《数控车实训》教案与教学设计

数控车实训教学设计课程名称：专业技能实训（数控车）主讲教师：梁苏2014年～2015年第二学期教学设计方案课程学时60授课班级1：数控专业2014级1班授课班级2：数控专业2014级2班课程性质公共必修课（）公共选修课（）专业必修课（√）专业选修课（）课程类型理论课（）实践课（）理实一体课（√）课程定位本课程主要培养学生熟悉数控机床安全操作规程并提高学生的安全文明生产意识；掌握数控常用G代码、M代码指令的用法以及熟练应用；培养并提高学生的编程与数控加工工艺分析能力；通过典型产品的制作和调试，培养学生的制造能力、检测能力，并逐步具备零件的工艺改进与编程设计能力。涵盖了一部分数控中级工技能需掌握的基本理论与实操知识。前修课程：“数控加工工艺与编程”、“机械制图”、“普通机械加工”等。后续课程：“毕业实践项目”、“CAD/CAM”考核方式考试（）考查（√）考证（）教材及参考教材教材：数控车床操作及考证培训(自编教材)主要参考书：（1）数控车工加工中心操作工（中级），沈建峰机械工业出版社（2）数控机床编程与操作模块化教程赵华许杰明主编清华大学出版社（3）数控机床操作工职业技能鉴定指导，周虹人民邮电出版社课时分配序号授课章节课时第1次项目一数控车床基本操作和安全教育2第2次项目二门轴的加工2第3次项目三圆弧手柄的加工2第4次项目四定位销的加工2第5次项目五螺杆的加工2第6次项目六加工设计图样2第7次项目七自主设计图形2备注：1、课时分配可根据项目、情境设计，也可根据教材篇章组织，一般是2节课为1次课。2、表格内的字体为“仿宋_GB2312，小四”。第1次授课章节项目一数控车床的基本操作授课日期2015年09月5日授课课时22015年9月7日教学目标1.熟悉数控机床安全操作规程并提高学生的安全文明生产意识2.熟悉数控车床的操作（如：熟悉机床面板操作和加工指令）3.了解常用指令的用途教学内容基本内容：1.数控机床安全操作规程2.数控车床操作3.熟悉常用指令的用途重点：注意安全，文明操作难点：提高学生的安全文明生产意识；数控机床的基本操作教学方法复习：5分钟；教师讲解：10分钟；思考讨论：5分钟；学生讲解：5分钟；学生练习：150分钟；布置作业：10分钟；布置下次课预习内容：5分钟；教学手段多媒体√模型□实物□挂图□音像□实训√其他□教学过程任务1常用按键功能位置熟悉机床面板20任务2分配工件刀具在工件上对刀100任务3现场解答完成外圆的加工30作业1.开机，机床回零，熟悉操作面板，关机2.对刀，设置工件坐标课后体会授课主要内容项目一数控机床的基本操作一数控机床安全操作规程1.进入实训中心实习时，要穿好工作服，袖口要扎紧，衬衫要系入裤内。女同学要戴安全帽并将发辫纳入帽内。不得穿凉鞋、拖鞋、高跟鞋、背心、裙子和戴围巾进入车间。2.工作场地严禁打闹，上机床操作前严禁饮酒，如发现反常现象或身体不适（如头晕等）不能上机床操作。3.数控机床开关机顺序一定要按照机床说明书的规定操作，开机后必须完成返回机床参考点操作。4.机床运转时，头部不要离工件太近，手和身体不能靠近正在旋转的工件。5.主轴启动前一定要关好防护门，程序运行期间严禁打开防护罩。6.机床动转时，不能进行测量，不能用手接触工件。7.手动对刀时，应该选择合适进给速度，使用手脉时，动作要均匀，同时注意掌握好进刀与退刀方向，切勿搞错。手动换刀时刀架离工件要有足够的转位距离。8.操作人员必须按照机床各项操作的加工参数编制加工程序，加工程序必须严格检查后方可运行。9.加工过程中如发现异常危机可按[急停]按钮，以保证人身和设备的安全。10.机床发生事故后操作者要保留现场，并叫老师过来查看。11.不得随意修改数控系统内部制造厂家参数。12.工作完后，应切断电源，清扫切屑，擦净机床，在导轨面上，加注润滑油，各部件应调整到正常位置，打扫现场卫生，填写设备使用记录。