数控机床操作与加工技术基础.docx

数控机床操作与加工技术基础数控机床操作与加工技术基础 课程标准 一、课程性质 本课程是一门传授数控车床操作与加工相关理论和技能知识的专业课。本课程采用数控加工中的各种典型实例，讲解相关的工艺知识、编程知识及操作加工方法，来对数控编程与加工进行深入细致的讲解，内容涉及数控车床的编程、加工工艺及实训操作。 通过本课程的学习，学生能够独立完成中等复杂程度零件的数控程序编制及加工，并能获得数控车工国家职业技能中级证书。 在本课程讲授之前，学生应已修完以下课程：机械制图、金属材料与热处理、公差配合与技术测量、车工工艺学等课程并经过初级车工实训。 二、参考课时 本课程总学时120学时，理论课40学时，数控车床操作实训80学时。 数控车床操作与加工技术基础 模块一 数控机床与操作基础 项目一 认识数控机床及操作面板 18 项目二 数控车床的手动操作 项目三 数控程序的输入与编辑操作 模块二 简单轴类工件的加工 项目一 外圆、端面、台阶的编程与加工 项目二 圆锥面的加工 25 项目三 圆弧的加工 项目四 车槽与切断 项目五 普通三角螺纹车削 模块三 复杂轴类工件的加工 项目一 内、外圆粗车循环 20 项目二 多重复合循环 项目三 径向粗车循环 5 4 1 1 5 5 5 15 6 2 2 2 5 1 4 4 15 5 5 2 4 10 2 2 总学时 理论仿真 上机操作 12 4 6 1 项目四 子程序在编程中的运用 模块四 套类零件的加工 项目一 直通孔与台阶孔的加工 项目二 平底孔与内沟槽的加工 项目三 内螺纹的加工 项目四 平面直槽的加工 模块五 典型零件加工 项目一 复杂内、外轮廓零件的编程与加工 项目二 中级技能鉴定课题 总计课时 120 35 22 5 12 3 3 2 4 25 12 13 2 10 2 2 3 3 10 6 4 三、课程目标 通过本课程的学习，学生学应掌握以下职业能力： 1）能根据产品图样合理设计中等复杂程度零件的加工方案、编制加工工艺及相应的数控工艺文件； 2）能熟练运用各种方法正确计算数控编程中相关基点、节点的坐标； 3）掌握各种指令的含义、格式及用法，能合理运用固定循环指令等高级编程指令对复杂工件进行编程；熟练编写中等复杂程度零件的数控车加工程序。 4）能合理选用装夹方式、夹具、刀具，合理选用切削用量，能正确刃磨及修磨各种常用刀具；独立完成中等复杂程度零件的数控车加工。 5) 能根据加工方案，对加工流程进行技术管理。能对工件进行质量和误差分析，并能提出相应的改进与预防措施； 6）了解数控机床的结构及工作原理，能对数控机床进行一般性维护与保养。 7)了解数控专业新工艺、新技术的发展方向。 8）具备对具体学习、工作任务的理解和分析能力，具有一定的使用参考书、手册、图表、技术标准等技术资料的能力及自学能力。 9）具备勤劳诚信、爱岗敬业、吃苦耐劳、善于协作配合、善于沟通交流等职业素养与创新意识。 四、设计思路 2 本课程依据国家职业技能标准数控车工及企业对数控加工人员岗位工作任务与职业能力要求设计课程内容，以典型零件的加工为载体，有机地融入理论知识与操作技能，教学内容设计成模块化项目，包括以下部分内容： 模块一、数控机床的基本操作 模块二、简单轴类零件的加工 模块三、复杂轴类零件的加工 模块四、套类零件的加工 模块五、复杂零件的加工与中级技能鉴定 在上述内容安排时充分考虑到技工学校学生的能力及学习习惯，采用小步化原则，以数控车床操作过程、数控车削加工工步为主线，按先分步后综合的方式组织教学内容。 每一模块中含相关理论知识、虚拟仿真操作、实际机床加工三部分组成，实际授课时按理论知识仿真操作机床加工的顺序进行。 本课程课时参照中等职业学校专业教学计划及国家职业技能中级鉴定标准并依据各学习内容总量以及在该门课程中的地位分配各学习项目的课时数。 