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1、2012年全國中等職業學校機械類專業“創新杯”教師教學設計和說課大賽數控車削編程與操作訓練項目教學設計方案教學項目：螺紋軸數控車削仿真加工授課教師：劉 倩授課學校：四川省德陽市黃許職業中專學校2012年8月一、教學基本情況項目名稱（課題）螺紋軸數控車削仿真加工類別技能課課程名稱數控車削編程與操作訓練課型新授課授課教師四川省德陽市黃許職業中專學校劉倩學時學時授課對象2011級機械加工技術專業一班（42人）授課時間2012.5.16教學內容利用斯沃數控仿真軟件加工下圖所示的螺紋軸零件：數控系統：FANUC Serier Oi Mate-TD 大連機床廠FANUC Oi面板教材內容：高等教育出版社，2、高楓、肖衛寧主編，數控車削編程與操作訓練，第4章螺紋加工程序的編制。教學目標知識1、掌握普通螺紋加工的尺寸計算、切削用量選擇以及螺紋加工指令使用。2、熟悉螺紋軸零件加工工藝知識和方法。技能能合理制定螺紋軸零件加工工藝方案，能綜合運用常用加工指令編寫螺紋軸類零件的數控車削加工程序，能獨立完成外螺紋車刀的安裝、對刀和加工。態度培養學生規范操作的職業習慣。教學重點普通外螺紋的加工工藝和編程教學難點螺紋加工工藝的確定及螺紋切削指令的應用。（關鍵點：螺紋加工尺寸計算、切削用量選擇和螺紋切削指令使用）教學準備CAD/CAM實訓室：PPT、學習材料、斯沃數控仿真軟件、計算機、網絡教學方法項目教學模式：圍繞項3、目任務的實施，采用問題解決（知識學習）、四步教學（技能學習）等教學方法，輔以項目任務書、引導文本、多媒體課件、網絡資源和數控仿真等手段實施教學。二、教學過程步驟任務內容工作過程學生活動教師活動可能出現的問題及解決辦法參考時間資訊明確項目任務下發項目任務書閱讀分析，明確任務課題引入，描述項目任務與以前的項目相比，綜合性更強，新增加了螺紋加工內容3min計劃與決策制定零件加工工藝規程1、分析零件圖2、確定合理的加工方案和加工過程3、選擇刀具和夾具4、合理選用切削用量1、閱讀零件圖，明確加工內容及要求，將分析結果填寫到引導文中。2、根據引導文，借助網絡和教材，學習螺紋加工工藝知識。3、確定加工順序、4、螺紋加工尺寸、選擇切削用量和刀具、明確裝夾方案。4、填寫工序卡1、（讀圖后）播放螺紋軸加工視頻，讓學生對螺紋軸加工有一個形象認識。2、引導學生學習螺紋加工尺寸分析計算、切削用量選擇、刀具選用、螺紋加工方式等內容。（PPT，強化知識點，特別要強調尺寸控制問題、螺紋起點與螺紋終點軸向尺寸的確定問題）3、重點指導強化：工藝原則、切削用量選擇原則4、巡回指導填寫工序卡，并檢查1、螺紋尺寸分析內容多，學生容易將螺紋尺寸關系搞混，理不清頭緒。教師通過PPT將各尺寸關系直觀展示出來，同時提出螺紋尺寸控制問題，引導學生深入思考加工工藝。2、切削用量的選擇與很多因素有關，學生容易出現抓不住重點或理解不了的問題，5、教師通過板書突出重點要素，借助引導文和示例指導學生該怎么做，并借助計算、查閱資料等手段，合理確定切削用量。3、指導學生借助網絡進行學習。30min編寫零件數控車削程序1、選用適合的加工指令2、編寫零件加工程序1、根據引導文學習螺紋加工指令（G32、G92），并在仿真軟件上練習使用。2、編寫項目零件加工程序。1、指導學生學習G32、G92指令，PPT展示指令工作過程及使用要求。動畫演示螺紋加工過程。2、在學生編寫完程序后進行檢查、點評，提出學生出現的典型問題。學生對G32、G92的理解和正確應用有難度：1、教師通過動畫演示螺紋加工過程，讓學生對螺紋加工細節有清晰的認識2、將螺紋實際切削過程與指令6、的走刀路線和要求聯系起來（PPT）3、指導學生通過仿真軟件練習指令的使用，加深學生對指令的理解，提高應用能力。