数控铣床典型零件加工一体化课程教案.docx
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数控铣床典型零件加工一体化课程教案
2009年全国技工教育和职业培训参评组别：
B组
优秀教研成果评选活动参评教案专业分类：
机加工
课程名称：
数控铣床典型零件加工
加工凸轮槽
教案
编号：
QDJW—0709—10
（1）版本号：
C/2流水号：
共8页第1页
课程名称
数控铣床典型零件加工
课程代码
章节（课题）
加工凸轮槽
授课日期
授课班级
预计学时
任课教师
12．22~26
数控G0702
6+6+6+6+4
基本信息
教学目标
专业能力
1、能根据所给图纸确定加工部位，并说明依据。
2、能编制中心轨迹加工程序。
3、能通过调整选择该零件的装夹方式，保证形位公差。
4、能根据试切件不足调整刀具及切削参数，并说明依据。
5、能根据试切件不足进行程序与工艺与程序优化。
6、能改进该工件的尺寸及形位公差测量方法。
7、能够用参数编程编制孔与重复轮廓程序。
8、能根据加工作业流程编制作业指导书。
方法能力
社会能力
课前准备
项目
准备和分析
控制点
材料
符合零件图纸需求，符合现有夹具要求
尺寸及材质
刀具
满足粗精加工需求
刀具材料及锋利程度
工艺、程序
工艺要能保证零件质量稳定，程序简洁
零件质量、程序简洁
教学方法
□职业活动导向教学法（□大脑风暴法□卡片展示法□案例教学法□角色扮演法√项目教学法□引导课文法□模拟教学法）
√讲授法□启发式教学√演示法√练习法□讨论法其它
重点
与
难点
重点：
1、切削三要素程序切削路径的优化。
2、形位公差测量方法。
3、作业指导书的编制
4、轮廓坐标点的计算。
难点：
1、中心轨迹程序如何编制？
2、如何安排工艺保证8毫米立铣刀使用寿命与效率？
教学后记
检查与评审情况
教学主管签字
审核日期
年月日
督导审核
纪要
签字：
年月日
共8页第2页
教学进程
教学内容、教师活动、学生活动、设问、互动安排、时间安排、程度
序号
进程
主讲教师工作
学生活动
预计
时间
记录
1
班前会
1、主讲回顾上次课情况，点评作业情况。
2、主讲简要说明本课题工作目标及本次课任务，安排工作责任与流程
组长从教师处领取记录任务。
并上交上周的作业指导书，并明确新项目图纸要求；
最后一天完成下周鉴定的分组排序任务；
备注：
（以下均分5轮）
10min
X5天
地点：
车间
2
程序
与
工艺
优化
1、主讲分组参与学生项目工作分配。
2、主讲分组参与学生工艺与程序优化。
2、检查学生编程或工艺优化中出现的问题并给与解决的思路。
3、点评编程与工艺优化成果。
4、实验员收取编程优化总结报告。
组长带领全体工艺员与编程员：
1、小组负责人分配项目任务，
2、其他同学根据项目要求分析新图纸、画刀具切削路径、材料员负责总结。
3、编程员根据分析进行新课题。
4、组长提交项目加工程序优化总结报告。
35minX5天
3
加工准备
1、实验员组织各小组领取工、量、刀具，检查及点评规范情况。
2、主讲教师巡视程序输入情况，点评规范性。
3、主讲与实验员巡视并分组指导工装制作。
1、材料员领取毛坯并检查合格情况。
2、操作员领取并检查工、量、刀具的完好情况。
3、操作员开机预热。
4、操作员输入程序，验证正确性。
5、操作员制作工装。
