数控车综合训练授课教案1.doc

北京现代职业技术学院教案首页
课程名称
数控车综合训练
学习情
境名称
学习情境1
授课
时数
6
总学时
120
授课班级

授课日期

工作任务
典型螺纹轴的车削加工
职业能力
要求
1.掌握零件的加工工艺分析。
2.熟练掌握孔轴类零件的加工方法，能够确定有关的切削用量。
3.正确使用循环编程指令。
4.能对数控车床进行常规日常维护。
5.能对螺纹加工练习件进行初步评价及分析。
6.具有良好的职业综合素养和工作态度。
教学内容
1.非单调变化尺寸零件工艺信息分析方法。
2.非单调变化尺寸零件加工顺序确定方法。
3.非单调变化尺寸零件加工刀具、夹具的选择及使用。
4.零件的装夹、找正方法。
5.使用千分尺、游标卡尺、R规、螺纹环规进行质量检测的方法。
6.螺纹、槽加工质量评价及超差原因分析的基本方法。
教学资源
文本、课件、仿真软件、网络、 CAK5085di数控车床、教学视频、参考资料
教学环境
数控加工实训中心实训基地、数控编程与仿真加工实训中心、“教、学、做一体化” 多媒体教学平台
指导教师

编制时间

学习情境1——典型螺纹轴的车削加工
第一部分：工作任务描述
1.加工零件项目工作任务名称：典型螺纹轴的车削加工
2.零件类型描述：
该零件属于比较典型的非单调变化尺寸的轴类零件，包括球头、内孔、螺纹、凹弧、槽等轮廓要素，是典型的数控车削加工中、高级难度的零件。
3.任务内容描述：
已知毛坯材料为LY12，毛坯尺寸为Ф45mm×120mm的棒料。制定零件加工工艺，编写零件加工程序，并在仿真软件上进行虚拟操作加工，最后在数控车床上进行实际操作加工，并对加工后的零件进行检测、评价。

第二部分：学习情境教学设计
学习领域：
总学时
120
学习情境1：典型螺纹轴的车削加工
课时
6
学习目标
学习内容
1.掌握带凹弧的非单调变化尺寸螺纹轴零件加工工艺制定方案。
2. 掌握带凹弧的非单调变化尺寸螺纹轴编程方法并能在仿真软件上进行虚拟操作加工。
3.能将零件正确安装在三爪卡盘上。
4.能将外圆车刀正确安装在刀架上。
5.正确摆放操作加工所需工具、量具。
6.能按操作规范合理使用CAK5085di卧式数控车床，并完成螺纹加工。
7.能使用游标卡尺、R规、螺纹环规进行零件的质量检测。
8.能对所完成的零件进行评价及超差原因分析。
1.根据零件图纸进行零件工艺信息分析，确定加工顺序，并填入相应的卡片中。
2.合理选择适合该零件加工的刀具，并完成相应卡片的填写。
3.合理选择适合该零件加工的切削用量，并完成相应卡片的填写。
4.合理选择该零件工件坐标原点，确定走刀路线，并完成相应卡片的填写。
5.根据该零件编程要求计算基点坐标，完成相关的尺寸链计算。
6.根据该零件的加工要求编制程序清单，进行虚拟及实际操作加工。
7.正确选择并使用相关量具对该零件进行检测，并完成相应卡片的填写。
学习环节设计
教学方法
1.制定工艺方案
2.编制程序、仿真操作加工
3.实际操作加工
4.零件检测
5.学习评价
宏观教学方法
微观教学方法
◆引导文教学法
◆项目教学法
◆项目单元训练法
◆演示法
◆讲述法
◆讨论法
◆仿真法
◆实操法
◆引导法
◆讲解法
◆范例法

教学内容
教学设计
学习环节一：制定工艺方案
1.1分析零件图工艺信息：教师布置工作项目，学生资讯，教师解惑，学生填写零件图工艺信息分析卡片，见表1-1。
表1-1 零件图工艺信息分析卡片
单位
名称
北京现代职业技术学院
班级学号
姓名
成绩