22min實施與控制零件加工（仿真加工）1、裝夾工件、安裝刀具2、數控車床對刀3、加工操作1、機床準備：設置仿真軟件，熟悉機床面板2、裝夾工件、安裝刀具：學習工件裝夾、螺紋刀安裝找正方法。3、對刀：包含螺紋刀在內的多把刀對刀。4、輸入和校驗程序，完成零件加工。（可參考引導文本）5、記錄出現的問題并分析1、教師巡回指導2、教師演示螺紋刀的安裝與找正方法，明確螺紋刀安裝的要求。（PPT演示）3、指導學生進行多把刀的對刀對刀不準確、過切削、撞刀，多把刀的對刀操作，指導學生檢查分析20min檢7、查評估產品質量檢驗1、檢測工件尺寸2、檢查任務完成情況1、檢驗：了解檢驗方法2、質量誤差分析：學習了解螺紋加工常見誤差現象、原因及處理辦法3、填寫自評表、匯報成果1、指導學生學習螺紋檢驗方法（PPT說明常用檢驗方法）2、與學生一起共同分析可能出現的質量誤差、產生原因及解決辦法。3、組織對學生的成果進行評價學生對質量誤差不了解，老師可提出一些典型的問題并進行分析，然后指導學生通過資料或網絡查詢了解更多內容。15min課堂總結對本項目學習的情況進行總結1、 螺紋加工工藝分析2、螺紋加工指令使用3、存在的問題與解決思路學生完善自己的資料教師總結：特別提出螺紋軸類零件加工的注意事項（PPT）6min布8、置作業拓展練習布置課后作業自學螺紋復合循環指令G76，完成中等復雜軸類零件的加工工藝分析、編程以及加工1、對課后任務進行說明2、對G76指令的學習提出建議3、教師答疑4、課后指導4min教學反思根據數控車工國家職業標準(中級工)關于數控編程的要求和等節距螺紋加工的要求，重新整合教材內容，圍繞數控加工工作過程組織教學內容，形成了本教學項目，實施項目教學。建立仿真教學環境，以項目為導向，教學過程對接生產過程，圍繞“制定工藝、編制程序、零件加工、質量檢驗”幾個工作環節，確定了“制定零件加工工藝規程、編寫零件數控車削程序、零件加工（仿真加工）、產品質量檢驗”四個教學任務，以零件加工工藝規程制定和數控車9、削程序編制為重點，四大任務依次展開，每一個任務都有明確的成果展示，如工藝表格、仿真操作等，使學生在任務實施過程中，既學習了新知識，又提高了生產技能，實現了“教、學、做合一”。針對項目任務實施過程中的知識學習和技能學習問題，分別采用了“問題解決”和“四步教學”兩種教學策略。對于螺紋尺寸分析計算、切削用量和螺紋加工指令（G32、G92）使用等教學關鍵點和難點，采用“問題解決”策略，借助引導文本、多媒體課件、網絡資源等手段，通過“提出問題、分析問題、搜集資料、歸納總結、形成結論”幾個步驟，幫助學生理清思路，掌握知識，突破難點。對于螺紋刀的安裝、對刀、質量檢驗等技能性強的內容，借助仿真軟件，采用四步教10、學法，即引入、示范、模仿、總結四個步驟，邊學邊練，從而幫助學生掌握重要技能點或提高技能操作水平。在教學過程中，有機的融入了網絡學習，擴展了學生的知識面，提高了學生的自主學習能力。通過該項目的學習，學生基本掌握了螺紋加工工藝和編程，絕大部分同學都能夠在規定的時間完成零件的加工操作。同時，通過教師的引導，還規范了學生的操作習慣，提高了學生的學習積極性。但是，學生對網絡學習還不熟悉，對教師的依賴度大，許多時候需要教師更多的點撥，才能有效地使用網絡資源解決遇到的問題。因此，在今后的教學中，還需進一步培養學生網絡學習習慣，提高網絡資源的利用能力。三、教學主要環節資訊教師下發項目任務書（包括引導文本、數控11、加工工序卡片、數控加工程序單、零件加工評價表等資料），要求學生使用數控車床加工該零件并完成相關資料。計劃與決策一、制定零件加工工藝規程1、教師借助引導文，讓學生根據引導文中所提出的問題，閱讀分析零件圖。重點分析零件圖的結構（螺紋、退刀槽、圓柱面、圓錐面、圓弧面）、尺寸要求（）、表面粗糙度要求（Ra1.6、Ra3.2）等，其中，螺紋加工為本節課新內容。