6、安全员监控操作规范情况。
工艺
总结
与
程序
优化
编制
15minX5天
4
装夹及
分析
主讲与实验员分组巡视，提醒学生按规范动作执行，随机提问学生定位方式及原因。
1、分组讨论定位方式及干涉注意事项，提出解决措施并验证。
2、操作员装夹工件，建立工件坐标系并验证。
与切削同步
5
切削
1、主讲与实验员分组巡视、记录存在的问题、并分别指导。
2、主讲引导学生观察合理切削参数的现象。
1、操作员按规范操纵机床加工。
2、操作员进行自检。
3、安全员监督安全规程执行情况，对违反安全规程情况及时提醒。
4、编程员、工艺员及时调整程序及工艺，每次成功程序抄录，并编写作业知道书。
5、操作员清理现场。
225minX4天
6
测量
组织各小组自检，小组间互检，点评测量方法。
检验员测量精度，检验员填写精度检验单。
小组间互检。
与切削同步
7
交件
总结会
分组点评工件质量，工作情况等，布置下次课准备的任务。
1、组长填写作业单并。
2、操作员将工件交班级质检员
3、材料员归还工、量、刃具。
10minX4天
20minX1天
共8页第3页
教学进程
教学内容、教师活动、学生活动、设问、互动安排、时间安排、程度
8
工艺总结编写
主讲老师指导学生在车间进行工艺总结。
按照主讲老师的要求进行工艺总结编制，要求：
1图样规范。
2运用手工绘图绘制加工工艺。
3程序注释清晰，适当加刀路轨迹。
与加工同步
备注：
8节实训课中全班分为：
5个轮次，每个轮次8个工作组，每工作组5人，其中1名组长，1名材料员，2名工艺员、2名编程员、1名检验员（兼任工艺员），1名安全员（兼任编程员）。
加工凸轮槽项目零件图
四、学习过程与教学时间安排：
：
见教师授课流程：
五、教学辅助资料
1、凸轮槽加工项目作业图纸（见上）
2、项目作业资源（附后）
3、项目加工流程（附后）
4、项目评价表（附后）
加工凸轮槽作业指导书共8页第4页
项目名称：
凸轮槽加工
项目目标：
学校数控实训车间接到一批凸轮槽加工任务，对方提供Ф105厚度40棒料，材质45钢毛坯，需要在8小时内试制完成样件，并设计出工装，以确定能否投产加工。
该件属于典型的盘类零件，通过对具有批量加工特点的盘类零件的加工定位、装夹和应用能掌握加工中心常用夹具（如压板、虎钳、平口钳、三爪等的实用）
项目重点：
☆毛坯下料与成本计算
☆平口钳的正确使用。
☆节点坐标的计算。
☆加工过程中工件装卡的分析。
☆分层铣削调用子程序的应用。
☆旋转指令的使用。
☆中心轨迹编程的使用
☆加工工序的划分与口头描述能力。
☆加工作业指导书编制方法与注意事项。
☆团队协作能力培养
项目作业注意事项：
1、数控机床属于精密设备，未经许可严禁进行尝试性操作，观察操作时必须戴护目眼睛且站在安全位置并关闭防护挡板。
2、工件必须装夹稳固。
3．刀具必须装夹稳固方可进行加工。
4．★系统机床锁闭空运行后必须重新返回参考点。
5.★系统机床锁闭空运行后必须取消空运行。
6．切削加工中禁止用手触摸工件。
7．粗精加工必须使用不同刀具。
8.★更换刀具时必须重新对刀，再切削时注意刀具与工件之间的距离。
9.注意刀具与平口钳的距离，以防刀具切到夹具。
项目作业资源
工序
毛坯图
测量
加工前准备
毛坯的测量
游标卡尺粗测毛坯（尺寸为Φ105*40）
刀具准备
量具准备
注意事项