学习程度用语主要使用“了解”、“掌握”、“理解”、“能”或“会”等用语来表述。“了解”、“掌握”用于表述事实性知识的学习程度。“理解”用于表述原理性知识的学习程度。“能”或“会”用于表述技能的学习程度。 五、课程内容及教学要求 模块一 数控车床编程与操作基础 总学时：18 理论仿真：12 上机操作：6 项目一 认识数控机床操作面板 知识目标： Ø 了解数控车床的组成、特点、分类及工作过程； Ø 掌握数控系统的概念及常见的数控系统外观及标示 Ø 掌握机床面板各操作按钮的功能； 技能目标： Ø 能区分不同的数控系统 Ø 能正确识别常用数控系统、机床面板各按钮功能。 3 相关知识 认识数控车床： 数控车床典型数控系统介绍 熟悉机床面板按钮与功能介绍 教学建议： 1在教学开始，要介绍数控技术在当地生产中的重要作用，从而激发学生的对数控理论与操作学习的向往； 2介绍数控机床组成时，要真正体现一体化教学的优势，到数控车间进行现场教学效果特别好； 3由于现在的数控系统较多，所以在教学中可根据本学校所使用的不同的系统来介绍机床面板功能。 项目二 数控车床的手动操作 知识目标： Ø 了解数控机床坐标系的基本规定及确定方法 Ø 掌握数控车床坐标系的规定 Ø 数控车床刀具的安装方法及手动对刀的方法； Ø 数控车床安全操作规程。 技能目标： Ø 掌握数控机床开机与关机、回零、手动、MDI等常规的操作。 Ø 掌握数控车床刀具的安装、对刀及设定工件坐标系等操作； Ø 能正确计算基点绝对坐标与增量坐标 相关知识 数控机床的坐标系统 数控机床安全操作规程 数控车床的刀架及刀具安装 数控车床的对刀及工件坐标系的设定 技能操作 机床开、关机与回参考点操作 手动移动刀架与手轮移动刀架 主轴的操作 4 手动选刀操作 MDI工作方式 对刀及工件坐标系的设定 MDI加工 教学建议： 1以掌握机床坐标系和熟练进行手动操作为本课程重点； 2机床坐标系统的讲解可以分批面对数控机床进行讲解，效果较好，但人数不能太多，否则不能集中学生注意力； 3工件与刀具的安装建议由教师安装、校正好后学生进行实习。 4如有数控仿真系统，可先在数控仿真系统上练习，再进行实际机床操作。 项目三 数控程序的输入与编辑 知识目标： Ø 了解数控编程的定义、分类、步骤、特点与要求； Ø 了解数控程序、程序段格式及常用功能指令； Ø 掌握数控程序手工输入与编辑、校验方法； 技能目标： Ø 熟练进行程序的输入与编辑； Ø 熟练掌握数控程序校验与图形功能操作。 相关知识 数控编程的定义、步骤、分类方法、数控车床编程特点与要求 数控加工程序的结构与格式 数控系统常用功能 常用功能指令的属性 技能操作 程序输入与编辑 扩展零件程序编辑及后台编辑 数控程序的校验 教学重点：1数控编程的有关格式； 2数控程序的输入与编辑。 教学建议：1输入的程序为现成、正确的程序； 5 2有图形显示功能的机床还可在教师指导下进行图形模拟显示。 3有数控仿真系统，可在数控仿真系统上练习。 模块二 简单轴类零件的加工 总学时：25 理论仿真：15 上机操作：10 项目一 外圆、端面、阶台的编程与加工 知识目标： Ø 掌握数控加工的基本概念； Ø 掌握数控机床的编程规则； Ø 掌握数控加工程序开始与结束一般指令； Ø 掌握用G00、G01 、G90、G70、G71指令加工外圆、端面、阶台的编程方法； Ø 掌握外圆加工刀具的选用、安装方法 Ø 了解外圆表面测量用量具及其测量方法。 