二、学习数控车床操作操作数控机床的流程为：认识GSK980TD系统数控车床的操作面板认识GSK980TD系统数控机削机床操作之前先来认识一下其操作面板，它由CRT显示器与MDI面板、机床控制面板、手持盒等组成。图1-1所示为显示器与MDI开始录入程序装夹工件对刀加工面板。图1-1显示器与MDI面板（一）机床控制面板1.工作方式工作方式选择旋钮见上图，具体各工作方式的功用参见表1-2表1-2各工作方式的功用表1-2各工作方式的功能方式选择进入编辑模式，用于直接通过操作面板输入数控程序和编辑程序。进入自动加工模式。可自动执行存储在NC里的加工程序。进入MDI模式，手动输入并执行指令。手动方式，工作台连续移动。手轮移动方式，手摇脉冲发生器生效手动快速模式。工作台快速移动回零模式。进入单段模式。2.手动进给速度倍率开关以JOG手动或自动操作各轴的移动时，可通过调整此开关来改变各轴的移动速度。在JOG手动移动各轴时，其移动速度等于外圈所对应值×3；在自动操作运行时，其移动速度等于内圈所对应值%×编程进给速度F。3.手摇脉冲发生器（图1-7）在手轮操作方式下，通过图1-6中的选择坐标轴与倍率旋钮（×1、×10、×100分别表示一个脉冲移动0.001mm、0.010mm、0.100mm），和运行选定的坐标轴。图1-2手动进给倍率开关图1-3手摇脉冲发生器4.进给轴选择按钮开关JOG方式下，按下欲运动轴的按钮，被选择的轴会以JOG倍率进行移动，松开按钮则轴停止移动。5.紧急停止按钮运动中遇到危机的情况，立即按下此按钮，机械将立即停止所有动作；欲解除时，顺时针方向旋转此钮（切不可往外硬拽，以免损坏此按钮），即可恢复待机状态。6.操作功能操作功能的具体内容参见表1-4表1-4操作功能按钮功能功能说明循环启动按钮在自动运行和MDI方式下使用，按下此按钮后可进行程序的自动运行。进给保持按钮在自动运行和MDI方式下使用下，按下CYCLESTART按钮进行程序的自动运转,若按下此键程序暂停,再次按下CYCLESTART按钮程序继续自动运行。单程序段开关该指示灯亮时，在自动运行状态下仅执行单节的程序段动作。选择性停止开关该指示灯亮时，当M01已被输入程序中，则程序执行到M01后，程序暂停，工作台停止运动。空运行开关该指示灯亮时，以手动进给倍率开关（图1-6）所设定的进给速度替换原程序所设定的进给速度F。程序段跳转开关运行到程序段前加“/”的程序段时仍会执行。机床闭锁开关指示灯亮时,机床三轴被锁定，无法移动而程序指令的坐标仍会显示。主轴正转指示灯亮时,主轴正转。主轴反转指示灯亮时,主轴反转。主轴停止指示灯亮时,主轴停止转动。三、熟悉常用指令的用途课堂作业（实操）：1.开、关机与返回参考点操作2.对刀和设置工件坐标课后作业（理论）：1.回顾今天学习的内容，并了解刀具的用途及结构。2.预习G、M指令的用法，了解其它指令的作用及特点。第2次授课章节项目二门轴的加工授课日期2015年09月10日授课课时22015年09月13日教学目标1.了解数控车床的常用指令代码功能并熟练应用2.提高数控加工的操作技能3.能在数控车床上加工出合格的零件教学内容基本内容：1.熟悉数控机床常用G代码、M辅助功能指令的用法和合理设置F、S、D、H等指令参数2.练习阶梯轴加工3.示范车床类零件在数控车床上的加工过程4.学生在数控车床上完成工件，达到图纸要求5.掌握M03G00G01G99G98等指令的用法难点：1.M03G00G01G99G98等指令的用法2.数控车床的基本对刀教学方法复习：5分钟；教师讲解：10分钟；思考讨论：5分钟；学生讲解：5分钟；学生练习：150分钟；布置作业：10分钟；布置下次课预习内容：5分钟；教学手段多媒体√模型□实物□挂图□音像□实训√其他□教学过程任务1分配工件刀具对刀20任务2检查程序解决报警完成工件的半精加工和精加工100任务3现场解答如何提高加工的精度30作业1.了解刀具与实际机削选择的参数2.练习加工阶梯轴课后体会授课主要内容项目二门轴的加工阶梯轴零件技术要求：1.锐角倒钝2.