简单阶梯轴加工教学设计

《简单阶梯轴加工》教学设计教学对象班级人数授课教师授课日期课??型理实一体化教学授课学时教学内容模块二???????轴类零件加工课题一???????简单阶梯轴加工教学目标通过学习，学生能够：应用常用编程指令，制定简单阶梯轴加工工艺，编制阶梯轴类零件程序，完成图2-6零件加工。知??识技??能态??度.掌握N、F、M、G等指令；.掌握G00、G01指令及应用；.会编写简单数控加工程序；.会制简单阶梯轴加工工艺。.熟练装夹工件、刀具；.熟练机床基本操作；.掌握单段加工、自动加工零件方法。.质量意识；.认真态度；.钻研精神。教学重点与难点1.掌握G00、G01指令及应用；.会编写简单数控加工程序；.单段加工、自动加工零件。教学方法讲授、问答、图示、讨论、分析、总结、演示、训练教学资源.法那克系统或西门子系统数控车床2〜3人/台；.外圆粗、切槽刀每台机床1把；.刀架扳手、卡盘扳手、划线盘每台机床1付，垫铁若干；.游标卡尺每台机床各1把；?本课题是学生刚刚接触零件程序编写及零件自动加工，故对零件精度方面没有要求，只要求学生做出零件外形轮廓即可。教学中为保证学生能自动加工出图示零件，必须掌握常用指令G00、G01等应用，会安排切削工艺，编写零件加工程序，因此，常用G00、G01等指令，零、、 件程序的编写为本课题理论部分教学重点，技能学习重点为掌握单段加工方法教学设计及自动加工方法。为解决本课题重点、难点，在教学方法和组织过程中，根据说？明 不同情况采用不同教学方法和教学手段进行教学；编程指令及应用采取以讲授为主，辅以课件动画演示；分层加工工艺过程采用加工录像或动画演示；编写数控程序以教师讲解，学生模仿、讨论、训练，教师引导的形式，以培养学生能力。技能学习主要采用动作示范，也可以录像或仿真进行辅助教学。教学中还应注意学生对刀练习，工件、刀具装夹练习的正确性及熟练程度，加工准备工作中应随时强调动作规范及安全操作等注意事项。板?书?设?计课题一??简单阶梯轴加工【明确学习目标】课题零件图（见附图）一、知识学习（一）程序指令.顺序号指令（程序段号）.进给功能指令地址：F,功能表示刀具加工时进给速度。.辅助功能指令地址：M。M00〜M99,前置的0可省略。??功能：表示机床辅助功能的接通和断开。.准备功能指令地址：G。G00〜G999。功能：建立机床控制系统工作方式的一种命令。.刀具快速定位指令（G00）（1）指令功能：指刀具以机床规定的速度（快速）从所在位置移动到目标点。（2）指令格式:G00X??Z??；.直线插补指令（G01或G1）（1）指令功能：刀具以进给功能F下编程的进给速度沿直线从起始点加工到目标点。（2）指令格式：G01X??Z??F??；（二）加工工艺分析（三）编写数控加工程序二、技能学习（一）加工准备（二）对刀（三）空运行及仿真（四）零件自动加工及精度控制方法

教??学??实??践教学环节与主要内容具体教学目标教学活动【复习导入】（学时分配：10min）复习内容：.外圆、端面对刀方法；.机床坐标系与工件坐标系；.工件、刀具装夹方法及要领。导入新课：??由加工图示零件引入如何编写零件程序、如何制定加工工艺及自动加工零件即本次课内容。【明确学习目标】（学时分配：2min）.掌握N、F、M指令及用法。.掌握G00、G01指令及应用；.会编写简单数控加工程序；.单段加工、自动加工零件。【新授】一"、知识学习（学时分配：180min）（一）程序指令（时间：90min）.顺序号指令（程序段号）??功能：表示该程序段的号码，常间隔5〜10便于以后插入程序时不会改变程序段号顺序。??说明：通常由小到大排列，仅用于程序的校对和检索。.进给功能指令地址：F。功能表示刀具加工时进给速度.熟练、巩固外圆、端面对刀方法。.说出工件坐标系及机床坐标系，为编程做准备。.掌握顺序号指令功能及使用。.掌握进给功能指令及应用。教师：提问对刀方法；学生：回答。教师：出示坐标系图片；学生：看图回答。教师：出示图2-1零件图，分析、讲解。由如何加工零件引入本次课题学习目标。学生：看图2-1。教师：分析、讲解。学生：听讲。教师：分析、讲解。学生：听讲。