技能目标： Ø 掌握外圆加工刀具的选用、安装； Ø 数控程序的输入、编辑； Ø 数控机床的自动运行； 相关知识 数控车加工概述 外圆加工刀具的选用、安装方法 外圆、端面、阶台的走刀路线 数控车床的尺寸与坐标值的表示规则 编程指令：G00、G01、G70、G71 数控程序的开始与结束内容 各种量具的使用 技能操作 外圆加工刀具的选用、安装及对刀； 数控程序的输入、编辑； 数控机床的自动运行加工 能正确测量外圆尺寸 教学重点：1数控程序的程序开始与程序结束； 6 2数控车床外圆刀具简介。 教学建议：1、尽量在数控仿真系统上练习后再进行实际操作。 2、建议采用铝件进行加工，刀具由教师安装。 项目二 圆锥面的加工 知识目标： Ø 了解切削用量及冷却液的选择方法； Ø 掌握圆锥面的参数及计算方法 Ø 掌握圆锥面的加工工艺及编程方法； Ø 掌握数控车床刀尖方位的确定及刀具补偿参数的设定方法； 技能目标： Ø 圆锥面的数控加工 Ø 进一步熟悉程序输入、编辑、校验及自动加工 Ø 能正确设定、修改刀具补偿参数 相关知识 圆锥参数 车圆锥的加工路线分析 切削用量的确定 切削液的种类及选用 刀具补偿功能 技能操作 工件、刀具的安装及对刀； 数控程序的输入、编辑与校验； 数控机床的自动运行加工 圆锥测量 教学重点：1掌握数控车床刀沿号的确定方法； 2掌握刀具长度补偿对刀的实质。 教学建议：圆锥加工时，一般在其延长线上切入加工，因此，应注意R的取值。 项目三 圆弧的加工 知识目标： Ø 掌握圆弧加工指令G02/G03的应用； 7 Ø 掌握圆弧加工工艺及编程方法 Ø 掌握正确选择圆弧加工刀具及设定刀具半径补偿的方法。 Ø 了解数控车床夹具的种类及应用。 技能目标： Ø 能应用G02/G03、G70、G71指令加工圆弧面； Ø 能正确选用切削用量。 Ø 能正确安装与找正工件 相关知识 数控车床夹具 工件的安装与找正 圆弧加工工艺 圆弧加工时常用的刀具 圆弧加工指令G02/G03 技能操作 工件、刀具的安装及对刀； 数控程序的输入、编辑与校验； 数控机床的自动运行加工 圆弧测量 教学重点：1刀具补偿功编程与加工方法； 2切削用量的选用及加工余量的确定。 教学建议：在实训过程中，由于数控机床不可能是一人一机，因此，为了充分利用时间，建议针对每一课题补充相似的课题作为编程课题。 项目四 车槽与切断 知识目标： Ø 掌握外圆槽与工件切断的加工工艺 Ø 掌握外圆槽与工件切断的编程方法 Ø 掌握外圆槽刀的选用与刃磨方法 技能目标： Ø 能正确刃磨、安装外圆槽刀 Ø 能正确加工外圆槽。 8 相关知识 槽的种类、作用 槽加工刀具的选择 槽的加工路线 编程知识 a. 刀具刀位点的确定；b.指令、c.尺寸计算。 切断技巧、切梯形槽 技能操作 工件、刀具的安装及对刀； 数控程序的输入、编辑与校验； 数控机床的自动运行加工 外圆槽的测量 教学建议： 教学重点：1三爪卡盘装夹工件的找正方法； 2加工路线的确定方法。 教学建议：教学中针对实际情况来进行装夹与找正并在装夹与校正过程中讲解装夹与校正对加工精度的影响，效果较好。 项目五 普通三角螺纹车削 知识目标： Ø 掌握普通螺纹的数控加工工艺； Ø 掌握螺纹加工指令G32、G92、G76的格式及应用； Ø 了解普通螺纹的测量量具和测量方法。 技能目标： Ø 能应用G92、G76指令加工普通螺纹； Ø 能使用螺纹测量工具测量螺纹。 相关知识 螺纹的基础知识 螺纹的车削方法 a.进刀方式；b.切入与切出行程；c.多线螺纹的分线方法 螺纹加工编程指令： 螺纹测量方法 9 a. 大、小径、b.螺距、c.中径、d.综合测量。 技能操作 工件、刀具的安装及对刀； 数控程序的输入、编辑与校验； 数控机床的自动运行加工 螺纹测量 教学重点：1G92指令加工三角形螺纹； 2三角形螺纹加工工艺； 教学建议： 本课题是典型的中级工课题，在实际操作训练过程中应增加相应的练习题，以提高学生实际的操作与编程能力。 