PAGEPAGE9《數(shù)控車床項目化教學》教案授課班級班級人數(shù)授課教師課題序號17授課課型授課課時6課時授課章節(jié)名稱項目五螺紋類零件加工任務二圓錐螺塞的加工教學目標知識目標1．掌握圓錐螺紋切削指令及應用2．掌握螺紋復合循環(huán)指令及應用3．了解圓錐螺紋尺寸計算方法4．會制訂圓錐螺紋的加工工藝能力目標1．會正確安裝圓錐螺紋車刀，會進行圓錐螺紋車刀的對刀2．會測量圓錐螺紋3．會加工圓錐螺紋并達到一定精度要求情感目標1.養(yǎng)成文明生產(chǎn)、安全生產(chǎn)習慣；2.養(yǎng)成優(yōu)良的勞動態(tài)度和職業(yè)素養(yǎng)；3.培養(yǎng)團隊合作精神。教學重點1．圓錐螺紋切削指令及螺紋復合循環(huán)指令應用2．普通外螺紋的加工工藝制訂教學難點加工圓錐螺紋并達到一定精度要求教學方法講授法、討論法、演示法、自主學習法、探究法教學資源網(wǎng)絡資源，教學視頻，相關PPT，數(shù)控車床若干，配套練習題板書設計任務二圓錐螺塞的加工【任務描述】【知識準備】1．圓錐螺紋實際加工、編程參數(shù)及計算（1）內(nèi)、外圓錐螺紋起始點/終點牙頂直徑計算（2）內(nèi)、外圓錐螺紋起始點/終點牙底直徑計算2.圓錐螺紋車刀選擇3．進刀方式及進刀次數(shù)4．主軸轉(zhuǎn)速5．圓錐螺紋測量用的量具6．編程知識（1）法那科系統(tǒng)與西門子系統(tǒng)圓錐螺紋切削指令（2）法那科系統(tǒng)圓錐螺紋（單一）切削循環(huán)指令（G92）（3）法那科系統(tǒng)螺紋切削復合循環(huán)指令（G76）（4）西門子系統(tǒng)螺紋切削循環(huán)（CYCLE99）【任務實施】1．工藝分析（1）編程參數(shù)計算（2）車刀與進刀方式選擇（3）工藝路線的制訂（4）量具的選擇（5）切削用量選擇2．程序編制3．加工操作（1）加工準備（2）零件加工【任務拓展】教學過程主要教學內(nèi)容及步驟教師活動學生活動教學目標【一】導入新任務為保證油、氣管路的密封性，常用圓錐螺紋表面配合，圓錐表面螺紋在普通車床上是無法加工的，但在數(shù)控車床加工簡單且效率高？由此引入任務二?！径咳蝿臻_始任務二圓錐螺塞的加工【任務描述】如圖5-9所示圓錐螺塞，常用于密封裝置，主要由圓錐螺紋表面構成，牙型角為60°，使用FANUCoiMate-TD或SIEMENS828D系統(tǒng)數(shù)控車床完成該零件加工，材料：45鋼，毛坯為φ25棒料，外圓錐螺紋螺距為1.5mm，表面粗糙度Ra3.2μm，加工后效果圖如圖5-10所示。圖5-9圓錐螺塞零件圖【知識目標】1．掌握圓錐螺紋切削指令及應用2．掌握螺紋復合循環(huán)指令及應用3．了解圓錐螺紋尺寸計算方法4．會制訂圓錐螺紋的加工工藝【技能目標】1．會正確安裝圓錐螺紋車刀，會進行圓錐螺紋車刀的對刀2．會測量圓錐螺紋3．會加工圓錐螺紋并達到一定精度要求【知識準備】1．圓錐螺紋實際加工、編程參數(shù)及計算（1）內(nèi)、外圓錐螺紋起始點/終點牙頂直徑計算使用G32（或G33）指令加工圓錐螺紋，應給定內(nèi)、外螺紋起始點/終點牙頂直徑才能編程，但由于車圓錐螺紋時同樣需留空刀導入量和空刀退出量，故編程時給定螺紋起始點/終點牙頂直徑應包括空刀導入量和空刀退出量在內(nèi)的點，（2）內(nèi)、外圓錐螺紋起始點/終點牙底直徑計算法那科系統(tǒng)使用螺紋循環(huán)G92指令、螺紋復合循環(huán)指令加工內(nèi)、外圓錐螺紋，需給定螺紋起始點/終點牙底直徑，但不包括導入量和導出量行程。