1.先检验卡尺是否准确，将卡尺两个外卡头对合看两零线是否对齐或利用量块进行检验。
2.对毛坯进行检验如出现尺寸或材质问题及时向培训教师报告进行更换
3、毛坯是在三爪夹盘上批量加工出的，加工完毕后会剩余5-10mm装夹余量。
4、为提高练习难度，要求毛坯用三爪夹盘先加工出来，然后转移到虎钳进行盘表工件坐标系找正。
夹具准备
思考题
1、请通过上网或去五金店联系查询铝棒的价格？
2、每个凸轮槽毛坯尺寸为Ф105厚度40棒料，材质LY12，每块毛坯的单价是多少？
项目加工流程
（一）三爪夹盘夹具找正（毛坯加工前）
工序
实操图
操作步骤
加工后工艺修正方案
三
爪
夹
盘
定
位
与
毛
坯
安
装
三爪夹盘安装步骤（图左）
（1）将三爪夹盘定位底面擦净
（2）将三爪平放在工作台中央处
（3）为快速找正方便，将钻夹头安装在主轴上后夹住一根芯棒，将芯棒移动到三爪中心处，缩小三爪距离，将芯棒夹住（当前坐标即为工件坐标系）。
（4）使用压板将三爪夹盘紧固在工作台上；
（5）松开三爪将钻夹头连同芯棒在Z向抬起。
学生完成项目后填写
工件安装注意事项（图右）
（1）用锉刀把毛坯上的毛刺去除，
（2）为保证尽可能多的切削到工件，在工件下平放平行垫铁一对；
（3）安装工件；
（4）使用三爪扳手将工件夹紧；
（5）使用铜棒敲击，以使工件尽可能贴实垫块；
注意事项
1）三爪夹盘的扳手松紧口一定要正对着操作者，便于操作。
2）三爪夹盘夹住芯棒时候力量不宜过大，贴紧即可；
3）在安装方便的情况下尽可能使用三组压板；
4）芯棒抬起前注意将工件坐标系输入，同时注意先松三爪夹盘，后抬起Z轴。
思考题
如果不用芯棒找工件坐标系，那么还有什么其它方法？
项目加工流程
（二）毛坯加工
工序
实切图
参考程序
工艺过程
加工后工艺修正方案
定位止口的铣削
G90G54G0Z150
X70Y70
M3S1000
Z5
G1Z-31F200
G41X50D1
Y0
G02I-50
G1Y-70
G0G40X70
G0Z150
M5
M30
（1）将Φ50的端铣刀安装在主轴上。
（2）利用端铣刀找工件坐标系Z向坐标系（可用试切、贴纸等方法）
（3）铣削端面（上表面）根据参数用MDI对Z轴设定转速并起转，同时用试切法对Z轴当切到工件表面是在操作面板上后再按起源键，将工件移开通过手轮将Z轴向其负方向移动0.5mm~~1mm（如毛坯允许可适当多移动些但是尽量不要超过3mm），
（4）移动完毕以后按操作面板是的机动键进行加工，在加工时尽量使顺、逆铣削相同（就是加工方向一致同时也要注意压刀的尺寸控制要适中），当端面铣削完以后不要抬刀等将其Z值设为零点后在抬刀（Z值同样也设置在G54里面）。
（5）加工两个定位边深度为7mm单边铣削5mm可以编一个宽为90mm长度方面只要大于所加工毛坯的直径既可，此加工没有尺寸要求只要两边平行、对称既可。
学生完成项目后填写
注意事项
1.定位止口的铣削深度为7mm
2.计算Φ16键槽刀的切削参数
背吃刀量为27-30mm、侧吃刀量为2.5mm
3、粗加工精度IT10级
切削参数计算
Vc=180m/min
Fz=0.1（粗加工）=0.05（精加工）
思考题
毛坯的铣削可采用周铣或是分层铣削，其二者有何利弊关系？
项目加工流程（三）夹具找正（成品加工前）
工序
实操图
操作步骤
加工后工艺修正方案
机
用
平
口
虎
钳
定
位
（1）校验平口钳X方向平行度，移动方向如左上图。