模块三 复杂轴类零件加工 总学时：20 理论仿真：15 上机操作：5 项目一 内、外圆粗车循环 知识目标： Ø 掌握外圆粗车循环的指令格式及其编程方法； Ø 掌握精加工余量的确定方法； Ø 掌握加工阶段的划分及加工顺序的安排方法； 技能目标： Ø 能应用G71、G70指令加工外形轮廓。 相关知识 加工阶段的划分 加工顺序的安排 精加工余量的确定方法 编程指令 技能操作 工件、刀具的安装及对刀； 数控程序的输入、编辑与校验； 数控机床的自动运行加工 外圆的测量 教学重点：1粗车循环编程及其注意事项； 10 2加工余量的确定。 教学建议：在数控车的编程与加工中，G71、G70是所有数控车编程中的重中之重，要求学生要牢固地掌握本课题内容。 项目二 多重复合循环 知识目标： Ø 了解数控车床刀具的分类； Ø 了解常用数控车床机夹车刀及其刀片的选择方法； Ø 掌握型车复合循环指令格式及编程方法； 技能目标： Ø 能合理选择数控车床的刀具； Ø 能应用G73车削复杂轮廓； 相关知识 数控车床刀具系统简介 成型车削循环指令G73 G71、G72、G73、G70的注意事项。 技能操作 工件、刀具的安装及对刀； 数控程序的输入、编辑与校验； 数控机床的自动运行加工 外圆的测量 教学重点：1数控车床刀具的选用； 2型车复合循环指令格式及编程方法； 项目三 径向粗车循环 知识目标： Ø 了解数控加工中数学处理的内容、方法； Ø 掌握径向粗车循环指令格式及其编程方法 Ø 掌握掉头装夹与校正方法； 技能目标： Ø 能应用G72、G70指令车削盘类零件。 相关知识 11 数控车床夹具 调头装夹与校正 平端面粗车循环指令格式与编程方法G72 技能操作 工件、刀具的安装及对刀； 数控程序的输入、编辑与校验； 数控机床的自动运行加工 教学重点：1径向粗车循环指令指令格式及其编程方法； 2内孔加工工艺及测量； 3内孔测量及误差分析。 教学建议：本课题也可采用G71指令进行编程。 教学建议：比较G73与G71和G72的不同点，各使用在什么场合，从而加深对该指令的理解。 项目四 子程序在编程中的运用 知识目标： Ø 了解子程序应用、掌握子程序的格式编程方法。 Ø 了解影响加工质量的因素。 技能目标： 能应用子程序进行编程； 相关知识 数控车床加工精度影响因数： 子程序的应用 技能操作 工件、刀具的安装及对刀； 数控程序的输入、编辑与校验； 数控机床的自动运行加工 工件测量 教学重点：1采用子程序进行编程； 2数控编程中的数值计算方法。 教学建议：在教学中多采用生产的实例，教学效果好。 12 模块四 套类零件的加工 总学时：22 理论仿真：12 上机操作：10 项目一 直通孔与台阶孔的加工 知识目标： Ø 了解孔加工的常用刀具及使用方法。 Ø 掌握直通孔、台阶孔的加工工艺； Ø 掌握内孔的测量方法及误差分析。 Ø 内轮廓加工方法的选择 技能目标： Ø 能根据图样编制并加工直通孔与台阶孔工件。 Ø 掌握各类孔的测量方法及其误差原因分析。 Ø 能采用合理的方法保证车直通孔的尺寸精度。 相关知识 数控加工方法的选择 孔加工刀具 直通孔与台阶孔的加工工艺 孔加工的切削用量 内孔车刀的对刀方法 孔径尺寸的测量 内孔加工误差分析。 技能操作 工件、刀具的安装及对刀； 数控程序的输入、编辑与校验； 数控机床的自动运行加工 孔的测量 教学重点：1直通孔的工艺路线； 1台阶孔加工工艺及测量； 教学建议：本课题也可采用G71指令进行编程。 项目二 平底孔与内沟槽的加工 知识目标： 13 Ø 了解平底孔及内沟槽加工的刀具要求，并正确使用； Ø 掌握平底孔及内沟槽加工工艺及编程方法； 技能目标： Ø 能正确加工平底孔及内沟槽； Ø 能测量平底孔及内沟槽 相关知识 平底孔与内沟槽的刀具 平底孔与内沟槽的加工工艺 编程知识 a.车平底孔常用指令、b.内沟槽的加工指令、c.换刀点。 