《刀具半径补偿》教学设计.docx
《《刀具半径补偿》教学设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《刀具半径补偿》教学设计.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
《刀具半径补偿》教学设计
《刀具半径补偿》教学设计
学情分析：
本课任教班级为高二数控专业班，开课时间为高二下半学期，学生在高一学习了普通机床，高二上半学期又学习了数控机床，对数控编程及机床操作有了一定的认识，这些为本科的顺利开展奠定了基础。
教学目标：
知识技能目标：
会用刀补指令编程，会安排加工工艺
社会情感目标：
培养团队和精神、增强与人沟通能力，能清晰表达自己的建议及意见
方法能力目标：
会独立阅读学案学习新知识点，能与团队内成员协调合作
教材分析：
本课选用教材为浙江省教育厅职成教教研室组编的《数控铣床编程与加工技术》一书。
处理教材方面：
在授课过程中整合数铣与数车两个备课组，设计三个加工组合项目，这样将知识点渗透在具体的项目中增强了趣味性，可有效激发学生的学习热情。
本课是项目一电视塔底座的制作，需要学习的新知识为刀具半径补偿功能的使用。
教学重难点：
教学重点：
刀补指令的格式含义
教学难点：
建立刀补及取消刀补
教学关键点：
认识刀补过程及意义
教学方法：
在新课改提倡以“学生为主体”的背景下，本课采用角色扮演，分组合作的模式增加学生参与课堂教学活动的比重，为充分发挥小组合作学习的优势，降低学习的盲目性，提高学习效率，授课过程中采用填写同步工作页及知识导图的形式辅助开展教学。
教师秉承“学生能独立完成的自己做”的思想，减少课堂的参与，只对难点进行适当的点播从而使学生的课堂利用率得到提高。
教学准备：
本课准备材料及作用如下表所示：
（具体材料见附页）
内容
作用
使用时间
备注
学案
供学生预习使用
提前两天下发
督促组长重点学习
知识导图
提示学生开展任务的步骤，统计学生疑难点（通过粘贴问号形式）
教学全程
上课时以小黑板或大卡纸的形式呈现
问号卡片
在知识导图中相应位置粘贴以便统计学生疑难所在
任务分析阶段
在知识导图相应位置粘贴
角色胸卡
促使学生快速进入角色
任务实施阶段
包括工序员、程序员、及操作员
同步工作页
课堂辅助同步开展教学
任务实施阶段
网络资源
供学生课前预习及课后复习
课前、课后
课前：
1、发掘网络资源为学生提供学习网址
2、发布学案至班级主页
课后：
将讲课用电子白板内容，及优秀学生作品发布在班级主页
选择组长
辅助开展教学
从班级挑选八位基础较好学生担任学习组长，每次课前要求组长将内容认真预习，如有疑难在课前找老师解决，根据每组学生表现对小组长进行考核。
这样可以最大限度发挥小组长的积极能动性，营造竞争的学习氛围。
教学资源：
仿真与操作一体化的实训环境，方便“高效、节材”的学习模式。
在仿真机房配备有电子白板，这样更能方便理论知识的讲解。
电子白板所讲内容可保存下来，发布在班级主页方便学生及时回顾上课所授知识。
教学过程：
在上课前让学生按如下所示位置就坐：
在粘贴板中粘贴如下知识导图：
该图具有两个作用：
1、引导学生学习方向，少走弯路
2、学生讨论阶段可将疑难点通过粘贴问号的形式反映在知识导图中，方便统计学生的疑难点
任务布置：
请同学们用Φ10平底刀在仿真软件中加工如图所示工件。
教师说明此工件为电视塔底座，并展示效果图，以激发学生的兴趣。
教师明确以任务的完成时间和完成质量为标准进行小组竞赛。
对获得优异成绩的小组可将作品发布在班级主页内。
任务分析：
阶段一：
通过任务、寻找新知
学生分析任务，找出现有知识能解决及不能解决的问题，近而明确本课需要学习的新知。
阶段二：
针对新知、集中学习
环节一：
阅读学案，寻找疑难所在
学生独自阅读学案，并完成同步工作页中如下题目：
1、完成本任务需要哪些新知识？
2、请在学案中将不理解的知识点标记出来，并记录在同步工作页中。
环节二：
小组讨论，解决部分疑难
