XXXXXX高等職業(yè)學(xué)校課程單元教學(xué)設(shè)計(jì)2011 -2012 第 二 學(xué)期 序號：20班 級月日星期時(shí)數(shù)第 節(jié)初、重復(fù)課類型機(jī)高10282初上機(jī)機(jī)高10292復(fù)上機(jī)課題名稱項(xiàng)目五 數(shù)控加工基礎(chǔ)背景分析數(shù)控加工就是將加工數(shù)據(jù)和工藝參數(shù)輸入到機(jī)床，機(jī)床的控制系統(tǒng)對輸入信息進(jìn)行運(yùn)算與控制，并不斷地向伺服機(jī)構(gòu)發(fā)送脈沖信號，然后由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)床，從而加工零件。學(xué)習(xí)目標(biāo)設(shè) 定能力（技能）目標(biāo)：通過本次課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠進(jìn)行實(shí)現(xiàn)基本的加工步驟。知識目標(biāo)：1、了解數(shù)控加工的基本步驟；2、了解用CAXA制造工程師實(shí)現(xiàn)加工的步驟及相關(guān)概念。態(tài)度與情感目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作能力。學(xué)習(xí)任務(wù)描 述任務(wù)一：數(shù)控加工概述；任務(wù)二：掌握數(shù)控加工的基本概念；任務(wù)三：掌握CAXA制造工程師的通用參數(shù)設(shè)置；任務(wù)四：對照老師所講和書上例子自行練習(xí)。教學(xué)情境創(chuàng) 設(shè)演示CAXA制造工程師的數(shù)控仿真模擬，通過加工一個(gè)簡單的零件，以引起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。教學(xué)資源準(zhǔn) 備時(shí)間資源：課前、課后和課內(nèi)的設(shè)計(jì)和安排。材料資源：教學(xué)設(shè)計(jì)一份，教學(xué)課件一份。設(shè)備資源：筆記本電腦、投影儀。環(huán)境資源：CAD實(shí)驗(yàn)室教學(xué)反思教 學(xué) 過 程 設(shè) 計(jì)主要步驟教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法教學(xué)手段學(xué)生活動(dòng)告知引入操練深化訓(xùn)練總結(jié)歸納教學(xué)目標(biāo)任務(wù)一：數(shù)控加工概述；任務(wù)二：掌握數(shù)控加工的基本概念；任務(wù)三：掌握CAXA制造工程師的通用參數(shù)設(shè)置。任務(wù)四：對照老師所講和書上例子自行練習(xí)?？谑鲋v解提問演示講解演示教師巡視指導(dǎo)提問課件課件課件課件課件聽講聽講聽講小組討論聽講思考上機(jī)練習(xí)代表上臺操作教學(xué)過程實(shí)施 第 頁1、告知能力（技能）目標(biāo)：通過本次課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠進(jìn)行實(shí)現(xiàn)基本的加工步驟。知識目標(biāo)：1、了解數(shù)控加工的基本步驟；2、了解用CAXA制造工程師實(shí)現(xiàn)加工的步驟及相關(guān)概念。2、引入任務(wù)一：數(shù)控加工概述； 數(shù)控加工就是將加工數(shù)據(jù)和工藝參數(shù)輸入到機(jī)床，機(jī)床的控制系統(tǒng)對輸入信息進(jìn)行運(yùn)算與控制，并不斷地向直接指揮機(jī)床運(yùn)動(dòng)的機(jī)電功能轉(zhuǎn)換部件機(jī)床的伺服機(jī)構(gòu)發(fā)送脈沖信號，伺服機(jī)構(gòu)對脈沖信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換與放大處理，然后由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)床，從而加工零件。所以，數(shù)控加工的關(guān)鍵是加工數(shù)據(jù)和工藝參數(shù)的獲取，即數(shù)控編程。 