内沟槽的测量 技能操作 工件、刀具的安装及对刀； 数控程序的输入、编辑与校验； 数控机床的自动运行加工 内沟槽的测量 教学重点：1平底孔及内沟槽加工工艺及编程方法； 教学建议：本课题也可采用G71指令进行编程。 项目三 内螺纹的加工 知识目标： Ø 掌握内螺纹的数控程序编制及数控加工方法。 技能目标： Ø 掌握内螺纹车刀对刀方法及内螺纹的加工。 相关知识 车削内螺纹的方法： 车刀的选择 车刀的安装 车螺纹前孔径的计算 常用编程指令： 技能操作 14 工件、刀具的安装及对刀； 数控程序的输入、编辑与校验； 数控机床的自动运行加工 内螺纹的测量 项目四 平面直槽的加工 知识目标： Ø 了解平面直槽加工的刀具要求，并正确使用； Ø 掌握平面直槽加工工艺及编程方法； 技能目标： Ø 能正确选用或刃磨平面槽刀 Ø 掌握平面直槽的加工与测量 相关知识 平面槽的种类、作用。 平面直槽车刀 平面直槽的加工工艺 编程知识：G74 技能操作 工件、刀具的安装及对刀； 数控程序的输入、编辑与校验； 数控机床的自动运行加工 平面槽的测量 教学重点：1平面直槽加工工艺及编程方法； 教学建议：本课题也可采用G71指令进行编程。 模块五 典型零件加工 总学时：35理论仿真：25 上机操作：10 项目一 复杂内、外轮廓零件的编程与加工 知识目标： Ø 熟练掌握各种复杂外形轮廓综合零件的工艺分析、编程方法 Ø 掌握常用数控加工工艺文件的内容、编制方法 Ø 掌握内、外成形面的编程与加工中的刀具干涉的处理、质量控制等知识。 15 技能目标： Ø 进一步巩固提高对刀的操作技能，灵活选择各种对刀方法，完成多把车刀的对刀工作。 Ø 能对综合零件进行工艺分析、程序编制及加工。 Ø 能合理选择刀具及切削用量，编制各种工艺文件。 相关知识 零件图样分析： 数控加工工艺分析： 轴类零件的结构特点、车削工艺要点分析 工艺文件的编制 教学重点：1综合复杂零件的编程与加工方法 2刀具参数表和切削用量参数表 教学建议：零件图样分析是数控加工中的重要环节。 项目二 中级技能鉴定课题一 知识目标： Ø 了解数控车工技能鉴定标准的相关内容。 Ø 了解数控车工技能鉴定工量具准备清单 Ø 了解数控车工职业技能鉴定应试技巧。 Ø 了解数控机床维护常识 技能目标： Ø 掌握数控车工应具备的知识与技能，为通过职业技能鉴定及将来的工作作准备。 Ø 培养学员良好的职业道德、高度的责任心及团结合作精神。 Ø 能正确分析、理解数控车工职业技能鉴定准备清单； Ø 能正确分析课题评分表，掌握应试技巧。 Ø 能正确操作机床，进行精度检验及误差分析，工件精度符合要求。 相关知识 数控车工职业技能鉴定标准简介： 数控车工职业技能鉴定工量具准备清单： 应试策略 数控机床的维护与保养。 教学重点：1数控车床编程和操作技能与技巧； 16 2按时完成课题并保证加工质量，完成数控车职业技能鉴定。 教学建议：在本课题编程与加工开始前，先进行数控加工工序卡的编写。 六、实施建议 1教师应依据工作任务中的典型产品为载体安排和组织教学活动。 2教师应按照项目的学习目标编制项目任务书。项目任务书应明确教师讲授的内容；明确学习者预习的要求；提出该项目整体安排以及各模块训练的时间、内容等。如以小组形式进行学习，对分组安排及小组讨论的要求，也应作出明确规定。 3教师应以学习者为主体设计教学结构，营造民主、和谐的教学氛围，激发学习者参与教学活动，提高学习者学习积极性，增强学习者学习信心与成就感。 4教师应指导学习者完整地完成项目，并将有关知识、技能与职业道德和情感态度有机融合。 七、学习评价 1学生学习要教师评价和学习者互评相结合、过程评价和结果评价相结合、课内评价和课外评价相结合、理论评价和实践评价相结合、校内评价和校外评价相结合。 2本项目课程理论考核与实践考核相结合。 17