（3）若已知圓錐半角α/2，圓錐螺紋頂/底徑也可通過以下公式計算：或（5-1）式中δ1：空刀導入量；δ2：空刀退出量；α/2為圓錐半角；t1為圓錐小端與考慮空刀導入量時的小端半徑差（圖5-11a中2、3點距離）；t2為圓錐大端與考慮空刀退出量時的大端半徑差絕對值（圖5-11a中2′、3′點距離）。2.圓錐螺紋車刀選擇圓錐螺紋車刀同普通螺紋車刀一樣，有整體式、焊接式、可轉(zhuǎn)位式幾種，車刀刀尖角等于螺紋牙型角為60°或55°。3．進刀方式及進刀次數(shù)加工圓錐螺紋進刀方式有直進法、斜進法和左右切削法，一般圓錐螺紋螺距較小，采用直進法加工，加工中也需分多次切削，其進刀次數(shù)和每次切入深度可參照表5-5選擇。4．主軸轉(zhuǎn)速高速鋼螺紋車刀切削速度為100～150r/min，硬質(zhì)合金焊接螺紋車刀、可轉(zhuǎn)位螺紋車刀切削速度為300～400r/min。5．圓錐螺紋測量用的量具(a)圓錐螺紋塞規(guī)(b)圓錐螺紋環(huán)規(guī)6．編程知識（1）法那科系統(tǒng)與西門子系統(tǒng)圓錐螺紋切削指令類別法那科系統(tǒng)西門子系統(tǒng)指令格式指令格式G32X（U）Z（W）FQ；G33XZKSP=；圓錐半角α/2≤45°G33XZISP=；圓錐角半角α/2＞45°切削路徑圓錐半角α/2≤45°圓錐角半角α/2＞45°參數(shù)含義X、Z：圓柱螺紋終點絕對坐標U、Ｗ：圓柱螺紋終點相對于起點的增量坐標F：螺紋導程（圖中L）Q：螺紋起始角，用于車多線螺紋X、Z：圓柱螺紋終點絕對坐標；K：Z軸方向的螺紋導程；I：X軸方向的螺紋導程；SP：起始點偏移，用于車多線螺紋使用說明1．車圓錐螺紋前，刀具應處于起點位置，若起點與終點X坐標相同則為圓柱螺紋；2．當圓錐半角α/2≤45°，F(xiàn)指Z方向?qū)С蹋沪?2≥45°，F(xiàn)指X方向?qū)С蹋?．螺紋切削中進給速度倍率、主軸倍率、進給暫停功能同圓柱螺紋指令1．車圓錐螺紋前，刀具應處于起點位置，若起點與終點X坐標相同則為圓柱螺紋；2．螺紋切削中進給速度倍率、主軸倍率、進給暫停功能同圓柱螺紋指令示例切削螺紋導程Z方向3.5mm，δ1=2mm;δ2=1mm，X方向切深量1mm，法那科系統(tǒng)絕對坐標、直徑編程：N30G00X12.0Z69.0；N40G32X41.0Z29.0F3.5；N50G00X50.0；N60Z69.0;N70X10.0;(第2次再切削1mm)N80G32X39.0Z29.0F3.5；;N90G00X50.0;N100Z69.0切削螺紋螺距Z方向3.5mm，δ1=2mm;δ2=1mm，X方向切深量1mm，西門子系統(tǒng)絕對坐標、直徑編程：N30G00G90X12.0Z69.0；N40G33X41.0Z29.0K3.5；N50G00X50.0；N60Z69.0;N70X10.0;(第2次再切削1mm)N80G33X39.0Z29.0K3.5；;N90G00X50.0;N100Z69.0（2）法那科系統(tǒng)圓錐螺紋（單一）切削循環(huán)指令（G92）類別內(nèi)容指令格式指令格式G92X（U）Z（W）RFQ_；切削循環(huán)路徑參數(shù)含義X、Z：圓柱螺紋終點絕對坐標U、Ｗ：圓柱螺紋終點相對于循環(huán)起點的增量坐標R：錐度量，大小端半徑差，外螺紋左大右小，R為負，反之為正；內(nèi)螺紋切削左小右大，R為正，反之為負；R為0則為圓柱螺紋F：螺紋導程（圖中L）Q：螺紋切削起始角