任务二数控铣台阶面铣削.docx

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任务二数控铣台阶面铣削

清远市技师学院（高级技工学校）教案

学习

领域

数控技术

学时

教学方法

宏观：

引导文法

微观：

六阶段法

授课

班级

日期

2010.3

任课教师

学习

情景

平面零件加工任务二台阶面铣削

教学

目标

能力目标：

（1）专业能力目标

1）能够选择确定设备、刀具、夹具与量具与切削用量，能编制数控加工工艺卡片。

2）能正确编制程序并进行程序的调试与检验。

3）能熟练操作数控机床（加工中心）加工工件。

4）能够使用常用量具合理检测工件。

5）具备安全文明生产的能力。

（2）社会能力目标

1）具有良好的自我控制能力和团队协作精神。

2）有较强的责任感和认真的工作态度。

（3）方法能力目标

1）有较好的学习新知识和技能的能力。

2）具有良好的分析和解决问题的能力。

3）具有查找资料、文献获取信息的能力。

4）具有合理制定工作计划的能力。

应用性知识目标：

1．掌握平面轮廓零件的工艺编制方法。

2．掌握平面轮廓零件的手工编程方法。

3．掌握平面轮廓零件的操作加工步骤。

任务载体

对如图所示的零件进行工艺编制、编程与操作加工

准备教学

设备：

数控铣/立式加工中心共5台；

计算机5台,

材料：

塑料

工量具：

φ16立铣刀5把,

φ10钻头5把（配相应刀柄）,

百分表5个,磁性表座5个,

25-50外径千分尺5把;，

游标卡尺5把。

教学课件及相关教学资料.