教学环节与主要内容具体教学目标教学活动的大小，数控车床进给速度单位为mm/r,数控铳床进给速度单位为mm/min。例：N10G01X20Z-10F0.2；表示刀具进给速度为0.2mm/r（毫米/转）。3.辅助功能指令地址：M。M00〜乂99,前置的0可省略。??功能：表示机床辅助功能的接通和断开由PLC控制，常法那克与西门子系统辅助功能指令有：.掌握常用M指令功能及使用。.理解G指令含义。.掌握G指令使用情况。教师：示例、分析。学生：回答。教师：出示M指令表2-2,学生：记牢表中指令含义。教师：讲解。学生：听讲教师：分析G指令使用说明，学生：听讲。指令含义指令含义M00程序停止M05主轴停止M01计划停止M06换刀 M02程序结束M08切削液开M03主轴正转M09切削液关M04主轴反转M30程序结束4.准备功能指令地址：G。G00〜6999,前置的0可以省略不写，如G02与G2含义相同。功能：建立机床控制系统工作方式的一种命令。指令使用说明：（1）不同数控系统G代码各不相同，同一数控系统不同型号G代码也有变化，使用时应以数控机床使用说明书为准。（2）G代码有模态和非模态代码两种，模态代码一经使用持续有效，直至同组G代码出现替代为止；非模态代码仅在本教学环节与主要内容具体教学目标教学活动

程序段中有效，又称程序段有效代码。（3）法那克系统0i-Mate-TC系统G代码又有A、B、C代码之分，使用时应注意。常用法那克与西门子系统G代码见表所示。（表2-2）5.刀具快速定位指令（G00）（1）指令功能：指刀具以机床规定的速度（快速）从所在位置移动到目标点。（2）指令格式:G00X??Z??；其中X、Z为目标点坐标。例：G00X10Z20；刀具快速移动至点（20,10）位置。（3）指令使用说明1）用G00指令快速移动时，地址F下编程的进给速度无效。G00为模态有效代码，一经使用持续有效，直至被同组G代码取代为止。G00指令的刀具运动速度快，容易撞刀，使用在退刀及空行程场合，能减少运动时间，提高效率。G00指令目标点不能设置在工件上，一般距离工件有2〜5mm安全距离，刀不能在移动过程中碰到机床、夹具等，如图所示。5）法那克系统与西门子系统指令一样。.初步了解常用G.初步了解常用G指令。.掌握G00指令格式及其应用。.理解G00指令使用注意事项。教师：出示G指令表，并分析表中指令。学生：看表，听讲。教师：讲解，分析。学生：听讲。教师：出示例题。学生：分析。教师：分析。学生：听讲。教师：出示例题，分析。学生：听讲、回答。图2-3车刀快速移动安全距离9.掌握G01指令教师：讲授。6.直线插补指令（G01或G1）格式及应用。学生：听讲。（1）指令功能：刀具以进给功能F下编程10.理解G01指令教师：出示例题。的进给速度沿直线从起始点加工到目标使用注意事项。学生：分析、讨论并完成例点。题。(2)指令格式:G01X??Z??F??；教师：分析。其中X、Z为目标点坐标；F为进给速度。学生：听讲例：如图2-3,刀具从P点，车削030外圆，编写程序。解：刀具从P点只能快速移动至A’点，坐标为（4,30）,Z方向留安全距离，然后直线加工到B点，B点坐标为（-45,30）。加工程序为：N10G00X30Z4；????????????N20G01X30Z-45F0.2；（3）指令使用说明1）G01用于直线切削加工，必须给定刀具进给速度，且程序中只能指定一个进给速度。2）G01为模态有效代码，一经使用持续有效，直到被同组G代码取代为止。3）刀具空间运行或退刀使用此指令教学环节与主要内容 具体教学目标 教学活动