1）将钻夹头装在主轴上，首先进行主轴进行定向，以防止主轴转动，然后把杠杆百分表夹紧在钻夹头下，再把表盘面安到面对视线位置。
2）将表压在平口钳的固定钳口上（压表数值一般在0.15mm-0.2mm），从压表一端移动到另一端看其两端表盘内的数值在0.01mm内为合格；
3）如数值>0.01mm，则可利用铜棒敲打进行调整直到满足要求为止（在压表移动工作台是当表移动到钳口中间部位是表针可能出现较大的偏差不要在意，因为钳口大部分都是中）。
利用百分表找正精度0.01mm以内
学生完成项目后填写
注意事项
1）先查看表针有无松动现象是否准确。
2）轻按表针观察表针是否回归到初始位置
3）表针贴附虎钳定钳口不宜过紧，一般在0.3以内为宜
4）杠杆表在左端开始移动前，为便于观测请先转动表面进行置零操作。
思考题
平口钳的定位精度能影响工件的那些方面？
工序
实切图
操作步骤
加工后工艺修正方案
工件坐标系的建立
1）把钻夹头安装在主轴上，把百分表装在钻夹头上不要太接近表盘。
2）X方向坐标的建立：
X方向坐标原点的建立①先把工作台向X负方向移动
②降低Z轴，将X轴向X正方向移动进行压表在压表的同时要用手转动钻夹头看表盘内表针转动幅度从起始点到指针所指的终点不要太大应在0.15mm~~0.2mm范围内（这是相对于表针所在范围的最高点的尺寸），
③在操作面板上按X键后再按显示屏幕下面的起源键，
④然后将X轴向负方向移动将Z轴向其正方向移动一定的距离高出工件的最高平面为准，
⑤然后再把工作台向X的正方向移动使工件不在主轴正下方后将Z轴向其负方向移动适当的距离使其能接触到工件的侧面既可，进行压表移动X轴当表针快接触到工件的时候降低手轮倍率为10在移动工作台的同时也要转动钻夹头进行调整直到其晃动最终表针所指的数字和同方向的另一端相同为止，
⑥将Z轴向其正方向移动同样要超过工件最高平面高度，计算显示屏幕上X轴的值的一半用手轮摇到计算后坐标值的位置在调出G54坐标进行X0测量
（3）Y方向坐标的建立：
Y方向坐标原点的建立
Y轴方向中心点的找法于X轴相同，在利用百分表找中心是一定要注意表针所接触的是表针摆动范围内的最高点。
学生完成项目后填写
注意事项
1）快速建立G54坐标系
2）能够正反面建立坐标系并使两次坐标系同心
思考题
依次工件为例快速找G54坐标系有几种方法？
项目加工流程（四）成品加工
工序
实切图
参考程序
工艺过程
加工后工艺修正方案
凸轮轮廓的铣削
G90G54G64G0Z150
X-80Y0
M3S2000
Z5
G1Z0
G1G41X-30.999Y-0.153D1F300
#1=0
WHILE[#1LT6]DO1
#1=#1+2
X19.851Y-28.430R39
X3.318Y-25.167R10
G3X-19.152Y-10.967R22
G2X-30.999Y-0.153R11
END1
X19.851Y-28.430R39
X3.318Y-25.167R10
G03X-19.152Y-10.967R22
G2X-30.999Y-0.153R11
G0Z150/G40X0/M5/M3
1）刀具的选择：
①加工外轮廓采用Φ50端铣进行粗加工
②Φ8立铣刀进行半精、精加工。
2）加工中刀偏的设定以及进出刀路线：
