PAGEPAGE9《數(shù)控車床項目化教學(xué)》教案授課班級班級人數(shù)授課教師課題序號9授課課型授課課時6課時授課章節(jié)名稱項目二軸類零件加工任務(wù)四多階梯軸的加工教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)1．理解編程尺寸概念2．了解軸類零件裝夾工藝3．掌握恒定速度控制指令及應(yīng)用4．掌握法那科系統(tǒng)輪廓粗、精加工復(fù)合循環(huán)指令格式及參數(shù)含義5．掌握西門子系統(tǒng)輪廓切削循環(huán)參數(shù)含義及應(yīng)用能力目標(biāo)1．會制訂多階梯軸加工工藝2．會用輪廓加工復(fù)合循環(huán)指令編寫多階梯軸粗、精加工程序3．具備加工多階梯軸并達(dá)到一定精度要求的能力情感目標(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1．法那科系統(tǒng)輪廓粗、精加工復(fù)合循環(huán)指令格式及參數(shù)含義2．西門子系統(tǒng)輪廓切削循環(huán)參數(shù)含義及應(yīng)用3.加工多階梯軸及精度控制的能力教學(xué)難點多階梯軸工藝及精度控制方法教學(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)四多階梯軸的加工【任務(wù)描述】【知識準(zhǔn)備】1．軸類零件裝夾方法2．多階梯軸加工車刀及選用3．多階梯軸加工車削路徑4．多階梯軸加工切削用量選擇5．多階梯軸加工量具選擇6．編程知識（1）編程尺寸（2）恒定切削速度指令（G96）、取消恒定切削速度指令(G97)（3）法那科系統(tǒng)輪廓粗加工復(fù)合循環(huán)指令（G71）（4）法那科系統(tǒng)輪廓精加工復(fù)合循環(huán)指令（G70）（5）西門子系統(tǒng)輪廓切削循環(huán)指令（CYCLE952）【任務(wù)實施】1．工藝分析2．程序編制教學(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)具有多個圓柱（錐）表面的軸如何在數(shù)控車床上加工？各表面尺寸公差各不相同時，如何控制其精度？車不同直徑的軸時，其切削速度的變化對精度有影響怎么辦？由此引入本次任務(wù)。【二】任務(wù)開始任務(wù)四多階梯軸的加工【任務(wù)描述】使用FANUCoiMate-TD或SIEMENS828D系統(tǒng)數(shù)控車床，完成如圖2-28所示多階梯軸零件加工，材料：45鋼，毛坯：φ32mm×75mm棒料，零件有多個外圓柱面、外圓錐面、臺階與端面組成，且零件尺寸精度要求較高，表面粗糙度要求較高，形狀復(fù)雜。圖2-28多階梯軸零件圖【知識目標(biāo)】1．理解編程尺寸概念2．了解軸類零件裝夾工藝3．掌握恒定速度控制指令及應(yīng)用4．掌握法那科系統(tǒng)輪廓粗、精加工復(fù)合循環(huán)指令格式及參數(shù)含義5．掌握西門子系統(tǒng)輪廓切削循環(huán)參數(shù)含義及應(yīng)用【技能目標(biāo)】1．會制訂多階梯軸加工工藝2．會用輪廓加工復(fù)合循環(huán)指令編寫多階梯軸粗、精加工程序3．具備加工多階梯軸并達(dá)到一定精度要求的能力【知識準(zhǔn)備】1．軸類零件裝夾方法數(shù)控車床裝夾工件有手動裝夾和自動裝夾兩種，裝夾方法圖示特點三爪卡盤裝夾工件夾緊力較小，具有自動定心作用，一般不需校正，但裝夾較長的工件時，工件離卡盤夾持部分較遠(yuǎn)處的旋轉(zhuǎn)中心不一定與車床主軸旋轉(zhuǎn)中心重合，需校正；三爪卡盤長時間使用后，精度會下降也應(yīng)進(jìn)行校正，常用于裝夾小型、規(guī)則形狀零件四爪卡盤裝夾工件四爪卡盤又稱單動卡盤，每個卡爪獨立運動，夾緊力大，但不能自動定心，裝夾工件后需校正，用于裝夾大型或形狀不規(guī)則零件一夾一頂裝夾工件較長工件的粗加工及較重的工件為安全起見宜采用一夾一頂裝夾，為防止工件軸向位移，必須在卡盤內(nèi)裝一限位支承或利用工件的階臺進(jìn)行限位，同時承受較大軸向力兩頂尖裝夾工件較長的軸或必須經(jīng)過多次裝夾才能完成加工的軸宜采用兩頂尖裝夾，裝夾定心精度高，但剛性差，適用于精加工。