组长负责，针对上一环节中标记出来的难点进行小组讨论，教师课前督促组长认真学习学案，此时组长具有小老师的作用，可辅导组内成员，减少或排除疑难问题数量，最终确定组内疑难点，并完成同步工作页中如下问题：
1、请写出经过讨论后仍然不明白的问题。
2、请组长统计组内疑难点，将问号卡片粘贴在小黑板所列知识点相应位置处。
环节三：
针对疑难，教师集中点播
教师根据学生在粘贴板中知识导图上问号的粘贴情况，确定需要讲解内容。
教师课前可对如下知识点准备相关动画：
1、刀补指令格式及含义动画
2、刀补建立及取消规律
3、刀具接近及退出工件的三种方式
4、刀补应用的注意事项
此阶段教师不是面面俱到进行讲解，而是结合学生标记难点的情况加以筛选讲解。
采用动画的形式可增强感官认识，强化学生对知识点的理解，促进课堂效率的提高，知识点的筛选讲解充分体现“学生能做的自己做”的思想。
环节四：
应用举例，巩固知识
教师仿真操作如下所示工件加工（事先在仿真软件中编辑好需要演示的加工程序），
%1
程序名
G54G40G90
程序初始化
G0Z100
提刀至安全高度
M3S1000
主轴正转
X-60Y0
确定下刀点（处于毛坯材料外侧）
Z5
快速下刀
G0Z-8F80
工进下刀
G41Y-20D1
建立刀补（编程长度20大于刀具半径）
G3X-40Y0R20
圆弧切入（建议采用1/4圆弧，半径20大于刀具半径5）
G1Y40
轮廓走刀
X40
Y-40
X-40
Y0
G3X-60Y20R20
圆弧切出（采用1/4圆弧）
G1G40Y0
取消刀补
G0Z100
提刀至安全高度
M30
程序结束
操作电脑，使学生直观感受刀补在加工中的具体应用步骤及注意事项。
为任务实施奠定基础。
任务
阶段三：
针对任务、具体分析
给出学生分析内容的方向，让学生根据提示自主分析。
分析内容具体包括：
1、工件装夹方式
2、加工所用刀具
3、工件加工工序
4、加工程序
5、检验量具
以上内容在同步工作页中，学生小组讨论并填写相关内容
任务实施：
阶段一：
组长分工
根据组内成员特点，组长进行分工，并佩戴相应胸卡，具体包括工序员、编程员、操作员，目的是使学生快速进入角色。
阶段二：
组内讨论
对本任务的具体细节加以讨论，组内统一思想。
阶段三：
分头开工
根据组内讨论结果各自开展工作。
说明：
教师全程巡视指导，个别纠错。
任务评价：
一、请同学们按照如下评价表格进行课堂评价：
项目
配分
自评
互评
师评
工艺安排
工件装夹
5
加工顺序
10
刀具选择
5
切削用量
10
编程
刀补建立
5
刀补取消
5
圆弧切入
5
圆弧切出
5
轮廓走刀
10
仿真操作
对刀操作
10
程序输入
10
模拟校验
10
模拟实体
10
二、学生自我分析：
找一名同学对自己的任务进行分析
三、教师总结，给出正确答案：
评出单向及小组优胜
拓展训练：
请同学们对如下题目进行选择训练：
通过拓展训练加强对知识点的理解
教学反思：
1、学时分配
2、课堂板书
《电视塔底座加工》同步工作页
任务布置：
任务分析：
1、完成本任务需要的新知识是什么？
2、学案中我存在疑问的知识点有哪些？
任务实施：
组内分工
工序员
程序员
操作员
工作内容：
任务评价：
项目
配分
自评
互评
师评
工艺安排
工件装夹
5
加工顺序
10
刀具选择
5
切削用量
10
编程
刀补建立
5
刀补取消
5
圆弧切入
5
圆弧切出
5
轮廓走刀
10
仿真操作
对刀操作
10
程序输入
10
模拟校验
10
模拟实体
10
成果展示：
1、我在操作中出现的问题
2、教师讲解中提到的注意问题
拓展训练：
《电视塔底座加工》学案
一、直线槽与轮廓加工的区别
零件图槽加工轮廓加工
结论：
同一零件图槽加工和轮廓加工后工件尺寸相差刀具直径大小
二、刀补在轮廓加工中的应用
1、可实现走刀路线自动偏移指定数值，有利于编程中可按图纸尺寸进行编程
2、可实现加工阶段的划分，有利于加工余量的去除
3、方便加工薄壁类工件
三、刀补指令及其含义
指令格式：
G00/G01G41/G42X-Y-D-F-
……………..
