進給量，單位mm/min常用于數控銑床和加工中心，模態有效指令表2-6法那科系統與西門子系統進給速度單位指令示例程序段號法那科系統西門子系統指令說明N10G98F150；G94F150；進給速度為150mm/minN20…；…；…N30M3S500；M3S500；主軸轉速500r/minN40G99F0.3；G95F0.3；進給速度為0.3mm/rN50G1X40Z10F0.1；G1X40Z10F0.1；進給速度為0.1mm/r（4）米制/英制尺寸轉換指令。通過G代碼選擇輸入數據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，坐標系設定之前指定；2．米/英制轉換后，F代碼指定的進給速度、坐標指令、工件原點偏置、刀具偏置、增量進給移動量、手搖脈沖發生器每一刻度的值等單位制將隨之發生變化；3．接通電源時，米/英制轉換的G代碼保持通電前的狀態G21G71米制輸入（5）直徑編程數控車床加工的是回轉體零件，一般都以直徑方式編程，即以工件直徑值表示X坐標值；法那科系統通過更改數控系統內部1006號參數設定半徑或直徑方式。西門子828D系統直徑編程指令：DIAMON；半徑編程指令DIAMOF，兩個指令均為模態有效指令。（6）基點零件各幾何要素之間的連接點稱為基點，如兩條直線的交點、直線與圓弧的切點等，往往作為直線插補、圓弧插補的目標點，（7）零件加工程序編制方法1）建立工件坐標系。根據工件坐標系建立原則建立恰當的工件坐標系（編程坐標系），便于程序編制。2）擬定加工工藝并計算輪廓基點坐標及工藝點坐標，作為快速點定位或直線（圓弧）插補目標點。3）給程序命名。4）編寫數控加工程序。編寫程序時首先給出機床做好準備工作的動作指令，如主軸正轉指令（M03）、轉速指令（S）、所用刀具指令（T），切削液開指令（M08）等，以及設置數控系統初始狀態指令，如公制數據輸入指令G21（或G71）、每轉進給量指令G99(或G95)、取消刀尖半徑補償指令等。然后，根據零件加工工藝路線，依次編寫刀具移動過程的程序指令。最后，寫入程序結束指令M02或M30。【任務實施】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基點及各工藝點坐標基點坐標（Z，X）工藝點坐標（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）加工準備1）開機回參考點。2）裝夾工件。3）裝夾刀具。4）對刀操作。5）輸入程序及校驗。（2）零件加工首次進行零件加工，盡可能采用單段加工。法那科系統單段運行設置方法：按數控面板上（單段運行）按鈕，單段運行指示燈亮，再按一次（單段運行）按鈕，可取消單段運行。西門子系統單段運行設置方法：選擇自動方式，按機床操作面板上單段程序鍵，單段程序指示燈亮，即單段運行。再次按單段程序鍵可取消。【檢測評分】評價表（略）【任務反饋】任務反饋表（略）【任務拓展一】加工如圖2-10所示零件。材料：45鋼，毛坯為φ30mm×45mm棒料【三】總結與成果分享【四】作業布置1．按結構分，外圓車刀有哪幾種？數控車床上常用哪種數控車刀？為什么？2．切削用量包括哪些內容？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指令有何區別？各使用在什么場合？舉生產、生活中數控車床加工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數控車刀種類、特點及應用演示可轉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、特點及應用分析、講解切削用量三要素概念及確定方法分析、講解快速點定位指令、格式及使用分析、講解直線插補指令、格式及使用分析、講解進給速度單位指令、代碼及應用并舉例分析分析、講解米制、英制尺寸轉換指令、代碼及應用分析、講解直徑編程含義及代碼、基點含義講解、分析一般零件程序的編寫步驟和要令按步驟引導學生完成工藝分析及編寫程序等任務（也可分步實施任務）引導學生完成基點坐標計算，為編程做準備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、記錄按步驟分組實施工藝分析、程序編制任務學生訓練計算基點坐標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數控加工學習興趣了解本項目二學習目標任務導向明確本次任務目標掌握數控車刀種類