在加工前可对图纸进行工艺分析确定刀具半径补偿用左刀补（G41）还是用右刀补（G42），在设置进出刀路线时要避免界刀痕的出现，同时也要避免过切。
3）刀具的半径>零件中最小圆弧情况下使用大刀提高加工效率：
①在加工中刀具补偿值后会把这个小圆弧直接过渡，形成的圆弧接近与刀补值
②但刀具加工后所形成的轮廓也是一个圆弧只是实际编程中的半径要大一些
③从而形成了大刀切小圆弧避让的情况
④精加工换刀时所用的刀具半径就应<加工中最小圆弧半径
学生完成项目后填写
注意事项
1、依据图纸的要求达到其表面粗糙度要求，对切削深度要控制得当。
2、坐标系的建立要正确，否则会造成后面孔的位置偏离。
3、在加工前注意查看刀具的安全性能如侧刃和缺刃情况,检查刀柄是否能正常工作。
切削参数计算
Vc=25m/min
Fz=0.1（粗加工）=0.05（精加工）
思考题
1、此凸轮槽外轮廓应如何去测量？
2、如果是批量加工如何提高测量效率？
3、怎样小组分工能够提高加工效率？
工序
实切图
参考程序
工艺过程
加工后工艺修正方案
工序
凸轮槽铣削
程序参考凸轮轮廓的铣削的加工程序
1）刀具的选择：
当进行到进精加工的时候要选择合理的刀具在保证精度的同时又能提高表面粗糙度，利用合理的参数提高效率节省时间（主是根据图纸上的尺寸来选择刀具的）。
2）完善外轮廓的程序：
对上一个大刀粗切的程序进行优化修改主要把其入刀方式的修改不要产生过切现象,程序修改完善以后先测量工件根据图纸上标注的尺寸对现实测量的尺寸进行计算将计算结果的1/2在加上所用刀具的半径就是这个程序当中的半径补偿值依次类推每加工一次经过测量对刀补进行修改其计算方法和上面论述的方法相同（用所用刀补在减去两数之差直到加工后的尺寸满足图纸要求），
3）加工过程中一定要注意对进给、转速倍率的控制，如在加工过程中机床震动的很厉害就适当的将转速或进给做适当的调整例如将转速降低或将进给降低等调到切削所产生的震动减小或切削所发出的声音比较合理为止，不论在铣削或在钻削的时候如果产生类似尖叫的声音证明其加工参数用的很不合理要对其进行倍率调整直到其尖叫声消失，4）在加工过程中切削液一定要充分合理尤其是加工铝、铜和一些韧性比较好的钢件（例如在加工一些含碳量比较底塑性比较底的零件不加切削液很容易粘刀）。
学生完成项目后填写
注意事项
1.刀偏的计算
2.刀具的选用Φ8键槽刀
3.学会使用试规来测量槽的宽度应遵循通
切削参数计算
Vc=18m/min
Fz=0.1（粗加工）=0.05（精加工）
思考题
1、中心轨迹编程刀偏是怎么计算的？
2、封闭的圆弧槽采用顺铣好还是逆铣好？
为什么？
工序
实切图
参考程序
工艺过程
加工后工艺修正方案
孔
的
钻
削
G90G54G0Z150
X0Y0
M3S2000
Z15
G98G81X0Y0Z-1R5F200
Z-7R5F200
（注：
注有/的为一个整体程
序
用于加工圆周孔,
未标注的唯一整体用于加
工φ10H7两句
G98G81不可同时并用。
）
/X-22.5
/Y-38.97
/X22.5
/X38.97Y22.5
/X-38.97
/Y-22.5
/X38.97
G80
G0Z150
M5
M30
（1）用中心钻定心
（2）Φ5.2的钻头加工螺纹底孔
（3）Φ5.8的钻头扩Φ6H7的通孔同时钻削出中心Φ10H7的通孔
（4）Φ9.8的钻头扩中心通孔
（5）用Φ10H7的铰刀对中心通孔进行铰削
（6）Φ6H7的铰刀对四个圆周分布的通孔进行铰削加工
