黄许职中-刘倩-《螺纹轴数控车削仿真加工》项目教学设计方案(0827修改)

2012年全国中等职业学校机械类专业
“创新杯”教师教学设计和说课大赛
《数控车削编程与操作训练》项目教学设计方案
教学项目：螺纹轴数控车削仿真加工
授课教师：刘倩
授课学校：四川省德阳市黄许职业中专学校
2012年8月
一、教学基本情况
项目名称
（课题）
螺纹轴数控车削仿真加工类别技能课
课程名称数控车削编程与操作训练课型新授课
授课教师四川省德阳市黄许职业中专学校刘倩学时２学时
授课对象2011级机械加工技术专业一班（42人）授课时间2012.5.16 教学内容
利用斯沃数控仿真软件加工下图所示的螺纹轴零件：
数控系统：FANUC Serier Oi Mate-TD 大连机床厂FANUC Oi面板
教材内容：高等教育出版社，高枫、肖卫宁主编，《数控车削编程与操作训
练》，第4章螺纹加工程序的编制。

教学目标知识
1、掌握普通螺纹加工的尺寸计算、切削用量选择以及螺纹加工指令使用。

2、熟悉螺纹轴零件加工工艺知识和方法。

技能
能合理制定螺纹轴零件加工工艺方案，能综合运用常用加工指令编写螺纹轴类零件的数控车削加工程序，能独立完成外螺纹车刀的安装、对刀和加工。

态度培养学生规范操作的职业习惯。

教学重点普通外螺纹的加工工艺和编程
教学难点螺纹加工工艺的确定及螺纹切削指令的应用。

（关键点：螺纹加工尺寸计算、切削用量选择和螺纹切削指令使用）
教学准备CAD/CAM实训室：PPT、学习材料、斯沃数控仿真软件、计算机、网络
二、教学过程
10
10
10
10
三、教学主要环节
资讯
教师下发项目任务书（包括引导文本、数控加工工序卡片、数控加工程序单、零件加工评价表等资料），要求学生使用数控车床加工该零件并完成相关资料。

计划与决策
一、制定零件加工工艺规程
1、教师借助引导文，让学生根据引导文中所提出的问题，阅读分析零件图。

重点分
析零件图的结构（螺纹、退刀槽、圆柱面、圆锥面、圆弧面）、尺寸要求（05
.005.0003.08127+--、　φ）
、表面粗糙度要求（Ra1.6、Ra3.2）等，其中，螺纹加工为本节课新内容。

学生将分析结果填写到引导文本中。

2、教师引导学生完成螺纹加工工艺相关知识的学习，并完成引导文本中的练习。

（1）播放螺纹轴类零件加工视频，让学生对螺纹轴加工有一个整体的、直观的认识。

教师提示，要求学生特别关注零件加工顺序和螺纹加工情况。

（师生共同总结：该视频零件的加工顺序、螺纹加工问题）
视频中的螺纹加工：加工出外圆柱面直径（大径）、切螺纹退刀槽、倒角、车螺纹（多次循环）。

（2）引导学生分析计算螺纹加工尺寸
教师：螺纹加工涉及到哪些尺寸？学生思考，阅读参考资料、教材或上网查询。

①确定外螺纹大径d 、小径d 1、牙高h 1：PPT 展示 教师归纳：
（分析取值原因）
②确定螺纹加工的进、退刀段（车削螺纹的轴向起点与终点） 播放螺纹加工视频：让学生重点关注螺纹起点和终点 PPT 展示螺纹加工的进、退刀段图片。

教师分析：为什么加工螺纹时要确定进、退刀段？它的数值与螺纹的哪个参数有关？ 结论：实际生产中，一般1δ值取2～5mm ；2δ取1～3mm 。

（3）引导学生正确选择切削用量（学生查询资料，教师归纳总结） 教师：切削用量有哪些？如何确定？
①主轴转速n ：n ≤1200/P-K （K 为保险系数，一般取80）
②背吃刀量a p ：确定走刀次数和分层切削余量。

原则：后一刀的背吃刀量不能超过前一刀的背吃刀量。

最后一刀的背吃刀量不能小于0.1mm 。

（PPT 展示螺纹加工视频)
③进给量f ：单线螺纹f=P ；多线螺纹f=L 。

（4）选择螺纹加工刀具和进刀方法。

（学生可上网查询，相互交流）
教师提示学生重点了解刀具类型、材料、刀片规格及刀具对加工质量的影响等问题。

教师针对一些主要问题进行说明。

螺纹加工进刀方法：
教师：螺纹加工的切削方式是怎样的？
直进法：螺距P<3mm
斜进法：螺距P≥3mm
（5）教师借助flash动画，总结螺纹加工过程，加深学生对螺纹加工的认识。