學生將分析結果填寫到引導文本中。2、教師引導學生完成螺紋加工工藝相關知識的學習，并完成引導文本中的練習。（1）播放螺紋軸類零件加工視頻，讓學生對螺紋軸加工有一個整體的、直觀的認識。教師提示，要求學生特別關注零件加工順序和螺紋加工情況。（師生共同總結12、：該視頻零件的加工順序、螺紋加工問題）視頻中的螺紋加工：加工出外圓柱面直徑（大徑）、切螺紋退刀槽、倒角、車螺紋（多次循環）。（2）引導學生分析計算螺紋加工尺寸教師：螺紋加工涉及到哪些尺寸？學生思考，閱讀參考資料、教材或上網查詢。確定外螺紋大徑d、小徑d1、牙高h1：PPT展示教師歸納：（分析取值原因）確定螺紋加工的進、退刀段（車削螺紋的軸向起點與終點）播放螺紋加工視頻：讓學生重點關注螺紋起點和終點PPT展示螺紋加工的進、退刀段圖片。教師分析：為什么加工螺紋時要確定進、退刀段？它的數值與螺紋的哪個參數有關？結論：實際生產中，一般值取25mm；取13mm。（3）引導學生正確選擇切削用量（學生查詢資13、料，教師歸納總結）教師：切削用量有哪些？如何確定？主軸轉速n：n1200/P-K（K為保險系數，一般取80）背吃刀量ap：確定走刀次數和分層切削余量。原則：后一刀的背吃刀量不能超過前一刀的背吃刀量。最后一刀的背吃刀量不能小于0.1mm。（PPT展示螺紋加工視頻)進給量f：單線螺紋f=P；多線螺紋f=L。（4）選擇螺紋加工刀具和進刀方法。（學生可上網查詢，相互交流）教師提示學生重點了解刀具類型、材料、刀片規格及刀具對加工質量的影響等問題。教師針對一些主要問題進行說明。螺紋加工進刀方法：教師：螺紋加工的切削方式是怎樣的？直進法：螺距P3mm斜進法：螺距P3mm（5）教師借助flash動畫，總結螺紋14、加工過程，加深學生對螺紋加工的認識。（PPT演示）3、填寫數控加工工序卡。學生根據前面的學習，確定本項目零件的加工路線，選擇合理的切削用量，選擇適合的刀、夾具，填寫完成數控加工工序卡。教師作巡回指導，提示工藝路線確定、刀夾具選擇、切削用量選用等的原則。（學生可參考引導文本）。二、編寫零件數控車削程序1、播放螺紋加工視頻：讓學生特別注意螺紋加工循環過程，注意螺紋加工的循環起點、進刀點（螺紋起點）、退刀點（螺紋終點）位置。PPT展示：“進刀車螺紋X向退刀Z向退刀”循環過程和關鍵點位置。2、學生根據引導文提示，通過閱讀教材（P8898），學習螺紋加工指令G32、G92。教師利用PPT幫助學生梳理知識15、要點。結合外螺紋加工說明指令的應用。單行程螺紋切削指令G32格式：G32X(U) Z(W) F ；其中：X、Z為螺紋編程終點的X、Z向坐標，X是直徑值UW為螺紋編程終點相對于起點的XZ向相對坐標，U是直徑值F為導程螺紋切削單一循環指令92格式：G92X(U) Z(W) I(R) F ;其中：XZ為螺紋編程終點的XZ向坐標，X是直徑值UW為螺紋編程終點相對于起點的XZ向相對坐標，U是直徑值F為導程I(R)為圓錐螺紋起點半徑與終點半徑的差值，終點半徑大于起點半徑為負值，反之為正值圖1圓柱螺紋切削單一固定循環指令G92編程要點：（1）在車螺紋期間進給速度倍率、主軸速度倍率無效（固定100%）；（2）16、車螺紋期間不要使用恒表面切削速度控制，而要使用G97；（3）車螺紋時，必須設置升速段和降速段。（4）因受機床結構及數控系統的影響，車螺紋時主軸的轉速有一定的限制。（5）螺紋加工中的走刀次數和進刀量（背吃刀量）會直接影響螺紋的加工質量，車削螺紋時的走刀次數和背吃刀量可參考教材表4-1。3、螺紋加工指令的應用學生根據教材例4-3、4-6，在仿真軟件上練習G32、G92指令的使用。4、教師引導學生編寫完成本項目的加工程序。同學間互查，教師檢查。教師對學生的程序進行點評，提出學生出現的典型問題。