_《多轴数控加工及工艺》(第二版)教案.docx

多轴数控加工及工艺（第二版）教案学期：课程名称：授课班级：教学团队：任课教师：授课时间班级第周周（月日）第至节项目名称项目1：凸轮槽轴车铣复合数控加工项目课时9模块名称任务1-1：编制凸轮槽轴加工工艺模块课时3能力目标1会合理选择车铣复合机床；2能合理选择硬质合金涂层刀具切削用量；3能合理编写车铣复合加工工艺文件。知识要点1了解车铣复合加工技术；2掌握车铣复合加工工艺特点；3理解涂层刀具材料的种类与性能；4掌握涂层刀具切削用量的确定方法。思政目标1感受祖国技术实力的快速发展，培养学生爱国情怀。2复合加工技术引申至复合型人才，激发学生学习动力。工作任务1教学案例：编写凸轮槽轴数控加工工艺文件。2学生工作任务：分组完成项目1后的能力训练内零件的数控加工工艺文件的编写。教学条件与环境计算机房、UG软件拓展内容高性能刀具材料参考材料数控机床多轴加工技术，宋放之，清华大学出版社教学心得2教学设计方案一、任务呈现（5分钟）1教学案例：编写凸轮槽轴数控加工工艺文件。423学生工作任务：分组完成项目1后的能力训练内零件的数控加工工艺文件的编写。本次教学在计算机房以教师讲授和学生训练共同完成，首先教师通过相关知识的讲解和案例解析，使学生了解如何正确选择车铣复合机床、选择夹具并确定零件的装夹方案、合理选用刀具、确定加工顺序及进给路线、确定切削用量等，然后学生分组讨论项目1后的能力训练内零件的工艺过程与切削用量等，最后编写数控加工工艺文件。4本次教学时间安排3学时，教师讲解相关知识1学时，案例解析1学时，小组讨论0.5学时，制定数控加工工艺文件1.5学时（课堂0.5学时，课后1学时）。二、主题讲解（40分钟）1车铣复合加工技术（1）复合加工技术（2）车削中心的结构与特点（3）车削加工中心的常见类型2车铣复合加工工艺特点（1）缩短产品制造工艺链，提高生产效率（2）减少装夹次数，提高加工精度（3）减少占地面积，降低生产成本。3涂层刀具（1）涂层刀具的性能（2）涂层的方法（3）涂层材料4涂层刀具的切削用量（1）车削用量（2）立铣刀铣削用量三、任务解析（40分钟）教师解析案例，重点是工艺分析过程，可与学生分组讨论、能力训练交叉进行。四、问题讨论（20分钟）将学生分组，并在每个组中选出一名组长，每组同学针对上述内容分析讨论各组任务完成过程的难点与重点，在此过程中，教师随堂指导。五、能力训练（20分钟）学生分组指定零件数控加工工艺文件的编制。六、教师总结（5分钟）对各组分析讨论的问题进行归纳、总结，分析还存在的问题及在工艺文件编制过程中需注意的事项，方便学生更好的完成数控加工工艺文件的编制。七、随堂考核（5分钟）考核内容：工艺过程分析、机床的选择、确定切削用量等。考核方法和手段：采用随机抽查和过程考核相结合的考核方法。八、课后练习1课后利用网络、校图书馆等资源自主学习高性能刀具材料；2完成指定零件数控加工工艺文件的编制。授课时间班级第周周（月日）第至节项目名称项目1：凸轮槽轴车铣复合数控加工项目课时9模块名称任务1-2：人机对话编写凸轮槽轴车削程序模块课时3能力目标1能编写工作任务中零件的内外轮廓车削加工程序；2能编写工作任务中零件的钻孔程序。知识要点1掌握SHOPTURN编程方式下内外轮廓车削编程方法；2掌握SHOPTURN编程方式下钻孔编程方法。思政目标1人机对话类的智能制造设备的应用，对于操作者的知识与能力要求越来越高，促进学生者学习动力。工作任务1教学案例：利用SHOPTURN人机对话编程软件编写凸轮槽轴车削加工程序。2学生工作任务：利用SHOPTURN人机对话编程软件，根据任务1-1编制的工艺文件，编写相应零件的车削加工程序。教学条件与环境计算机房、UG软件拓展内容参考材料数控机床多轴加工技术，宋放之，清华大学出版社教学心得5教学设计方案一、任务呈现（5分钟）2学生工作任务：利用SHOPTURN人机对话编程软件，根据任务1-1编制的工艺文件，编写相应零件的车削加工程序。3本次教学在计算机房以教师讲授、演示和学生训练共同完成，首先教师通过相关知识的讲解和案例演示，使学生了解SHOPTURN软件的基本原理等，然后教师演示、学生同步训练，分组讨论操作技巧，独立根据任务1-1编制的工艺文件，编写相应零件的车削加工程序。4本次教学时间安排3学时，教师讲解相关知识0.5学时，案例演示1学时，小组讨论0.5学时，编写数车削加工程序1学时。二、主题讲解（25分钟）1SHOPTURN人机对话编程软件介绍SHOPTURN是一种数控车削中心使用的基于人机对话方式操作和编程软件，该软件有六个特征。2程序结构SHOPTURN软件工作程序段分为以下三个部分：程序头、程序段、程序结束。