1、數(shù)控加工一般包括以下幾個(gè)內(nèi)容：(1)對圖紙進(jìn)行分析，確定需要數(shù)控加工的部分。(2)利用圖形軟件對需要數(shù)控加工的部分造型。(3)根據(jù)加工條件，選擇合適的加工參數(shù)，生成加工軌跡(包括粗加工、半精加工、精加工軌跡) (4)軌跡的仿真檢驗(yàn)。(5)生成G代碼。(6)傳給機(jī)床加工。2、數(shù)控加工有以下主要優(yōu)點(diǎn)： (1)零件一致性好，質(zhì)量穩(wěn)定。因?yàn)閿?shù)控機(jī)床的定位精度和重復(fù)定位精度都很高，很容易保證零件尺寸的一致性，而且，大大減少了人為因素的影響。 (2)可加工任何復(fù)雜的產(chǎn)品，且精度不受復(fù)雜程度的影響。 (3)降低工人的體力勞動(dòng)強(qiáng)度，從而節(jié)省出時(shí)間，從事創(chuàng)造性的工作。3、操練任務(wù)二：掌握數(shù)控加工的基本概念； 1、用CAXA-ME實(shí)現(xiàn)加工的過程： 首先，在后置設(shè)置中須配置好機(jī)床。這是正確輸出代碼的關(guān)鍵； 其次，看懂圖紙，用曲線、曲面和實(shí)體表達(dá)工件； 然后，根據(jù)工件形狀，選擇合適的加工方式，生成刀位軌跡； 最后，生成G代碼，傳給機(jī)床。2、兩軸加工 機(jī)床坐標(biāo)系的X和Y軸兩軸聯(lián)動(dòng)，而Z軸固定，即機(jī)床在同一高度下對工件進(jìn)行切削。兩軸加工適合于銑削平面圖形。 在CAXAME中，機(jī)床坐標(biāo)系的Z軸即是絕對坐標(biāo)系的Z軸，平面圖形均指投影到絕對坐標(biāo)系的XOY面的圖形。3、兩軸半加工 兩軸半加工在二軸的基礎(chǔ)上增加了Z軸的移動(dòng)，當(dāng)機(jī)床坐標(biāo)系的X和Y軸固定時(shí)，Z軸可以有上下的移動(dòng)。 利用兩軸半加工可以實(shí)現(xiàn)分層加工，每層在同一高度(指Z向高度，下同)上進(jìn)行兩軸加工，層間有Z向的移動(dòng)。 CAXAME的平面輪廓和平面區(qū)域加工功能，均針對兩軸半加工來設(shè)置。4、三軸加工 機(jī)床坐標(biāo)系的X、Y和Z三軸聯(lián)動(dòng)。 三軸加工適合于進(jìn)行各種非平面圖形即一般的曲面的加工。7、輪廓輪廓是一系列首尾相接曲線的集合，如下圖所示8、區(qū)域和島區(qū)域指由一個(gè)閉合輪廓圍成的內(nèi)部空間，其內(nèi)部可以有“島”。 島也是由閉合輪廓界定的。 區(qū)域指外輪廓和島之間的部分。由外輪廓和島共同指定待加工的區(qū)域，外輪廓用來界定加工區(qū)域的外部邊界，島用來屏蔽其內(nèi)部不需加工或需保護(hù)的部分。如下圖所示。9、機(jī)床參數(shù)數(shù)控銑床的一些速度參數(shù)，包括主軸轉(zhuǎn)速、接近速度、進(jìn)給速度和退刀速度。如下圖所示。10、刀具參數(shù) CAXA-ME主要針對數(shù)控銑加工，目前提供三種銑刀：球刀(r=R)、端刀(r=0)和R刀(rR)，其中R為刀具的半徑、r為刀角半徑。刀具參數(shù)中還有刀桿長度L和刀刃長度l，如下圖所示：對于刀具，還應(yīng)區(qū)分刀尖和刀心，兩者均是刀具的對稱軸上的點(diǎn)，其間差一個(gè)刀角半徑，如下圖所示： 11、刀具軌跡和刀位點(diǎn)刀具軌跡是系統(tǒng)按給定工藝要求生成的對給定加工圖形進(jìn)行切削時(shí)刀具行進(jìn)的路線，如下圖所示。系統(tǒng)以圖形方式顯示。刀具軌跡由一系列有序的刀位點(diǎn)和連接這些刀位點(diǎn)的直線(直線插補(bǔ))或圓弧(圓弧插補(bǔ))組成。本系統(tǒng)的刀具軌跡是按刀尖位置來計(jì)算和顯示的。12、安全高度和起止高度安全高度是指保證在此高度以上可以快速走刀不發(fā)生干涉的高度，應(yīng)高于零件的最大高度。 起止高度是進(jìn)退刀時(shí)刀具的初始高度，起止高度應(yīng)大于安全高度。13、慢速下刀高度 每一次下刀，刀具都是快速運(yùn)動(dòng)(G00)，當(dāng)距下刀點(diǎn)某一距離值時(shí)，刀具以接近速度下降。這個(gè)距離值稱為慢速下刀高度。14、加工余量 銑加工是一個(gè)去余量的過程，即從毛坯開始逐步除去多余的材料，以得到需要的零件。這種過程往往由粗加工和精加工構(gòu)成，必要時(shí)還需要進(jìn)行半精加工，即需經(jīng)過多道工序的加工。