實施與控制1、螺紋刀的安裝找正教師利用PPT展示螺紋刀安裝、找正方法和要求。螺紋車刀的安裝（1）裝夾車刀時，17、刀尖位置應對準工件中心。（2）車刀刀尖角的對稱中心線必須與工件軸線垂直，裝刀時可用樣板來對刀，如果車刀裝歪，就會產生牙形歪斜。（3）刀頭伸出不要過長，一般為20-25mm（約為刀桿厚度的1.5倍）圖2加工普通螺紋時的對刀要求圖3外螺紋車刀安裝與找正2、對刀教師利用仿真軟件演示對刀方法。學生模仿練習。學生也可參閱引導文本學習。螺紋刀的對刀方法X方向：“試切法”。與外圓車刀的方法相似，但車削深度要盡量少。也可“觸碰法”。先測量外圓的尺寸，再略微觸碰一下外圓面即可，在OFFSETSETTING的形狀中輸入X，測量即可。如圖4。圖4圖5Z方向：目測，如圖5。3、輸入并校驗程序學生將編寫好的程序輸入到仿18、真軟件上，并進行校驗。教師巡回指導。4、加工零件（仿真加工）學生校驗程序后，在仿真軟件上進行自動加工。教師巡回指導。檢查評估1、螺紋尺寸的檢查學習與誤差分析（1）學生通過引導文本，學習了解螺紋的常用檢驗方法。螺紋的測量和檢查:（1）大徑的測量：可用游標卡尺或千分尺測量（2）螺距的測量： 用鋼直尺量10個螺距的長度，用長度除以10得出一個螺距的尺寸。 用螺距規測量。（3）中徑的測量：精度較高的三角形螺紋，可用螺紋千分尺測量。（4）綜合測量：用螺紋環規綜合檢查，應通規進，止規不進為合格，其次檢查Ra。對有退刀槽的螺紋，通規應擰到底。（2）學生通過資料或網絡查詢了解螺紋加工質量誤差問題。（3）教師利19、用PPT展示螺紋尺寸的常用檢驗方法，針對一些典型質量誤差問題，與學生一起分析產生原因及解決辦法。主要分析以下幾個問題對質量的影響：（1）螺紋刀安裝得過低或過高（2）工件裝夾不牢（3）刀安裝傾斜（4）對刀有較大的偏差2、填寫自評表教師組織對學生的成果進行評價。學生根據自己的操作，填寫自評表。課堂總結借助PPT和板書，師生主要就以下重要內容進行總結，以鞏固、強化學生的學習：1、螺紋加工工藝知識（1）螺紋加工尺寸計算：大徑、小徑、牙高、進退刀段（2）切削用量選擇：主軸轉速n，背吃刀量（確定走刀次數和分層切削余量），進給量f。2、螺紋加工指令的使用G32：進刀方式為直進法，單行程切削，適用于圓柱螺紋和20、圓錐螺紋加工，一般需要G00指令配合完成“進刀車削X向退刀Z向退刀”循環。G92：進刀方式為直進法，單一循環加工螺紋，可自動完成“進刀車削X向退刀Z向退刀”循環路線。3、螺紋加工注意事項（1）從螺紋粗加工到精加工，主軸的轉速必須保持一常數；（2）在沒有停止主軸的情況下，停止螺紋的切削將非常危險；因此螺紋切削時進給保持功能無效，如果按下進給保持按鍵，刀具在加工完螺紋后停止運動；（3）在螺紋加工中不使用恒定線速度控制功能；（4）在螺紋加工軌跡中應設置足夠的升速進刀段和降速退刀段，以消除伺服滯后造成的螺距誤差。布置作業一、思考題：FANUC 0i系統中，多線螺紋怎么加工？ 二、自學：螺紋切削復合循環21、指令G76的使用方法 三、拓展練習：根據下圖確定工藝方案并編制程序。 四、板書設計螺紋軸數控車削仿真加工一、工作任務：加工螺紋軸零件二、工作過程1、分析零件圖，制定加工工藝方案選擇機床：CKA6150確定毛坯和裝夾方案：確定加工內容和順序：特別注意一些常見工藝結構如螺紋退刀槽、倒角的加工。計算螺紋加工尺寸：大徑、小徑、牙高選擇加工刀具：重點是螺紋刀選擇切削用量：背吃刀量與進給次數：根據牙型高度確定進給量f：根據螺距或導程確定，單線螺紋f=P主軸轉速n：2、編制加工程序螺紋加工指令：G32、G92螺紋加工過程：進刀車螺紋X向退刀Z向退刀進刀段和退刀段的確定：3、零件加工工件裝夾刀具安裝、對刀程序輸入、校驗自動加工4、質量檢驗與分析檢驗方法：質量分析：