简单阶梯轴加工教学设计
课题一简单阶梯轴加工
【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。 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：G00 XZ； 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：G01 XZF； （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 【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：
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。 n）
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。
具体教学目标
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
教学活动
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。
【明确学习目标】（学时分配：2mi指令及应用。
【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）
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。
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
教学环节与主要内容 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：N10 G01 X20 -10 F；表示刀具进给速度为0.2mm/r（毫米/转）。 3．辅助功能指令 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 M00 M01 M02 M03 M04 含义 程序停止 计划停止 程序结束 主轴正转 主轴反转 指令 M05 M06 M08 M09 M30 含义 主轴停止 换刀 切削液开 切削液关 程序结束 具体教学目标 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指令使教学活动 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。 地址：M。M00～M99，前置的0可省略。 用情况。 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 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：G00 XZ； 其中X、Z为目标点坐标。
例：G00 X10 Z20；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。
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。
又有A、B、C代码之分，使用时应注意。 7．掌握G00指令
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：G01 XZF；
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：N10 G00 X30 Z4； N20 G01 X30 -45 F； （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
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。
类零件切削工艺。 艺。
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
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。 2.计算基点坐标
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。 标。
教师：引导。
学生：分析图2-1中各工艺点坐标。
及基点坐标计算。 学生：分析图2-1中基点坐
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M03 S500。 2）切削液开指令M8，不用可不写。 4）刀具起点位置。 5．参考程序分析
16．掌握数控程序编写一般方法。 1．进一步熟练加参考点、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
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。 教师：巡回指导，检查。
3）初始状态设置指令：G40、G80等。 工准备中开机、回
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。 2）开机、回参考点。
3）输入程序。把编写好的程序通过数控面板输入数控机床。
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。
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。
真机床面板操作。 学生：模仿训练。
教学环节与主要内容 具体教学目标 教学活动
（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。
4．让学生掌握单段加工及零件自
教师：演示单段加工及零件自动加工操作步骤。
动加工操作方法。 学生：模仿训练。 1．养成质量意识。 教师：巡回指导，检查。 2．认真、细致工作态度。 3．钻研精神
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。
【态度养成】
【模仿、整合训练、零件评分】
（学时分配：90min）
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。 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。 本课题的总结，让学生进一步明确1．练习、巩固常教师：总结本课题主要学习容。 教师：总结、分析各人加工2．准备功能指令及G00、G01指令格式及本课题学习目标。 学生：回忆本节课内容。 用数控加工指令。 情况并对做得好的同学进行2．同类零件的编表彰。 程加工。 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 【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。 教学后记 附图
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容