学生完成项目后填写
注
意
事
项
1.分清G98与G99的运动轨迹
在用钻头加工过程中一定要注意钻孔编程的格式，钻孔与扩孔要分清，其切削参数也要经过计算给出合理的参数，同时还要把G99、G98区分清楚
2.注意换刀后的刀长
3.钻头直接钻削（G81）与分次钻削（G83）深度的判别
切削参数
螺纹底孔的计算d=D-P
思考题
1.试画出凸轮槽加工的走刀路径？
2.如果加工一批凸轮槽怎样通过修订走到路径提高加工效率？
3、批量加工是协作分工效率高还是单人加工效率高？
工序
实切图
操作过程
加工后工艺修正方案
攻
丝
攻丝：
绞杠、M6的丝锥还有起润滑作用的润滑油、直角尺等，其方法如下：
（1）准备工作
攻螺纹前孔口必须倒角，通孔螺纹两端都要倒角，倒角处直径可略大于螺纹大径。
这样可使丝锥开始切削时容易切入，并可防止孔口出现挤压出的凸边，螺纹攻穿时，最后一牙不易崩裂
（2）用头攻丝锥起攻
起攻时，把装在铰扛上的头攻丝锥插入孔内，使丝锥与工件表面垂直，右手握住铰扛中间，加适当压力，左手配合作顺时针方向转动，当丝锥攻入1—2圈后，用90度角尺检查是否垂直，并不断借正至要求。
然后两手平稳地继续旋转铰扛，这时不需再加压力。
要经常倒转1/4—1/2圈，使切削碎断容易排出，避免因切削阻塞而卡住丝锥。
（3）用二攻丝锥攻螺纹
先用手将二攻丝锥旋入到不能旋进时，再装上铰扛继续攻螺纹，这样可避免损坏以攻出的螺纹和防止乱牙。
当发现丝锥已钝切削困难时，应更换新丝锥。
学生完成项目后填写
注
意
事
项
1.注意攻丝的姿势、力度
2.进刀时绞杠要平行于平面
3.攻钢件螺纹孔
可用机械油润滑，以减少切削阻力和提高螺纹孔的表面质量；
4.攻铸件螺纹孔
可加煤油润滑。
5.攻不通孔
攻不通孔时可在丝锥上做好深度标记，并经常推出丝锥，清除留在孔内的切屑。
否则会因切屑堵塞引起丝锥折断或攻出的螺纹达不到深度要求。
攻钢件的螺纹
思考题
1.丝锥为什么分头攻、二攻？
2.假如丝锥在工作过程中折断应采取什么措施将其取出?
凸轮槽加工项目作业评分表
班级：
姓名：
学号：
总分：
社会能力评价表
配分
分值
备注
1、能确实分工合作，完成小队任务
3
2、合理参与讨论，勇于发表自己意见
2
3、主动参与团体配合
2
4、具有分析问题的能力
2
5、注意力集中态度积极
2
6、反应敏捷，能举一反三。
2
7、在讨论中充分表现个人意见
2
8、具多方面才能，领导力佳
2
9、加强沟通能力，将更能表现自我。
3
10、在多付出、少计较，使团队更好
2
11、做事力求完美，凡事尽心尽力
3
12、出现问题能够主动寻找解决方案
2
专业能力评价表
配分
分值
13、能做好项目分工的本职工作。
4
14、能够发现工艺方案存在的问题。
3
15、工艺档案记录完整
3
16、工艺档案记录内容正确。
3
17、口头报告项目加工生动准确。
3
18、实验报告纪录整齐详实。
3
19、提高项目作业的正确性，能改进方法。
3
技能能力评价表
配分
分值
20、毛坯选择正确
5
21、量具准备正确
5
22、细心、规范操作机床。
5
23、厚度尺寸合格
5
24、平面尺寸合格
4
25、槽宽尺寸合格
5
26、槽深尺寸合格
5
27、孔系尺寸合格
5
28、粗糙度合格
4
29、同轴度尺寸合格
5
30、棱边倒角
3
总分
100
升级会员 