未注公差按IT14标准执行3.表面不得磕碰4.未注圆角小于或等于R0.5mm门轴比例数量材料图号：011：11塑料棒姓名日期中山火炬职业技术学院评分编程就是把零件的外形尺寸、加工工艺过程、工艺参数、刀具参数等信息，按照CNC专用的编程代码编写加工程序的过程。数控加工就是CNC按加工程序的要求，控制机床完成零件加工的过程。数控加工的工艺流程如下图：一编程基本知识（一）坐标轴定义下图为数控车床示意图图2-1GSK980TDa使用X轴、Z轴组成的直角坐标系，X轴与主轴轴线垂直，Z轴与主轴轴线方向平行，接近工件的方向为负方向，离开工件的方向为正方向。按刀座与机床主轴的相对位置划分，数控车床有前刀座坐标系和后刀座坐标系，图1-4为前刀座的坐标系，图1-5为后刀座的坐标系。从图中可以看出，前、后刀座坐标系的X轴方向正好相反，而Z轴方向是相同的。在以后的图示和例子中，用前刀座坐标系来说明编程的应用。图2-2前刀座的坐标系图2-3后刀座的坐标系（二）数车对刀GSK980TDa的刀具功能（T代码）具有两个作用：自动换刀和执行刀具偏置图2-4二、确定数控加工工艺及工装方案（一）零件结构及技术要求分析1.零件的毛坯尺寸为φ30X702.零件要求精度较低。（二）数控切削工艺工装分析1.用三瓜卡盘装夹，至少伸出55mm，以免加工中车到盘口。2.加工方法：第一次装夹中完成所有图形加工。3.提供刀具：90度外圆车刀（三）数控加工工序卡片如表2-1所示数控加工工序卡片：表2-1工艺卡片数控加工工序卡片工序号工序内容1槽类加工中山火炬职业技术学院零件名称材料夹具名称使用设备阶梯轴塑胶棒三瓜卡盘数控车床工步号程序号工步内容刀具号刀具规格/mm主轴转速/（r.min-1）进给速度/(mm.min-1)背吃刀量/mm备注1O0001车外圆1自选6000.112编制审核第页共页三、编写基于GSK980TD数控系统的数控加工程序（一）快速定位G00代码格式：G00X（U）Z（W）；代码功能：X轴、Z轴同时从起点以各自的快速移动速度移动到终点，如图2-5所示。两轴是以各自独立的速度移动，短轴先到达终点，长轴独立移动剩下的距离，其合成轨迹不一定是直线。代码说明:G00为初态G代码；X、U、Z、W取值范围为-9999.999～+9999.999mm；X（U）、Z（W）可省略一个或全部，当省略一个时，表示该轴的起点和终点坐标值一致；同时省略表示终点和始点是同一位置，X与U、Z与W在同一程序段时X、Z有效，U、W无效。代码轨迹图：C点为A点快速移动到B点的中间点图2-5示例：刀具从A点快速移动到B点。图2-6G0X20Z25；（绝对坐标编程）G0U-22W-18；（相对坐标编程）G0X20W-18；（混合坐标编程）G0U-22Z25；（混合坐标编程）（二）直线插补G01代码格式：G01X（U）_Z（W）_F_；代码功能：运动轨迹为从起点到终点的一条直线。轨迹如图2-7所示。代码说明:G01为模态G代码；X、U、Z、W取值范围为-9999.999～+9999.999mm；X（U）、Z（W）可省略一个或全部，当省略一个时，表示该轴的起点和终点坐标值一致；同时省略表示终点和始点是同一位置。F代码值为X轴方向和Z轴方向的瞬时速度的矢量合成速度，实际的切削进给速度为进给倍率与F代码值的乘积；F代码值执行后，此代码值一直保持，直至新的F代码值被执行。（三）取零件上右端面的中心为工件坐标系原点，图中标注的坐标以此为原点。课题一观察数控程序的构成O0001;程序名（以O开头后接4位数）G99G97;一组初始状态M03S1000M08;设定主轴转速及打开切削液T0101；换刀和执行刀偏程序头G00X100M08;主轴提升到安全位置Z0;检查对刀的正确与否……………程序体G01X-12.5Y12.5F400;……………M09;关闭切削液程序尾M05;主轴停止转动M30;程序结束并返回程序头学习机床运动控制指令图2-1G00/G01运动形式图2-2G