简单阶梯轴加工教学设计

1、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1掌握 N、F、M、 G等指 令；2掌握 G00、G01指令及 应用； 3会编写简单数控加工 程序； 4会制简单阶梯轴加工 工艺。1熟练装夹工件、 刀具； 2熟练机床基本操 作； 3掌握单段加工、 自动加工零件方法。1质量意 识；2认真态 度；3钻研精神。教学重点 与难点1掌握 G00、 G01指令及应用；2会编写简单数控加工程序；3单段

2、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1法那克系统或西门子系统数控车床23人/ 台；2外圆粗、切槽刀每台机床 1 把；3刀架扳手、卡盘扳手、划线盘每台机床1 付，垫铁若干；4游标卡尺每台机床各 1 把；教学设计 说明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及自

3、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 ） 、知识学习一）程序指令1顺序号指令（程序段号） 2进给功

4、能指令 地址： F，功能表示刀具加工时进给速度。3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。4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。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： G00 X Z ； 6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： G01 X Z F ；（二）加工工艺分析（三）编写数控加工程序二、技能学习（一）

5、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： 10m1熟练、巩教师 ：提问对刀方法；in )固外圆、端面学生 ：回答。复习内容：对刀方法。教师 ：出示坐标系图1. 外圆、端面对刀方法；2说出工件片；2. 机床坐标系与工件坐标系；坐标系及机学生 ：看图回答。3. 工件、刀具装夹方法及要领。床坐标系，为教师 ：出示图 2-1 零导入新课：编程做准备。件图，分析、讲解。由加工图示零件引入如何编1掌握顺序由如何加工零件引入写零件程序、如何制定加工工艺号指令功能本次课题学习目标。及自动加工零件即本次课内容。

6、及使用。学生： 看图 2-1 。【 明确学习目标 】（学时分配：2掌握进给教师： 分析、讲解。2min)功能指令及学生： 听讲。1掌握 N、F、 M指令及用法。应用。教师： 分析、讲解。2掌握 G00、G01指令及应用；学生： 听讲。3会编写简单数控加工程序；4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）1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。2进给功能指令 地址：F。功能表示刀具加工时进 给速度教学环节与主要内

7、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，数控铣床进给速度单位 为 mm/min。例：N10 G01 X20 Z-10 F0.2 ； 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。 M00M99，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3掌握常用 M 指令功能及 使用。4理解 G 指 令含义。5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：

8、 听讲。有：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 G999，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

9、，又称程序段有效6初步了解教师：出示 G指令表，代码。常用 G指令。并分析表中指令。（ 3）法那克系统 0i-Mate-TC 系7 掌握 G00学生： 看表，听讲。统 G代码又有 A、B、C 代码之分，指令格式及教师： 讲解，分析。使用时应注意。其应用。学生： 听讲。常用法那克与西门子系统 G 代8 理解 G00教师： 出示例题。码见表所示。（表 2-2 ）指令使用注学生： 分析。5刀具快速定位指令（ G00）意事项。教师： 分析。（ 1）指令功能： 指刀具以机床规学生： 听讲。定的速度（快速）从所在位置移教师： 出示例题，分动到目标点。析。（ 2）指令格式：G00 XZ ；学生： 听讲、回答

10、。其中 X、Z 为目标点坐标。例：G00 X10 Z20；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。2）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。3）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。4)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。教学环节与主要内容具体教学目标教学活动图 2-3 车刀快速移动安全距离9 掌握 G01教

11、师： 讲授。6直线插补指令（ G01或 G1）指令格式及学生： 听讲 。（ 1）指令功能： 刀具以进给功能应用。教师： 出示例题。F 下编程的进给速度沿直线从起10理解 G01学生： 分析、讨论并始点加工到目标点。指令使用注完成例题。（ 2 ） 指 令 格 式 ： G0 1意事项。教师： 分析。X Z F ；学生： 听讲其中 X、Z为目标点坐标； F 为进 给速度。例：如图 2-3 ，刀具从 P点，车 削30 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： N10 G0

12、0 X30 Z4 ；N20G01 X30 Z-45 F0.2 ；（ 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则运行时间长，效率低。11会选择类教师： 引导。4）法那克系统与西门子系统指似轴加工工学生： 分析并得出本令格式一样。具、量具及刀课题后练习题工、 量、（二）加工工艺分析 （时间： 45具。刀具选择。min)12会编写类教师： 分析图 2-1 零1选择工、量、夹具似轴类零件件切削 工艺

13、。（ 1）工具选择： 铝棒装夹在三爪切削工艺。学生： 听讲，并完成自定心卡盘上，用划线盘校正并图 2-6 零件切削工艺。夹紧，其它工具见表 2-3 所示。教师： 巡回指导并进（ 2）量具选择： 外圆、长度精度行检查。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。2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： AP5 D刀具退 回 BP3E刀具退回 CP

14、1F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3选择合理切削用量13会选择类教师： 分析。加工材料为铝件，硬度较低，似轴类零件学生：听讲并完成图 2切削力较小， 切削用量可选大些，合理切削用-6 所示零件切削用但因首次加工，切削用量尽可能量。量。选小一些。14掌握基点教师： 引导。背吃刀量： 2mm；含义及基点学生： 分析图 2-1 中转速： 400r/min ；坐标计算。基点坐标。进给量： 0.2mm/r ；15了解工艺教师： 引导。手动切断时进给倍率为 1%。点及其坐标学生： 分析图 2-1 中（三）编写数控加工程序 （时间：计算。各工艺点坐标。45min)1. 建立工件坐标系

15、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、P2P5 等。具体各点坐标见表 2-4 。3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 。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准备工作指令有：16掌握数控教师： 讲解、分

16、析。1）主轴起动及转速指令 M03 S程序编写一学生： 听讲。500。般方法。学生： 按要求做好加2）切削液开指令 M8，不用可不1进一步熟工前各项准备工作。写。练加工准备教师： 巡回指导，检3）初始状态设置指令： G40、G中开机、回参查。80 等。考点、程序输学生： 按要求做好外4）刀具起点位置。入等工作。圆车刀对刀。5参考程序分析2熟练外圆教师： 巡回指导，检二、技能学习 （学时分配： 73m车刀对刀步查。in )骤。教师： 演示并讲解。（一）加工准备 （时间：20min）3会空运行学生： 模仿训练。1）检查毛坯尺寸。及仿真机床教师： 巡回指导，检2）开机、回参考点。面板操作。查。3）输

17、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 0。（三）空运行及仿真 （时间： 5 min）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4让学生掌教师： 演示单段加

18、工工 （时间： 30min ）握单段加工及零件自动加工操作1. 零件单段加工操作步骤：通及零件自动步骤。过面板设置空运行及仿真。加工操作方学生： 模仿训练。注意事项：每加中工一步按一法。教师： 巡回指导，检次数控启动按钮。1养成质量查。2. 零件自动加工意识。教师： 教学及学生模操作步骤：打开程序，选择 ME2认真、细仿训练中工作态度、致工作态度。工作方法要求、检查M或 AUTO方式，调好进给倍率，按数控启动键，观察加工情况。3钻研精神与学生不良形为纠注意事项：关好机床防护门，正。手靠近复位按钮，遇特殊情况按学生： 模仿训练中，复位键，停止机床运行。养成良好形为习惯，【 态度养成 】工艺分析、 参数选择、【 模仿、整合训练、零件评分 】（学时分配： 90min）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。教学环节与主要内容具体教学目标教学活动【课堂小结 】（学时分配： 3min）本课题的总