（PPT 演示）
3、填写数控加工工序卡。

学生根据前面的学习，确定本项目零件的加工路线，选择合理的切削用量，选择适合的刀、夹具，填写完成数控加工工序卡。

教师作巡回指导，提示工艺路线确定、刀夹具选择、切削用量选用等的原则。

（学生可参考引导文本）。

二、编写零件数控车削程序
1、播放螺纹加工视频：
让学生特别注意螺纹加工循环过程，注意螺纹加工的循环起点、进刀点（螺纹起点）、退刀点（螺纹终点）位置。

PPT展示：“进刀→车螺纹→X向退刀→Z向退刀”循环过程和关键点位置。

2、学生根据引导文提示，通过阅读教材（P88～98），学习螺纹加工指令G32、G92。

教师利用PPT帮助学生梳理知识要点。

结合外螺纹加工说明指令的应用。

图1圆柱螺纹切削单一固定循环指令G92
编程要点：
（1）在车螺纹期间进给速度倍率、主轴速度倍率无效（固定100%）；
（2）车螺纹期间不要使用恒表面切削速度控制，而要使用G97；
（3）车螺纹时，必须设置升速段和降速段。

（4）因受机床结构及数控系统的影响，车螺纹时主轴的转速有一定的限制。

（5）螺纹加工中的走刀次数和进刀量（背吃刀量）会直接影响螺纹的加工质量，车削螺纹时的走刀次数和背吃刀量可参考教材表4-1。

学生根据教材例4-3、4-6，在仿真软件上练习G32、G92指令的使用。

4、教师引导学生编写完成本项目的加工程序。

同学间互查，教师检查。

教师对学生的程序进行点评，提出学生出现的典型问题。

实施与控制
1、螺纹刀的安装找正
教师利用PPT展示螺纹刀安装、找正方法和要求。

螺纹车刀的安装
（1）装夹车刀时，刀尖位置应对准工件中心。

（2）车刀刀尖角的对称中心线必须与工件轴线垂直，装刀时可用样板来对刀，如果车刀装歪，就会产生牙形歪斜。

（3）刀头伸出不要过长，一般为20-25mm（约为刀杆厚度的1.5倍）
图2 加工普通螺纹时的对刀要求图3 外螺纹车刀安装与找正
2、对刀
教师利用仿真软件演示对刀方法。

学生模仿练习。

学生也可参阅引导文本学习。

螺纹刀的对刀方法
X方向：“试切法”。

与外圆车刀的方法相似，但车削深度要尽量少。

也可“触碰法”。

先测量外圆的尺寸d，再略微触碰一下外圆面即可，在OFFSETSETTING的形状中输入X d，测量即可。

如图4。

图4
图5
Z方向：目测，如图5。

学生将编写好的程序输入到仿真软件上，并进行校验。

教师巡回指导。

4、加工零件（仿真加工）
学生校验程序后，在仿真软件上进行自动加工。

教师巡回指导。

检查评估
1、螺纹尺寸的检查学习与误差分析
（1）学生通过引导文本，学习了解螺纹的常用检验方法。

螺纹的测量和检查:
（1）大径的测量：可用游标卡尺或千分尺测量
（2）螺距的测量：
①用钢直尺量10个螺距的长度，用长度除以10得出一个螺距的尺寸。

②用螺距规测量。

（3）中径的测量：精度较高的三角形螺纹，可用螺纹千分尺测量。

（4）综合测量：用螺纹环规综合检查，应通规进，止规不进为合格，其次检查Ra。

对有退刀槽的螺纹，通规应拧到底。

（3）教师利用PPT展示螺纹尺寸的常用检验方法，针对一些典型质量误差问题，与学生一起分析产生原因及解决办法。

主要分析以下几个问题对质量的影响：
（1）螺纹刀安装得过低或过高
（2）工件装夹不牢
（3）刀安装倾斜
教师组织对学生的成果进行评价。

学生根据自己的操作，填写自评表。

课堂总结
借助PPT 和板书，师生主要就以下重要内容进行总结，以巩固、强化学生的学习： 1、螺纹加工工艺知识
（1）螺纹加工尺寸计算：大径、小径、牙高、进退刀段 （2）切削用量选择：①主轴转速n ，②背吃刀量p a （确定走刀次数和分层切削余量），③进给量f 。

2、螺纹加工指令的使用
G32：进刀方式为直进法，单行程切削，适用于圆柱螺纹和圆锥螺纹加工，一般需要G00指令配合完成“进刀→车削→X 向退刀→Z 向退刀”循环。

G92：进刀方式为直进法，单一循环加工螺纹，可自动完成“进刀→车削→X 向退刀→Z 向退刀”循环路线。

3、螺纹加工注意事项
（1）从螺纹粗加工到精加工，主轴的转速必须保持一常数；
（2）在没有停止主轴的情况下，停止螺纹的切削将非常危险；因此螺纹切削时进给保持功能无效，如果按下进给保持按键，刀具在加工完螺纹后停止运动；
（3）在螺纹加工中不使用恒定线速度控制功能；
（4）在螺纹加工轨迹中应设置足够的升速进刀段和降速退刀段，以消除伺服滞后造
四、板书设计。