在前一道工序中，往往需給下一道工序留下一定的余量。實(shí)際的加工模型是指定的加工模型按給定的加工余量進(jìn)行等距的結(jié)果。如下圖所示：15、加工誤差與步長 刀具軌跡和實(shí)際加工模型的偏差即是加工誤差。用戶可通過控制加工誤差來控制加工的精度。 用戶給出的加工誤差是刀具軌跡同加工模型之間的最大允許偏差，系統(tǒng)保證刀具軌跡與實(shí)際加工模型之間的偏離不大于加工誤差。 用戶應(yīng)根據(jù)實(shí)際工藝要求給定加工誤差，如在進(jìn)行粗加工時(shí)，加工誤差可以較大，否則加工效率會受到不必要的影響；而進(jìn)行精加工時(shí)，需根據(jù)表面要求等給定加工誤差。16、行距和殘留高度及刀次 行距指加工軌跡相鄰兩行刀具軌跡之間的距離。如圖所示。 在三軸加工中，由于行距造成的兩刀之間一些材料未切削，這些材料距切削面的高度即是殘留高度。 在加工時(shí)，可通過控制殘留高度來控制加工的精度。 有時(shí)可通過指定刀具軌跡的行數(shù)及刀次來控制殘留高度。17、順銑和逆銑在銑加工中需注意順銑和逆銑的不同，順銑和逆銑的切削效果是不同的。在數(shù)控銑削加工中，一般總是采用順銑的方式，可以得到較好的加工效果。18、干涉在切削被加工表面時(shí)，如果刀具切到了不應(yīng)該切的部分，則稱為出現(xiàn)干涉現(xiàn)象，或者叫做過切。 在CAXAME系統(tǒng)中，干涉分為兩種： 自身干涉：指被加工表面中存在刀具切削不到的部分時(shí)存在的過切現(xiàn)象， 面間干涉：指在加工一個(gè)或一系列表面時(shí)，可能會對其他表面產(chǎn)生過切的現(xiàn)象 19、限制線刀具軌跡不允許越過的線。在限制線加工中，刀具軌跡被限定在兩系列限制線之中。如下圖所示：20、限制面專門用來限制刀位軌跡。在參數(shù)線加工中用到。如下圖所示。4、深化任務(wù)三：掌握CAXA制造工程師的通用參數(shù)設(shè)置。1、切入切出 切入切出選項(xiàng)卡菜單在大部分加工方法中都存在，其作用是設(shè)定加工過程中刀具切入切出方式 。2、接近點(diǎn)和返回點(diǎn) 根據(jù)模型或者加工條件，從接近點(diǎn)開始移動(dòng)或者移動(dòng)到返回點(diǎn)的部分可能與領(lǐng)域發(fā)生干涉的情況。避免的方法有變更接近位置點(diǎn)或者返回位置點(diǎn)。 3、下刀方式 下刀方式選項(xiàng)卡菜單在所有加工方法中都存在，其作用是設(shè)定加工過程中刀具下刀方式 。4、切削用量 切削用量選項(xiàng)卡菜單在所有加工方法中都存在，其作用是設(shè)定加工過程中切削過程中所有速度值 。5、加工邊界 加工邊界選項(xiàng)卡菜單在大部分加工方法中都存在，且都相同，其作用是加工邊界進(jìn)行設(shè)定 。6、加工參數(shù)加工方向“加工方向”在所有加工方法中都存在，在某些加工方法中只有順銑和逆銑兩項(xiàng)，其作用是對加工方向進(jìn)行選擇。 參數(shù) “參數(shù)”在所有加工方法中都存在 。加工坐標(biāo)系和起始點(diǎn)“加工坐標(biāo)系”和“起始點(diǎn)”在所有加工方法中都存在，其作用是對加工坐標(biāo)系和起始點(diǎn)進(jìn)行設(shè)定。 其他常用參數(shù)說明（1）XY切入 行距：XY方向的相鄰掃描行的距離。 殘留高度：由球刀銑削時(shí)，輸入銑削通過時(shí)的殘余量（殘留高度）。當(dāng)指定殘留高度時(shí)，會提示XY切削量。 （2）Z切入z向切削設(shè)定有以下兩種定義方式。 層高：z向每加工層的切削深度。 殘留高度：系統(tǒng)會根據(jù)輸入的殘留高度的大小計(jì)算z向?qū)痈摺?最大層間距：輸入最大z向切削深度。 根據(jù)殘留高度值在求得Z向的層高時(shí)，為防止在加工較陡斜面時(shí)可能層高過大，限制層高在最大層間距的設(shè)定值之下。 最小層間距：輸入最小z向切削深度。 根據(jù)殘留高度值在求得Z向的層高時(shí)，為防止在加工較平坦面時(shí)可能層高過小，限制層高在最小層間距的設(shè)定值之上。 （3）進(jìn)行角度 輸入0度，生成與X軸平行的掃描線軌跡。 輸入90度，生成與Y軸平行的掃描線軌跡。 輸入值范圍是0度360度。 （4）加工順序 Z優(yōu)先：以被被識別的山或谷為單位進(jìn)行加工。自動(dòng)區(qū)分出山和谷，逐個(gè)進(jìn)行由