《简单阶梯轴加工》教学设计.docx
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《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?
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型
理实一体化教学
授课学时
教学内容
模块二?
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轴类零件加工
课题一?
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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2～3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?
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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
1．顺序号指令（程序段号）
2．进给功能指令
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。
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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：
G00X?
?
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：
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：
1.外圆、端面对刀方法；
2.机床坐标系与工件坐标系；
3.工件、刀具装夹方法及要领。
导入新课：
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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）
1．掌握N、F、M指令及用法。
2．掌握G00、G01指令及应用；
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）
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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。
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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
1．熟练、巩固外圆、端面对刀方法。
2．说出工件坐标系及机床坐标系，为编程做准备。
1．掌握顺序号指令功能及使用。
2．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，数控铣床进给速度单位为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～M99，前置的0可省略。
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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：
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
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：
听讲。
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。
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。
6．初步了解常用G指令。
7．掌握G00指令格式及其应用。
8．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。
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
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：
G01X?
?
Z?
?
F?
?
；
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φ30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；
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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
9．掌握G01指令格式及应用。
10．理解G01指令使用注意事项。
教师：
讲授。
学生：
听讲。
教师：
出示例题。
学生：
分析、讨论并完成例题。
教师：
分析。
学生：
听讲
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。
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）
1．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。
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：
A→P5→D→刀具退回→B→P3→E→刀具退回→C→P1→F→刀具退回至起点。
11．会选择类似轴加工工具、量具及刀具。
12．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。
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
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
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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。
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2.计算基点坐标
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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。
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。
13．会选择类似轴类零件合理切削用量。
14．掌握基点含义及基点坐标计算。
15．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。
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：
1）主轴起动及转速指令M03S500。
2）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。
5．参考程序分析
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。
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2）开机、回参考点。
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3）输入程序。
把编写好的程序通过数控面板输入数控机床。
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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。
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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：
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。
16．掌握数控程序编写一般方法。
1．进一步熟练加工准备中开机、回参考点、程序输入等工作。
2．熟练外圆车刀对刀步骤。
3．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。
教学环节与主要内容
具体教学目标
教学活动
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（四）零件单段加工及自动加工（时间：
30min）
1.零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。
2.零件自动加工
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。
1．养成质量意识。
2．认真、细致工作态度。
3．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）
1．常用数控指令N、F、M含义及用法。
2．准备功能指令及G00、G01指令格式及应用。
3．简单阶梯轴切削加工工艺。
4．简单阶梯轴编程方法。
5．零件单段加工、自动加工方法。
【作业布置】（时间：
2min）
1．指出N、F、M指令含义。
2．G00、G01指令功能及使用注意事项。
3．完成补充零件编程并加工练习。
本课题的总结，让学生进一步明确本课题学习目标。
1．练习、巩固常用数控加工指令。
2．同类零件的编程加工。
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。
学生：
练习
教学后记
附?
?
图
升级会员 