教学实施

工作过程

工作任务

教学组织

学时

资讯

分析零件信息、特殊加工要求，理解加工技术要求；了解工具基本条件及技术参数信息，工艺与程序编制规则、标准；其它信息。

公布项目任务，教师协调下的学生自愿分组，明确分工；提出资讯建议，提供获取资讯的方法与途径信息。

2

计划

拟定工艺过程，确定工艺装备，零件的装夹方式，辅具的选用，毛坯设计等。

听取学生的决策意见，提出可行性方面的质疑，提供指导意见，帮助形成工艺方案结论。

2

决策

加工工艺规程编制：

工序内容和各工步的加工参数，数控加工程序的编制、仿真、检验与优化，填写工艺文件，制定工作计划等。

审定工作计划方案，关注计划中的预期成果及未来的自查项目，关注工作进度及重要节点，制定重要节点的项目进度检查计划。

2

实施

加工准备，加工操作，加工过程监控，机床日常维护与清洁、团队合作等。

帮助学生与有关部门沟通。

考察学生在项目实施中的能力，关注安全生产、环保、质量意识考察，作好相应记录。

12

检查

零件的测量，对零件质量逐项分析，重点指导对不合格项目的分析。

技术文档归档。

提供规范化技术文档范例供学生参考。

1

评估

分析超差原因，提出改进措施等。

完成个人任务报告。

组内举行成果报告会。

评估项目完成质量，关注团队合作、安全生产、环保意识、敬业勤业评估等。

1

教学重点：

典型工艺特点分析，加工调整操作，测量方法，数控编程、加工工艺等知识的综合运用和实践。

考核与评价：

成果评定60%，教师评价25%，自我评价15%。

教学过程

教学过程

一、资讯——我们小组要作什么？

教师引导问题

1．提供引导文

教师根据本工作任务（平面类典型零件的工艺编制、编程与操作加工）为载体制作工作页，并分发给学生，说明工作任务要求及能力目标。

基本工作思路：

分析零件图样，了解现有工作条件，加工工艺性分析，拟定加工工艺，编写数控加工程序及工艺，并完成加工。

2．提供学习情境所需要的工具条件

（1）生产工具：

机床设备及设备一览表，机械加工工艺人员手册等工艺文件，刀具及刀具样本，数控机床编程说明书，数控铣仿真软件，通用计算机等。

（2）教学工具：

课件、视频文件、黑板、多媒体设备。

3．提供信息资讯途径及方法指导

图书资料、网络资料、企业资料等。

4．重点指导

（1）协调学生自愿分组。

（2）分析零件的加工工艺性：

与产品客户沟通，了解零件的使用功能，分析材料的加工性，分析零件的结构特点，分析零件的加工技术要求，重点分析主要加工部位的技术要求等。

（3）现有生产工具的功能、主参数、使用范围等。

（4）重点观察学生的分析、理解能力，以及信息处理能力）

（5）教师引导学生准备为完成本作业任务所需要掌握的基本知识和技能，并启发学生思考问题，查阅参考资料等。

5．完成任务

形成以下书面材料：

1）计算生产纲领，确定生产类型；2）零件分析：

功用、结构与技术条件。

教师引导学生分析：

1）该零件哪些表面的精度和粗糙度要求较高？

2）该零件上下左右的对称度如何保证？

3）该零件图的尺寸标注是否齐全、合理？

4）该零件上的倒角/倒圆角用什么指令编程较简单迅速？

参考资料：

《数控机床编程与操作/数铣、加工中心分册》，劳动版。

《机械加工工艺手册》。

《数控加工考工实训》及相关网站。

二、计划——学生依据工作页及工作任务，制订工作计划

1．工作计划主要内容

制订数控工艺方案：

工序合理划分，走刀路线设计，刀具的选用，切削用量的选择，夹具的选用，检测计划，成本效益分析。

2．重点指导

加工方法的选择，工序划分的方法，材料热处理方法，定位基准的选择，走刀路线的设计，刀具的选择。

教师重点观察学生的工艺基础知识、使用手册等工具能力、分析能力。

3．完成任务

形成以下书面材料：

1）确定毛坯；2）工艺规程设计：

选择定位基准、确定主要面加工方法和加工方案、划分加工阶段、确定工序集中和分散程度，确定加工顺序；3）选择加工设备、夹具、工具等；4）选择刀具及切削用量；5）成本核算方法。

三、决策——确定实施办法和所需材料

1．确定实施方案

通过谈话方式，分组分析工艺方案，协调组内分工，明确工作任务，检查工具及毛坯等材料。

2．指导重点

分析工艺方案工作重点，及工作标准。

每人的工作任务内容、要求，与其它人的沟通和其它部门的沟通。

一般可分为工艺文件制作组、数控程序编制组。

工艺文件制作组主要完成工艺规程文件制作，数控程序编制组主要完成走刀路线设计、程序编制及优化。

也可将刀具及切削用量选择放在数控程序编制组完成。

重点观察学生的协调能力。

3．完成任务

机械加工工艺简明过程。

四、任务实施

学生依据工作页、工作任务、工作计划开始工作实施。

教师可以实时观察学生工作情况，并随时与其交流，协助学生完成任务，本任务实施阶段如下：

1）装夹工件毛坯

2）输入程序并校验

3）安装刀具及材料

4）对刀、参数的设置

5）运行程序并加工

五、检查

对零件进行检验，工作任务完成后，学生依据工作任务《分配评分标准》检查自我打分，对照《配分评分标准》寻找错误与不足，进一步掌握正确的工作过程与工作方法，训练学生的系统评估能力。

1、零件检测

对零件进行检验，零件的测量，对零件质量逐项分析，重点指导对不合格项目的分析。

技术文档归档。

2．指导重点

检测所用量具的使用，零件不合格项目的质量分析，撰写技术文档。

重点指导对不合格项目的分析。

各小组推举代表进行简短交流发言

3．完成任务

填写零件检测卡，通过对零件检测分析，讨论后撰写技术文档。

六、评估

1、完成自我评估和总结。

教师选择几名具有代表性的作品，对其工作过程进行点评，让学生交流学习体会，教师根据学生在任务完成过程中表现的专业能力，社会能力和方法能力打分，做出综合评价。

2．指导重点

1）、根据机械加工工艺过程卡片、刀具卡片、程序单、仿真结果，逐项分析。

2）、撰写任务报告。

提出自评成绩。

3）、重点指导哪些工作可改进？

如何改进？

4）、各小组上报互评及自评成绩，教师汇总后按百分制确定各人的工作成绩，填入学习小组名单表中的历次评价结果栏。

教师引导问题（采用引导文教学法）

任务引领教学法

了解岗位工作任务，掌握其知识和技能，完成该任务，轮岗的角色演练

通过引导性问题以自主学习的方式进行

小组研讨教学法

接受并分配任务

完成本职任务，参与重大决策

组内交流

思考:

考虑任务如何完成？

范例教学法

对工艺方案设计、程序设计内容的教学采用范例教学；

针对练习任务要求自主解答；难以自主解答的可寻求帮助、交流探讨

确定实施办法和所需材料，与学生分组谈话

小组研讨或师生互动的方式进行

学练做一体化教学法

（采用现场边学边练的学、练、做一体化教学。

每一个学习单元也是学、练、做结合的总体教学思路，学习一个零件进行数控加工的各方面的综合知识，通过做练习、技能训练来强化所学知识，最后要通过实际制作零件来应用和验证所学知识）