工件裝夾前應(yīng)在工件兩端鉆好中心孔，并用雞心夾頭夾住工件以傳遞動力液壓卡盤自動裝夾使用液壓缸自動控制卡爪夾緊與松開動作，不需校正，夾緊工件迅速，效率高，是高檔數(shù)控車床常用夾緊工件方法2．多階梯軸加工車刀及選用多階梯軸加工車刀以外圓車刀為主，根據(jù)零件精度要求，分別用粗、精車刀3．多階梯軸加工車削路徑多階梯軸各段外圓加工余量大小不同，大直徑外圓加工余量較小，可一刀車削；小直徑外圓余量較大需多次車削，為減少粗加工車削路徑和編程，一般采用毛坯切削循環(huán)加工，減少編程壓力。4．多階梯軸加工切削用量選擇多階梯軸加工切削用量選擇與車外圓、端面、圓錐等切削用量選擇相同，5．多階梯軸加工量具選擇多階梯軸加工量具由組成軸各表面確定，6．編程知識（1）編程尺寸以其極限尺寸平均值作為編程尺寸，才能實現(xiàn)所有輪廓精度控制，例：φ250-0.1mm外圓編程尺寸=25+（0-0.1）/2=24.95mm；長度25±0.1mm編程尺寸為25mm。（2）恒定切削速度指令（G96）、取消恒定切削速度指令(G97)使用恒定切削速度功能后，可以使刀具切削點切削速度始終為常數(shù)（主軸轉(zhuǎn)速×直徑=常數(shù)），保證各表面加工質(zhì)量一致，法那科系統(tǒng)西門子系統(tǒng)指令含義G96—恒定切削速度生效G97—取消恒定切削速度G96：恒定切削速度生效G97：取消恒定切削速度指令格式及參數(shù)含義G96S；S后數(shù)值表示切削速度(m/min)G50S；設(shè)定主軸轉(zhuǎn)速上限。S后數(shù)值表示主軸轉(zhuǎn)速(r/min)G97S；S后數(shù)值表示主軸轉(zhuǎn)速(r/min)G96SLIMS=F；G97；S：切削速度，單位m/min；LIMS：主軸轉(zhuǎn)速上限(r/min)，對G96、G97有效；F：進(jìn)給率指令使用說明1．主軸必須為受控主軸，該指令才能生效；2．當(dāng)工件從大直徑加工到小直徑時，主軸轉(zhuǎn)速可能提高得非常快，因此使用恒定切削速度時，必須設(shè)定主軸轉(zhuǎn)速上限；3．用G00快速移動指令時，主軸轉(zhuǎn)速不改變；4．取消恒定切削速度后，S地址下數(shù)值生效，單位為r/min，如果沒有重新寫地址S，則主軸以原先的G96功能生效前轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)1．主軸必須為受控主軸，該指令才能生效；2．當(dāng)工件從大直徑加工到小直徑時，主軸轉(zhuǎn)速可能提高得非常快，因此必須設(shè)定極限轉(zhuǎn)速；3．用G00快速移動指令時，主軸轉(zhuǎn)速不改變；4．取消恒定切削速度后，重新寫入S數(shù)值，單位為r/min；如果沒有重新寫地址S，則主軸以G96功能生效前轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)5．進(jìn)給率F單位mm/r（如原先指定的是G94，則需重新寫入一個適當(dāng)?shù)闹担?）法那科系統(tǒng)輪廓粗加工復(fù)合循環(huán)指令（G71）外輪廓粗加工循環(huán)路線A為刀具循環(huán)起點，執(zhí)行粗車循環(huán)時，刀具從A點移動到C點，粗車循環(huán)結(jié)束后，刀具返回A點輪廓粗車循環(huán)指令格式G71UΔdRe；G71PnsQnfUΔuWΔw；N（ns）…；FST；…從順序號ns到nf的程序段N（nf）…；為A’點到B點的運行指令參數(shù)含義Δd：每刀背吃刀量，半徑值。一般45鋼件取1~2mm,鋁件取1.5~3mm。e：退刀量，半徑值。一般取0.5~1mm。ns：為指定精加工路線的第一個程序段的段號。nf：指定精加工路線的最后一個程序段的段號。