零件图号
CZ-01
零件名称
典型螺纹轴的车削加工
分析内容
分析理由
形状、尺寸大小
该零件的加工面是由凹弧、螺纹、槽等轮廓组成。形状比较简单，是较典型的短轴类零件。因此，可选择现有设备CAK5085di；刀具应选外圆车刀、螺纹刀、切断刀。
结构工艺性
该零件的结构工艺性好，便于装夹、加工。因此，可选用标准刀具进行加工。
几何要素、尺寸标注
该零件轮廓几何要素定义完整，尺寸标注符合数控加工要求，有统一的设计基准，且便于加工、测量。
精度、表面粗糙度
该零件外圆柱面及椭圆面，尺寸精度要求较高，其中外圆柱面尺寸公差等级为IT7-IT8级，图中未注尺寸公差按IT12级处理。该零件表面质量要求最高为Ra1.6,其余为Ra3.2。
材料及热处理
该零件所用材料LY12为高合金硬铝，硬度为105HB，加工性能等级代号为2，属易切削金属材料。因此，选硬质合金或涂层刀具材料均可，在加工时不宜选择过大的切削用量，切削过程中可不加冷却液。
其它技术要求
该零件要求锐角倒钝，故编程时在锐角处安排0.5×45°的倒角。
生产类型、定位基准
该零件生产类型为单件生产，因此，要按单件小批生产类型制定工艺规程。由于该零件生为单件生产，因此，定位基准可选在外圆表面。
※学生资讯记录：

一．学习环境设计：
环节1：“教、学、做一体化” 多媒体教学平台
环节2：数控编程与仿真加工实训中心
环节3：数控加工实训中心实训基地
环节4：数控加工实训中心工量具室
环节5：数控加工实训中心备料室
二．学习方法设计：
1.教师采用引导文教学法引导学生进入学习情境
2.教师布置工作项目，提
出问题，进行资讯
3.教师当学生，分组讨论，学生决策
4.学生根据零件图完成
学习环境的实施
5.教师讲述、演示、解惑
6.学生对加工后的零件进行自检互评
7.由教、学、做逐渐过渡为做、学、教，做中学，学中做，边学、边做、边修正
三．学习环节设计：
环节一：制定工艺方案
1.1分析零件图工艺信息：教师布置工作项目，学生资讯，教师解惑

教学内容
教学
设计
1.2确定加工顺序：小组讨论，听取学生的决策意见，学生填写卡片，见表1-2。
表1-2 加工顺序卡片
材料

零件图号
CZ-01
系统
FANUC 0i
工序号001
程序名

机床设备
CAK5085di
夹具名称
三爪自定心卡盘
操作
序号
工步内容
（走刀路线）
G功能
T刀具
切削用量

转速S
r/min
进给速度F
mm/r
切削深度
mm
(1)
中心钻

1200

3
(2)
钻孔

500

60
(4)
镗孔
G01
T0101
1000
0.1
1
(5)
粗车工件外轮廓（左）
G71/G73
T0202
600
0.2
2
(6)
精车工件外轮廓（左）
G70
T0202
1000
0.1
0.5
(7)
切5X2.5槽（两处）
G01
T0303
350
0.05
2
(8)
粗车工件外轮廓（右）
G71
T0202
600
0.2
2
(9)
精车工件外轮廓（右）
G70
T0202
1000
0.1
0.5
(10)
切5×2退刀槽
G01
T0303
350
0.05
2
(11)
切削螺纹
G92
T0404
800

检测、校核

※小组讨论：

1.2确定加工顺序：小组讨论，听取学生的决策意见

教学内容
教学设计
1.3选择刀具：教师提出问题，学生查阅资料，听取学生的决策意见，学生填写刀具卡片，见表1-3。
数控车床一般均使用机夹可转位车刀。本零件为铝材，对刀片材料无特殊要求，刀片均选用常用的涂层硬质合金刀片。由于有凹弧的加工。机夹可转位车刀所使用的刀片为标准角度，选择菱形刀片适合加工本工件，刀尖角选择35°-55°。粗精车外圆主偏角93°，所选刀片刀尖圆弧半径为0.4mm,，螺纹刀选择P=2的三角螺纹刀片。

表1-3 刀具卡片
实训课题

零件名称

零件图号
CZ-01
序号
刀具号
刀具名称及规格
刀尖半径R
刀尖位置T
数量
加工表面
备 注
(1)

中心钻

1
右端面
手动
(2)