G00/G01G40
含义：
G41：
左刀补G42：
右刀补
D-：
刀具半径补偿寄存器地址
该地址用于存放刀具半径数值，如下图所示：
说明：
1、建立及取消刀补只能在直线移动指令后使用，即只能在G0或G1后使用
2、建立及取消位移不能小于刀具半径值
3、平面内至少有两段连续位移才能建立刀补
四、建立及取消刀补的走刀路线
刀补的建立及取消过程
结论：
加刀补后刀具中心位于下一段路线起点的法线上。
五、轮廓编程需要注意的问题
1、合理选择下刀点
原则：
尽量选择在毛坯外侧下刀，且保证与加工轮廓的法向距离大于刀具半径值
2、编程时要考虑走刀路线使工件表面光滑
原则：
顺铣可提高工件表面粗糙度，为满足顺铣对外轮廓加工时各节点需要按照顺时针方向编程，内轮廓编程时各节点要按照逆时针方向编程
3、避免明显的接刀痕迹，可选择如下的几种方式切入切出工件
注意：
圆弧切入是圆弧半径需要大于刀具半径
六、应用举例
%1
程序名
G54G40G90
程序初始化
G0Z100
提刀至安全高度
M3S1000
主轴正转
X-60Y0
确定下刀点（处于毛坯材料外侧）
Z5
快速下刀
G0Z-8F80
工进下刀
G41Y-20D1
建立刀补（编程长度20大于刀具半径）
G3X-40Y0R20
圆弧切入（建议采用1/4圆弧，半径20大于刀具半径5）
G1Y40
轮廓走刀
X40
Y-40
X-40
Y0
G3X-60Y20R20
圆弧切出（采用1/4圆弧）
G1G40Y0
取消刀补
G0Z100
提刀至安全高度
M30
程序结束
七、拓展知识
数铣与逆铣
铣刀与工件接触部分的旋转方向与工件进给方向相同成为顺铣，反之为逆铣。
铣床的螺母和丝杠间总会有或大或小的间隙，顺铣时假如工作台向右移动，丝杠和螺母在左侧贴紧，间隙留在右侧，而这时水平铣削分力也向右，因此当水平铣削分力大到一定程度时会推动工作台和丝杠一起向右窜动，把间隙留在左侧；随着丝杠继续转动，间隙又恢复到右侧，在这一瞬间工作台停止运动；当水平铣削分力又大到一定程度时有会推动工作台和丝杠再次向右窜动。
这种周期性的窜动使得工作台运动很不平稳，容易造成刀齿损坏。
此外，在铣削铸、锻件时，刀齿首先接触黑皮，加剧刀具磨损；但顺铣的垂直铣削分力将工件压向工作台，刀齿与已加工面滑行、摩擦现象小，对减小刀齿磨损、减少加工硬化现象和减小表面粗糙度均有利。
因此，当工作台丝杠和螺母的间隙调整到小于0.03mm时或铣削薄而长的工件时宜采用顺铣。
逆铣时铣削垂直分力将工件上抬，刀齿与已加工面滑行使摩擦加大。
但铣削水平分力有助于丝杠和螺母贴紧，使工作台运动比较平稳，铣削铸、锻件引起的刀齿磨损也较小。
因此一般铣削多采用逆铣
顺铣和逆铣的特点：
1.顺铣时，每个刀的切削厚度都是有小到大逐渐变化的。
当刀齿刚与工件接触时，切削厚度为零，只有当刀齿在前一刀齿留下的切削表面上滑过一段距离，切削厚度达到一定数值后，刀齿才真正开始切削。
逆铣使得切削厚度是由大到小逐渐变化的，刀齿在切削表面上的滑动距离也很小。
而且顺铣时，刀齿在工件上走过的路程也比逆铣短。
因此，在相同的切削条件下，采用逆铣时，刀具易磨损。
2.逆铣时，由于铣刀作用在工件上的水平切削力方向与工件进给运动方向相反，所以工作台丝杆与螺母能始终保持螺纹的一个侧面紧密贴合。
而顺铣时则不然，由于水平铣削力的方向与工件进给运动方向一致，当刀齿对工件的作用力较大时，由于工作台丝杆与螺母间间隙的存在，工作台会产生窜动，这样不仅破坏了切削过程的平稳性，影响工件的加工质量，而且严重时会损坏刀具。
3.逆铣时，由于刀齿与工件间的摩擦较大，因此已加工表面的冷硬现象较严重。
4.顺铣时，刀齿每次都是由工件表面开始切削，所以不宜用来加工有硬皮的工件。
5.顺铣时的平均切削厚度大，切削变形较小，与逆铣相比较功率消耗要少些（铣削碳钢时，功率消耗可减少5%，铣削难加工材料时可减少14%）
升级会员 