Δu：X方向精加工余量，直徑值；一般取0.5mm左右。加工內(nèi)輪廓時，為負(fù)值。Δw：Z方向精加工余量，一般取0.05~0.1mm。使用說明1．循環(huán)動作由帶有地址P和Q的G71指令實現(xiàn)。在ns和nf程序段中指定的F、S、T功能無效，在G71程序段中或前面程序段中指定的F、S、T功能有效2．區(qū)別外圓、內(nèi)孔；正、反階梯由X、Z方向精加工余量（Δu、Δw）正負(fù)值來確定，具體如圖2-31所示3．精車形狀程序段開頭（ns程序段中）應(yīng)指定G00或G01指令，否則會報警4．使用G71指令時，工件徑向尺寸必須單向遞增或遞減5．調(diào)用G71前，刀具應(yīng)處于循環(huán)起點A處，A點位置隨加工表面不同而不同。6．順序號ns到nf之間程序段不能調(diào)用子程序前置刀架和后置刀架加工不同表面時Δu、Δw正負(fù)情況（4）法那科系統(tǒng)輪廓精加工復(fù)合循環(huán)指令（G70）指令格式G70PnsQnf；參數(shù)含義nS為指定精加工路線的第一個程序段的段號nf為指定精加工路線的最后一個程序段的段號使用說明1．精車循環(huán)G70狀態(tài)下，nS至nf程序中指定的F、S、T有效；當(dāng)nS至nf程序中不指定F、S、T時，粗車循環(huán)（G71、G73）中指定的F、S、T有效2．G70循環(huán)加工結(jié)束時，刀具返回到起點并讀下一個程序段3．G70中ns到nf間的程序段不能調(diào)用子程序（5）西門子系統(tǒng)輪廓切削循環(huán)指令（CYCLE95）表2-41西門子系統(tǒng)輪廓切削循環(huán)指令格式及參數(shù)含義指令格式CYCLE952(PRG，，CONR，，F(xiàn)，F(xiàn)R，，，DX，DZ，UX，UZ，XD，ZD，，XA，ZA，XB，ZB，DI，SC)；加工圖例循環(huán)參數(shù)含義PRG：字符串，輪廓子程序名；F：進(jìn)給率FS：精加工進(jìn)給率（僅限于選擇完整加工時提供，即粗加工+精加工）：“不”和“是”兩種，通過鍵切換；CONR：更新的毛坯輪廓余料加工的名稱，余料為“是”時存在：（1）加工性質(zhì)，有粗加工、精加工兩種，通過鍵切換（2）加工方向，有“縱向”“端面的”“輪廓平行”三種，通過鍵切換（3）加工位置，有“外部”“內(nèi)部”“前面”“后面”四種，通過鍵切換D：最大切入深度（僅限于選擇粗加工時提供）DX：最大切入深度（僅限于選擇平行于輪廓時提供）：返回方式，有“始終沿輪廓返回”“從不沿輪廓返回”“在下一個切削點前沿輪廓返回”三種，通過鍵切換：切削分段，有“切削分段等分”“切削分段按邊沿劃分”兩種，通過鍵切換：切削深度分配，有“恒定切削深度”“變化的切削深度”兩種，通過鍵切換DZ：最大切削深度（僅限選擇了平行于輪廓和UX時提供）UX（或U）：X軸精加工余量，或X軸和Z軸精加工余量（僅限選擇粗加工時提供）UZ：Z軸精加工余量（僅限選擇了UX時提供）DI：為零時，連續(xù)切削（僅限選擇了粗加工方法時提供）BL：毛坯定義（僅限選擇了粗加工時提供），（1）圓柱體，通過XD、ZD定義；（2）余量，離完成成品輪廓還剩下的XD和ZD；（3）輪廓，第二個CYCLE62，調(diào)用毛坯輪廓XD：毛坯尺寸（僅限選擇粗加工且僅限選擇“圓柱體”和“余量”時提供），“圓柱體”時絕對數(shù)據(jù)指圓柱體直徑，增量數(shù)據(jù)是指與CYCLE62成品輪廓最大值的差值。在“余量”中的毛坯定義是指離完成CYCLE62成品輪廓的余量ZD：毛坯尺寸，（僅限選擇粗加工且僅限選擇“圓柱體”和“余量”時提供），“圓柱體”時絕對數(shù)據(jù)指圓柱體尺寸，增量數(shù)據(jù)是指與CYCLE62成品輪廓最大值的差值。在“余量”中的毛坯定義是指離完成CYCLE62成品輪廓的余量：預(yù)加工余量（僅限選擇精加工時提供），有“是”（U1輪廓余量）和“否”兩種U1：X和Z方向的補(bǔ)償余量（僅限選擇“余量”毛坯定義時提供）：限制加工區(qū)，有“是”和“否”兩種，通過鍵切換XA：XAφ限制1XB：XBφ絕對限制2，或相對于XA的限制2ZA：ZA限制1ZB：ZB絕對限制2，或相對于ZA的限制2：有“是”和“否”兩種，通過鍵切換。