Φ20钻头

1
钻孔
手动
(3)
T0101
镗孔刀
0.1
2
1
镗孔

(4)
T0202
93°精右偏外圆刀
0.2
3
1
粗精车外轮廓

(5)
T0303
切断刀
B=4mm

1
切槽

(6)
T0404
螺纹刀
0.2
0
1
螺纹

※问题：

1.3选择刀具：教师提出问题，学生查阅资料,听取学生的决策意见

教学内容
教学设计
1.4选择切削用量：小组讨论，学生查阅资料，听取学生的决策意见，学生填写切削用量卡片，见表1-2。
根据零件的加工材料和刀具材料，选择切削三要素：切削深度ap、进给量f、切削速度Vc，然后根据公式，计算出主轴转速n
粗加工：首先取ap=2.0 mm；其次取f=0.2mm/r；最后取Vc=120 m/min。然后根据公式计算出主轴转速=1000r/min，根据公式=计算出进给速度=200mm/min，填入表1-2中。
精加工:首先取ap=0.3mm；其次取f=0.1mm/r；最后取Vc=200 m/min。然后根据公式计算出主轴转速=1500r/min，根据公式=计算出进给速度=100mm/min，填入表1-2中。
※小组讨论：

1.4选择切削用量：学生查阅资料,小组讨论,听取学生的决策意见

教学内容
教学设计
1.5确定工件零点，绘制走刀路线图：学生绘制数控加工走刀路线图卡片，见表1-5。
表1-5 数控加工走刀路线图卡片

※ 注意的问题：

1.5确定工件零点，绘制走刀路线图：

教学内容
教学设计
1.6数学处理：
该零件主要尺寸的程序设定值计算：一般取为工件尺寸的中值。如本例需要计算凹弧的最大切削深度⊿d，可根据勾股定理来计算，同时确定切削循环次数e和切削深度ap。

1.6数学处理：

教学内容
教学设计
学习环节二：编制数控加工程序、仿真操作加工
2.1编制程序清单，并填入表1-6。

表1-6 数控加工程序清单
北京现代职业技术学院
数 控 加 工 程 序 清 单
零件图号
零件名称
班级学号
姓名
成绩
CZ-01
典型螺纹轴的车削加工

程序名
O0001
子程序名

%
%
工步及刀具
说明

环节二：编制数控加工程序，仿真操作加工
2.1编制程序清单

教学内容
教学设计
2.2仿真操作加工
2.2.1打开程序选择机床
2.2.2机床回零点
2.2.3选择毛坯、材料、夹具、安装工件
2.2.4安装刀具
2.2.5建立工件坐标系
2.2.6上传NC语言
2.2.7自动加工
仿真加工后工件如下图：

2.2仿真操作加工

教学内容
教学设计
学习环节三：实际操作加工
3.1毛坯、刀具、工具、量具准备
①取Φ45mm×120mm毛坯材料，控制工件长度至尺寸要求。
②夹持毛坯工件，伸出长度约为70mm。
③钻镗孔至尺寸要求。
④加工左端外轮廓至尺寸要求。
⑤调头，夹持Φ44mm外圆。
⑥加工右端外轮廓至尺寸要求。
⑦正确摆放所需工具、量具
3.2程序输入与编辑
①开机
②回参考点
③输入程序
④程序图形校验
3.3零件的数控车削加工
①主轴正转
②X向对刀，Z向对刀，设置工件坐标系
③进行相应刀具参数设置
④自动加工

环节三：实际
操作加工
3.1毛坯、刀具、工具、量具准备

3.2程序输入与编辑

3.3零件的数控车削加工

教学内容
教学设计
学习环节四：零件检测
4.1学生对加工完的零件进行自检
学生使用游标卡尺、千分尺等量具对零件进行检测。
4.2教师与学生共同填写零件质量检测结果报告单，见表4-1。
表4-1 零件质量检测结果报告单
检测项目
技术要求
配分
评分标准
实测结果
扣分
得分
外圆
1
Ra1.6
4/2
超差0.01扣2分、降级无分