.会选择类似轴加工工具、量具及刀具。.会编写类似轴类零件切削工艺。教师：.会选择类似轴加工工具、量具及刀具。.会编写类似轴类零件切削工艺。教师：引导。学生：分析并得出本课题后练习题工、量、刀具选择。教师：分析图2-1零件切削?工艺。学生：听讲，并完成图2-6零件切削工艺。教师：巡回指导并进行检查。4）法那克系统与西门子系统指令格式一样。（二）加工工艺分析（时间：45min）.选择工、量、夹具（1）工具选择：铝棒装夹在三爪自定心卡盘上，用划线盘校正并夹紧，其它工具见表2-3所示。（2）量具选择：外圆、长度精度要求不高，选用游标卡尺测量。（3）刀具选择：加工材料为硬铝，刀具选90°硬质合金外圆车刀，置于T01号刀位。另外用手动切断工件，还需一把切断刀。.加工工艺路线加工精度较低，不分粗精加工，加工余量较大，需分层切削工件，本课题需分三层切削，进刀点分别为A、B、C点，如图所示：图2-4车刀进刀路线进刀路线：A-P5-D-刀具退回一B-P3fE-刀具退回一C-P1-F-刀具退回至起点。教学环节与主要内容 具体教学目标 教学活动.会选择类似轴类零件合理切削用量。.掌握基点含义及基点坐标计算。.了解工艺点及其坐标计算。.会选择类似轴类零件合理切削用量。.掌握基点含义及基点坐标计算。.了解工艺点及其坐标计算。教师：分析。学生：听讲并完成图2-6所示零件切削用量。教师：引导。学生：分析图2-1中基点坐标。教师：引导。学生：分析图2-1中各工艺点坐标。加工材料为铝件，硬度较低，切削力较小，切削用量可选大些，但因首次加工，切削用量尽可能选小一些。背吃刀量：2mm；转速：400r/min；进给量：0.2mm/r；手动切断时进给倍率为1%。（三）编写数控加工程序（时间：45min）1.建立工件坐标系??根据工件坐标系建立原则，工件坐标系设置在工件右端面轴心线上，如图2-1所示。??2.计算基点坐标??基点：零件各几何要素间的连接点。如零件轮廓上直线与直线、直线与圆弧间交点或切点，它们往往是直线或圆弧插补的目标点，是编写数控程序的重要数据。如P1、P2…P5等。具体各点坐标见表2-4。.工艺点坐标不仅要计算基点坐标，本课题还需计算进刀点（A、B、C）及外圆加工后沿X方向退出点（D、E、F）点坐标。具体各点坐标见表2-4。.编写数控程序程序编写要点：准备工作指令、加工指令及程序结束指令。教学环节与主要内容 具体教学目标 教学活动

16.掌握数控程序编写一般方法。.进一步熟练加工准备中开机、回参考点、程序输入等工作。16.掌握数控程序编写一般方法。.进一步熟练加工准备中开机、回参考点、程序输入等工作。.熟练外圆车刀对刀步骤。.会空运行及仿真机床面板操作。教师：讲解、分析。学生：听讲。学生：按要求做好加工前各项准备工作。教师：巡回指导，检查。学生：按要求做好外圆车刀对刀。教师：巡回指导，检查。教师：演示并讲解。学生：模仿训练。教师：巡回指导，检查。1）主轴起动及转速指令M03S500o2）切削液开指令M8,不用可不写。3）初始状态设置指令：G40、G80等。4）刀具起点位置。.参考程序分析二、技能学习（学时分配:73min）（一）加工准备（时间:20min）1）检查毛坯尺寸。??2）开机、回参考点。??3）输入程序。把编写好的程序通过数控面板输入数控机床。??4）装夹工件。坯料装夹在三爪卡盘中，伸出约40mm左右，校正并夹紧。??5）装夹刀具。把外圆粗车刀装入T01号刀位。（二）对刀（时间:18min）X、Z轴均采用试切法对刀，通过对刀奖操作得到的数据输入到刀具长度补偿中，G54等零点偏置中数值输入0o（三）空运行及仿真（时间：5min）选择MEM或AUTO工作模式，打开程序，进行空运行或仿真，观察程序运行情况及加工轨迹。注意事项：法那克系统空运行后需重新回机床参考点。教学环节与主要内容 具体教学目标 教学活动

?（四）零件单段加工及自动加工（时间：30min）.零件单段加工操作步骤：通过面板设置空运行及仿真。注意事项：每加中工一步按一次数控启动按钮。.零件自动加工操作步骤：打开程序，选择MEM或AUTO方式，调好进给倍率，按数控启动键，观察加工情况。注意事项：关好机床防护门，手靠近复位按钮，遇特殊情况按复位键，停止机床运行。【态度养成】【模仿、整合训练、零件评分】（学时分配：90min）4.让学生掌握单段加工及零件自动加工操作方法。.养成质量意识。.认真、细致工作态度。4.让学生掌握单段加工及零件自动加工操作方法。.养成质量意识。.认真、细致工作态度。.钻研精神教师：演示单段加工及零件自动加工操作步骤。学生：模仿训练。教师：巡回指导，检查。教师：教学及学生模仿训练中工作态度、工作方法要求、检查与学生不良形为纠正。学生：模仿训练中，养成良好形为习惯，工艺分析、参数选择、程序编写等方面培养钻研精神。教师：巡视指导学生：完成图2-6零件单段加工（自动加工），最后由教师对学生完成零件进行检测评分。教师：总结本课题主要学习容。学生：回忆本节课内容。教师：总结、分析各人加工情况并对做得好的同学进行表彰。教师：布置相关理论作业、布置类似零件编程与课后上机仿真练习。教师：总结本课题主