“是”指凹輪廓加工FR：凹輪廓插入進(jìn)給率1．可以在任意位置調(diào)用循環(huán)，但必須保證刀具返回循環(huán)起點不發(fā)生碰撞；2．輪廓子程序形狀只允許用G00、G01、G02、G03使用說明1．調(diào)用輪廓CYCLE62，通過輸入創(chuàng)建所選輪廓2．調(diào)用CYCLE952循環(huán)前，至少編寫一個CYCLE62，如果有兩個CYCLE62，則第一個循環(huán)調(diào)用毛坯輪廓，第二個輪廓是成品輪廓3．可以在任意位置調(diào)用循環(huán)，但必須保證刀具返回循環(huán)起點時不發(fā)生碰撞4．進(jìn)給率單位將保持調(diào)用循環(huán)前的單位5．根據(jù)余料、輪廓加工性質(zhì)、加工方向及加工位置的不同，需要填寫和在指令格式中反映的參數(shù)也不相同，故指令格式中參數(shù)由循環(huán)參數(shù)界面中填寫（輸入）的數(shù)值后自動生成【任務(wù)實施】1．工藝分析（1）選擇刀具（2）確定工藝路線（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(nèi)容刀具及刀號n（r/min）f(mm/r)ap/mm車削夾住毛坯外圓，伸出60mm1．粗車右端外輪廓外圓粗車刀，刀號T016000.22～32．精車右端外輪廓外圓精車刀，刀號T0210000.10.3調(diào)頭，夾住φ200-0.021mm外圓1．粗車左端外輪廓外圓粗車刀，刀號T016000.22～32．精車左端外輪廓外圓精車刀，刀號T0210000.10.32．程序編制編寫槽加工程序時，因右端3個4mm×1mm槽及3個6mm×2mm槽結(jié)構(gòu)形狀相同，可采用增量方式分別編寫兩個子程序，然后在主程序中分別連續(xù)調(diào)用3次即可，調(diào)頭車端面控制總長不需編寫加工程序。參考程序（略）3．加工操作（1）加工準(zhǔn)備1）開機(jī)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1）加工零件右端輪廓刀具磨損量調(diào)整方法：如外圓精車余量為0.3mm（半徑值），程序運行至N200測量φ100-0.04mm外圓直徑實際尺寸為φ10.62mm，則余量為0.62mm～0.66mm，取中間值0.64mm，單邊余量為0.32mm，即將刀具磨損量設(shè)為0.32-0.3=0.02mm，運行輪廓精車程序后，即可達(dá)到尺寸要求。2）加工零件左端輪廓。夾住φ200-0.021mm外圓，采用軟卡爪裝夾并用百分表進(jìn)行校正，保證左右兩側(cè)外圓軸線的同軸。【檢測評分】評價表（略）【任務(wù)反饋】任務(wù)反饋表（略）【任務(wù)拓展】加工如圖2-32所示零件。材料：45鋼，毛坯為φ35mm×75mm棒料。圖2-32任務(wù)拓展訓(xùn)練題【三】總結(jié)與成果分享【四】作業(yè)布置1．軸類零件裝夾方法有哪些？各有何特點？2．調(diào)用輪廓復(fù)合切削循環(huán)應(yīng)注意哪些問題？舉生產(chǎn)、生活中含較多外圓、圓錐面的軸，用實例引入課題任務(wù)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)按圖表分析圓常見軸類零件裝夾方法特點及應(yīng)用引導(dǎo)學(xué)生分析多階梯軸車刀、車削路徑、量具及切削用量確定方法分析、講解編程尺寸及計算分析、講解恒定切削速度指令及用法分析、講解法那科系統(tǒng)粗車復(fù)合循環(huán)指令及參數(shù)選擇分析法那科G71循環(huán)中Δu、Δw正負(fù)情況及選擇分析、講解法那科系統(tǒng)精車復(fù)合循環(huán)指令及參數(shù)選擇分析、講解西門子系統(tǒng)輪廓切削循環(huán)指令及參數(shù)含義選