使用說明用G90、G92、G94、以外的01組的指令代碼取消固定循環(huán)方式，其他注意事項同G32（3）法那科系統(tǒng)螺紋切削復合循環(huán)指令（G76）類別內(nèi)容指令格式G76P（m）（r）(α)Q(△dmin)R(d);G76X(U)Z(W)R(i)P(k)Q(△d)F(L);切削循環(huán)路徑參數(shù)含義m：精車重復次數(shù)，從01～99，用兩位數(shù)表示，該參數(shù)為模態(tài)量r：螺紋尾端倒角量，該值大小可設置為（0.0～9.9）L，系數(shù)為0.1的整數(shù)倍，用00～99兩位整數(shù)表示，該參數(shù)為模態(tài)量；其中L為導程α：刀尖角，可以從80°、60°、55°、30°、29°、0°等6個角度中選擇，用兩位整數(shù)表示，該參數(shù)為模態(tài)量△dmin：最小車削深度，用半徑值指定，單位：μm，模態(tài)量d：精車余量，用半徑值指定，單位μm，模態(tài)量X、Z：縱向切削終點（圖中D點）絕對坐標U、W：至縱向切削終點（圖中D點）移動量i：螺紋起點與終點半徑差。當i=0時，為圓柱螺紋，并可省略k：螺紋高度，用半徑值指定，單位：μm?！鱠：為第一次切削深度，用半徑值指定，單位：μm。L：螺紋的導程，單位：mm。使用說明1．G76指令車螺紋采用斜進法，常用于車削大螺距螺紋及無退刀槽的螺紋2．調(diào)用循環(huán)前，刀具應處于循環(huán)起點位置；外螺紋起點位置應大于螺紋大徑，內(nèi)螺紋應小于螺紋頂徑，Z方向保證有空刀導入量3．循環(huán)中k、△d、△dmin不支持小數(shù)點輸入，i、d允許小數(shù)點輸入（4）西門子系統(tǒng)螺紋切削循環(huán)（CYCLE97）類別內(nèi)容指令格式CYCLE99(Z0，X0，Z1，X1，LW，LR，H1，DP(aP)，D1(ND)，U，NN，VR，N，，，)加工圖例參數(shù)含義P：螺距，單位：毫米/英寸/牙/模數(shù)G：每轉(zhuǎn)螺距變化，G＝0，螺距P不變；G＞0,螺距每轉(zhuǎn)增加G；G＜0，每轉(zhuǎn)螺距減少G：（1）加工性質(zhì)，有粗加工、精加工、粗加工+精加工三種，通過鍵切換（2）切入方式，有恒定切入深度和恒定切削層面積兩種，通過鍵切換（3）加工表面，外螺紋和內(nèi)螺紋，通過鍵切換Z0：參考點Z坐標，螺紋起始點Z坐標X0：參考點X，螺紋起始點X坐標Z1：螺紋在終點Z軸相對于Z0增量X1：螺紋在終點X軸相對于X0增量LW：空刀導入量LR：空刀導出量H1：螺紋深度DP（或aP）：DP是沿牙側(cè)面進給，DP＞0，沿后側(cè)面進給；DP＜0，沿前側(cè)面進給。aP是以一定角度進給，aP＞0，沿后側(cè)面進給，aP＜0，沿前側(cè)面進給，aP＝0，直進法：沿一個側(cè)面進給（斜進法）或沿不同側(cè)面交替進給（左右切削法），用鍵切換D1(或ND)：首次進刀深度（或粗加工次數(shù)），用鍵切換U：精加工余量NN：空切數(shù)量（僅限于精加工或粗加工+精加工方式）VR：退刀量多頭：有“不”和“是”，用鍵切換a0（或N）：起始點偏移（或螺紋頭數(shù)）使用說明（1）使用該循環(huán)的前提條件是主軸帶有行程測量系統(tǒng)，且處于轉(zhuǎn)速控制環(huán)節(jié)（2）可以在任意位置調(diào)用該循環(huán)，只需保證刀具到螺紋起點+空刀導入量不發(fā)生碰撞（3）該循環(huán)可以加工圓柱螺紋、圓錐螺紋、端面螺紋和固定螺距螺紋、變螺距螺紋等各種螺紋（4）選擇縱向螺紋時，在里可選擇“無”“公制螺紋”“惠氏螺紋BSW”“惠氏螺紋BSP”“UNC螺紋”等，通過鍵切換【任務實施】1．