小组研讨教学法

小组交流教学法

小组交流教学法

师生互动

知识准备

一、台阶面铣削工艺知识准备

1．一次铣削台阶面

当台阶面深度不大时，在刀具及机床功率允许的前提下，可以一次完成台阶面铣削，刀具进给路线见图2。

如台阶底面及侧面加工精度要求高时，可在粗铣后留0.3~1mm余量进行精铣。

（a）（b）

图2-2-2一次铣削台阶面的进刀路线

（a）刀具到达台阶侧面；（b）刀具到达台阶底面。

2．在宽度方向分层铣削台阶面

当深度较大时，不能一次完成台阶面铣削时，可采取图3所示进刀路线，在宽度方向分层铣削台阶面。

但这种铣削方式存在“让刀”现象，将影响台阶侧面相对于底面的垂直度。

图2-2-3在宽度方向分层铣削台阶面的进刀路线

3．在深度方向分层铣削台阶面

当台阶面深度很大时，也可采取图4所示进刀路线，在深度方向分层铣削台阶面。

这种铣削方式会使台阶侧面产生“接刀痕”。

在生产中，通常采用高精度且耐磨性能好的刀片来消除侧面“接刀痕”或台阶的侧面留0.2~0.5mm余量作一次精铣。

图2-2-4在深度方向分层铣削台阶面的进刀路线

二、程序指令准备

在数控铣/加工中心机床通常采用子程序调用指令来执行分层铣削。

1．子程序定义

在编制加工程序时，有时会遇到一组程序段在一个程序中多次出现，或者在几个程序中都要使用它，编程者可将这组多次出现的程序段编写成固定程序，并单独命名，这组程序段就称为子程序。

图2-2-5FANUC0I-MC系统子程序调用示例

图5所示为FANUC0i-MC数控系统子程序调用示例。

从示例中可看出，子程序一般都不可以作为独立的加工程序使用，只有通过调用来实现加工中的局部动作。

2．子程序嵌套

在一个子程序中调用另一个子程序，这种编程方式称为子程序嵌套（见图4-2-5）。

当主程序调用子程序时，该子程序被认为是一级子程序，数控系统不同，其子程序的嵌套级数也不相同，图6所示为FANUC0i-MC系统四层子程序嵌套。

图2-2-6FANUC0I-MC系统四层子程序嵌套示例

3．FAUNC系统子程序调用指令（M98/M99）

1）M98——调用子程序

指令格式：

M98P××××××××

指令格式：

M98P××××L××××

例如：

M98P51002；表示调用O1002号子程序5次。

M98P1002；表示调用O1002号子程序1次。

M98P4L3；表示调用O0004号子程序3次。

2）M99——子程序调用结束，并返回主程序

FANUC0i-MC系统常用M99指令结束子程序

指令格式：

M99

3）子程序编程应用格式

在FANUC0i-MC系统中，子程序与主程序一样，必须建立独立的文件名，但程序结束必须用M99结束。

其编程应用格式如下见图5及图6，在此略写。

实训图纸（加工处粗糙度为Ra3.2）

用直径为8mm的立铣刀，粗铣如下图所示工件的形腔。

2、工艺分析

1）确定工艺路线如上图a所示，采用行切法，刀心轨迹B→C→D→E→F作为一个循环单元，反复循环多次，设图示零件上表面的左下角为工件坐标系的原点。

2）计算刀心轨迹坐标、循环次数及步进量（Y方向步距）如上图b所示，设循环次数为n，Y方向步距为y，步进方向槽宽为B，刀具直径为d，则各参数关系如下：

循环1次铣出槽宽y+d

循环2次铣出槽宽3y+d

循环3次铣出槽宽5y+d

┇

循环n次铣出槽宽（2n-1）y+d=B

根据图纸尺寸要求，将B=50，d=8代入式（2n-1）y+d=B，即（2n-1）y=42，取n=4，得Y=6，刀心轨迹有1mm重叠，可行。

加工程序

程序

注释

O1100

程序号

N010G90G92X0Y0Z20

使用绝对坐标方式编程，建立工件坐标系

N020G00X19Y19Z2S800M03

快速进给至X=19，Y=19，主轴正转，转速800r/min

N030G01Z-2F100

Z轴工进至Z=-2

N040M98P10104

重复调用子程序O1010四次

N050G90G00Z20

Z轴快移至Z=20

N060X0Y0M05

快速进给至X=0，Y=0，主轴停

N070M30

主程序结束

O1010

子程序号

N010G91G01X62F100

使用相对坐标方式编程，直线插补，X坐标增量62

N020Y6

直线插补，Y坐标增量6

N030X-62

直线插补，X坐标增量-62

N060Y6

直线插补，Y坐标增量6

N070M99

子程序结束并返回主程序

四、实训内容

1、根据FANUC数控系统的程序格式，编制图所示的加工程序。

2、理选择刀具，并选择合适的切削用量。

3、根据零件图纸要求制定加工工艺及其加工步骤。

4、完成零件加工，并符合零件图纸要求。

作业

完成本次工作任务的工作页

教学后记