2
Ra1.6
4/2
超差0.01扣2分、降级无分

3
Ra1.6
4/2
超差0.01扣2分、降级无分

长度
4

4
超差无分

5
30
4
超差无分

圆弧
6
R12 Ra1.6
3/2
不符无分、降级无分

7
R47 Ra1.6
3/2
不符无分、降级无分

8
R15 Ra1.6
3/2
不符无分、降级无分

内孔
10
Ra1.6
4/2
超差0.01扣2分、降级无分

11

3
超差0.01扣2分

沟槽
12
5×2．5（2处）
4

13
5×2
2

倒角
14
C2
1
不符无分

15
未注倒角C1（2处）
2
不符无分

16
锐边倒角C0.5
1
不符无分

其他

安全操作规程

违反，扣10分/次

编程
40

总 配 分
100
总 得 分

零件名称

图 号
CZ-01
加工日期

开始时间

停工时间

实际加工时间

规格Φ45×120
结束时间

停工原因

鉴定单位

4.3小组互相检查、点评见表4-2。

环节四：零件检测
4.1引导学生对加工完的零件进行检测

教学内容
教学设计
表4-2考核结果报告
单位
名称
北京现代职业技术学院
零件名称
零件图号
小组编号
典型螺纹轴的车削加工
CZ-01

班级学号
姓名
表现
零件质量
排名

4.4教师填写考核结果报告单，见表4-3。
表4-3考核结果报告
单位
名称
北京现代职业技术学院
班级学号

姓名

成绩

零件图号
CZ-01
零件名称
典型螺纹轴的车削加工
序号
项目
考核内容
配分
标准%
配分
得分
项目成绩
1
零件
质量
（40分）
圆柱面
20%
8

槽
15%
5

长度
15%
12

圆弧
20%
5

螺纹
30%
10

2
工艺方
案制定
（20分）
学习环节1.1分析零件图工艺
30%
6

学习环节1.2确定加工顺序
30%
6

学习环节1.3选择刀具
15%
3

学习环节1.4选择切削用量
15%
3

学习环节1.5确定工件零点，绘制走刀路线图
10%
2

3
编程
仿真
（15分）
学习环节2.1程序编制
40%
6

学习环节2.2仿真操作加工
60%
9

4
刀、夹、
量具使用
（10分）
游标卡尺使用
20%
3

R规使用
30%
2

刀具的安装
30%
3

工件的安装
20%
2

5
安全文
明生产
（10分）
按要求着装
20%
2

操作规范，无操作失误
50%
5

认真维护机床
30%
3

6
团队协作
（5分）
能与小组成员和谐相处，互相学习，互相帮助，不一意孤行。
100%
5

教学内容
教学设计
学习环节五：学习评价
5.1加工质量分析报告
表5-1 加工质量分析表
单位
名称
北京现代职业技术学院
零件名称
零件图号
典型螺纹轴的车削加工
CZ-01
班级学号

姓名
`
成绩

超差形式
原 因
外圆尺寸精度超差
读尺有误或测量方法有误
外圆表面粗糙度不达要求
切削用量选择不当；刀刃磨损；加工刚性不够；冷却液问题
螺纹配合尺寸不正确

5.2个人工作过程总结
表5-2 个人工作过程总结
单位
名称
北京现代职业技术学院
零件名称
零件图号
典型螺纹轴的车削加工
CZ-01
班级学号

姓名
`
成绩

环节五：学习评价

教学内容
教学设计
5.3小组总结报告
表5-3 小组总结报告表
单位
名称
北京现代职业技术学院
零件名称
零件图号
典型螺纹轴的车削加工
CZ-01
班级

组名

5.4小组成果展示表5-4、5-5
注：附最终加工零件

单位
名称
北京现代职业技术学院
数 控 加 工 工 序 卡 片
零件名称
零件图号
材料牌号
材料硬度

工序名称
工序号
程序编号
加工车间
设备名称
设备型号
夹具名称

工步
号
工 步 内 容
刀具号
刀具规格
mm
使用工步号
量具
切削速度
m/min
主轴转速
r/min
进给量
mm/r
进给速度
mm/min
背吃刀量
mm
进给次数
备注

编 制

审 核

批 准

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表5-4 数控加工工序

单位
名称
北京现代职业技术学院
数控加工刀具卡片
零件名称
零件图号
材料牌号
材料硬度

工序名称
工序号
程序编号
加工车间
设备名称
设备型号
夹具名称

工 步 号
刀 具 号
刀具名称
刀具参数
刀具（片）材料
偏置号
刀柄型号
备注
刀具（尖）
直（半）径
mm
半径
补偿量
mm
长度（位置）
补偿量
mm
刀尖
方位
半径
长度

编 制

审 核

批 准

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表5-5 数控加工刀具卡片

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