工藝分析（1）圓錐螺紋加工與編程參數(shù)計算參數(shù)名稱計算公式及數(shù)值圓錐半角α/2Tan（α/2）=（D-d）/2L=(18-14)/40=1/10，α/2=5°43′底圓錐大端直徑D圓=D-0.1P=18mm-0.15mm=17.85mm底圓錐小端直徑d圓=d-0.1P=14mm-0.15mm=13.85mm螺紋牙深h1實=0.65P=0.65×1.5mm=0.975mm空刀導入量δ14mm空刀退出量δ22mm圓錐螺紋起始點牙頂直徑為2x（7-x）/(9-x)=4mm/(20mm+4mm)，x=6.6mm，2x=2×6.6mm=13.2mm圓錐螺紋終點牙頂直徑為2y（9-7）/（y-7）=20mm/(20mm+2mm)，y=9.2mm，2y=2×9.2mm=18.4mm圓錐螺紋起始點牙底直徑為2x-2h1實13.2mm-1.95mm=11.25mm圓錐螺紋終點牙底直徑為2y-2h1實18.4mm-1.95mm=16.45mm（2）車刀及進刀方式選擇（3）車圓錐螺塞加工工藝路線制定（4）量具選擇（5）切削用量選擇工序名定位工步序號及內(nèi)容刀具及刀號n（r/min）f(mm/r)ap/mm車削夾住毛坯外圓，伸出50mm1．粗車端面、外圓外圓粗車刀，刀號T016000.22～42．精車端面、外圓外圓精車刀，刀號T0210000.10.23．切4mm×φ14mm槽切槽刀，刀號T034000.0844．粗、精車圓錐螺紋外螺紋刀，刀號T043501.50.1～0.45．手動切斷工件切槽刀，刀號T034000.084調(diào)頭，夾住φ220-0.052mm外圓1．粗車端面外圓粗車刀，刀號T016000.22～42．精車端面控制總長外圓精車刀，刀號T0210000.10.32．編制程序參考程序（略）3．加工操作（1）加工準備1）開機回參考點。2）裝夾工件。3）裝夾刀具。4）對刀操作。5）輸入程序及校驗。（2）零件加工1）加工零件右端輪廓，2）加工零件左端輪廓。3）加工結束后，及時清掃機床?！緳z測評分】評價表（略）【任務反饋】任務反饋表（略）【任務拓展一】用圓錐螺紋切削指令G32或G33編寫并加工圖5-9所示圓錐螺塞，編程中用到螺紋參數(shù)見表5-20?！救蝿胀卣苟考庸と鐖D5-13圓錐管螺紋，螺紋代號R21，其他尺寸見圖所示。材料：45鋼，毛坯為φ45mm×45mm棒料圖5-1355°圓錐管螺紋零件圖【三】總結與成果分享【四】作業(yè)布置1．用G32、G33指令加工圓柱螺紋與圓錐螺紋其格式有何不同？2．用G92指令加工圓柱螺紋與圓錐螺紋其格式有何不同？3．圓錐螺紋起始點直徑、螺紋終點直徑如何計算？4．編寫如圖5-19圓錐螺紋軸數(shù)控程序并加工練習，材料：45鋼，毛坯：φ25mm×45mm。舉生產(chǎn)、生活中圓錐螺紋類零件實例引入課題任務出示任務圖片并分析任務內(nèi)容，思考初步解決方案出示本次任務知識、技能目標按圖表分析圓錐螺紋主要編程參數(shù)的計算方法按圖表分析圓錐外螺紋車刀種類、特點及進刀方式和進刀次數(shù)按圖分析測量圓錐螺紋的量具分析、講解圓錐螺紋切削指令格式及參數(shù)含義舉例引導學生完成實例編程任務分析、講解法那科系統(tǒng)圓錐螺紋切削循環(huán)指令格式及運用分析、講解法那科系統(tǒng)圓錐螺紋切削復合循環(huán)指令格式及運用分析