3基本原理（1）加工平面如果是具有X、Z和C轴的车削中心，可以使用以下三个平面：车削平面、端面、外表面。对于还具有Y轴的车削中心，还可以使用以下三个平面：车削平面、端面Y、外表面Y。（2）车削加工逼近/回退加工循环在程序头开始中需要准确定义换刀点、回退平面、安全距离和尾座保护区域。三、案例演示（45分钟）1教师演示利用SHOPTURN人机对话编程软件编写凸轮槽轴车削加工程序。（1）内外轮廓车削加工（2）外轮廓车削加工2学习跟随老师同步利用SHOPTURN人机对话编程软件编写凸轮槽轴车削加工程序。四、问题讨论（20分钟）学生讨论凸轮槽轴车削加工程序编写过程的问题，在此过程中，教师随堂指导。五、能力训练（45分钟）1结合凸轮槽轴车削加工程序编写与任务1-1编制的工艺文件，理清对应工作任务的零件毛坯、加工工艺过程、所用刀具、切削用量等；2利用SHOPTURN人机对话编程软件，根据任务1-1编制的工艺文件，编写相应零件的车削加工程序。六、教师总结（5分钟）总结各组完成情况，并就存在的问题及时收集归纳，以便在后续教学中及时解决问题。七、随堂考核考核内容：零件加工程序编制操作过程考核方法和手段：采用随机抽查和过程考核相结合的考核方法八、课后练习1回顾数控车削程序编制过程，完善工艺文件。7授课时间班级第周周（月日）第至节项目名称项目1：凸轮槽轴车铣复合数控加工项目课时9模块名称任务1-3：人机对话编写凸轮槽轴铣削程序模块课时3能力目标1能编写工作任务中零件的轴向和径向轮廓加工程序；2能编写工作任务中零件的径向钻孔程序。知识要点1掌握SHOPTURN编程方式中轴向轮廓铣削编程方法；2掌握SHOPTURN编程方式中径向钻孔编程方法；3掌握SHOPTURN编程方式中径向轮廓铣削编程方法。思政目标1、人机对话过程中人是操控者，操作者需更严谨，具有较强的责任心；2、智能制造时代的来临，需要学习者具有终身学习能力。工作任务1教学案例：利用SHOPTURN人机对话编程软件编写凸轮槽轴铣削加工和孔加工程序。2学生工作任务：利用SHOPTURN人机对话编程软件，根据任务1-1编制的工艺文件，编写相应零件的铣削加工和孔加工程序。教学条件与环境计算机房、UG软件拓展内容1SIEMENS840D系统TRANSMIT轴向加工指令（FANUC31i系统G112/G113轴向加工指令）2SIEMENS840D系统TRACYL径向加工指令（FANUC31i系统G07.1径向加工指令）参考材料数控机床多轴加工技术，宋放之，清华大学出版社教学心得8教学设计方案一、任务呈现（5分钟）1教学案例：利用SHOPTURN人机对话编程软件编写凸轮槽轴铣削加工和孔加工程序。2学生工作任务：利用SHOPTURN人机对话编程软件，根据任务1-1编制的工艺文件，编写相应零件的铣削加工和孔加工程序。3本次教学在计算机房以教师讲授、演示和学生训练共同完成，首先教师通过相关知识的讲解和案例演示，使学生了解SHOPTURN软件的铣削和孔加工原理等，然后教师演示、学生同步训练，分组讨论操作技巧，独立根据任务1-1编制的工艺文件，编写相应零件的铣削加工和孔加工程序。4本次教学时间安排3学时，教师讲解相关知识0.5学时，案例演示1学时，小组讨论0.5学时，编写数车削加工程序1学时。二、主题讲解（25分钟）1端面/端面C2外表面/外表面C3端面Y4外表面Y5钻削功能SHOPTURN软件有八种孔加工工艺循环：中心钻孔、中心车螺纹、定心、钻削、铰孔、钻深孔、攻丝、螺纹铣削。6铣削功能SHOPTURN软件有十种铣削加工工艺循环：矩形腔、圆形腔、矩形凸台、圆形凸台、纵向槽、圆弧槽、开口槽、多边形、雕刻、路径铣削。三、案例演示（45分钟）1教师演示利用SHOPTURN人机对话编程软件编写凸轮槽轴铣削加工和孔加工程序。（1）零件右侧方台和孔加工（2）零件左侧圆周槽铣削加工2学习跟随老师同步利用SHOPTURN人机对话编程软件编写凸轮槽轴铣削加工和孔加工程序。四、问题讨论（20分钟）学生讨论凸轮槽轴铣削加工和孔加工程序编写过程的问题，在此过程中，教师随堂指导。五、能力训练（45分钟）1结合凸轮槽轴铣削加工和孔加工程序编写与任务1-1编制的工艺文件，理清对应工作任务的零件毛坯、加工工艺过程、所用刀具、切削用量等；2利用SHOPTURN人机对话编程软件，根据任务1-1编制的工艺文件，编写相应零件的铣削加工和孔加工程序。六、教师总结（5分钟）总结各组完成情况，并就存在的问题及时收集归纳，以便在后续教学中及时解决问题。七、随堂考核考核内容：零件加工程序编制操作过程考核方法和手段：采用随机抽查和过程考核相结合的考核方法八、课后练习1课后拓展学习SIEMENS840D系统TRANSMIT轴向加工指令（FANUC31i系统G112/G113轴向加工指令）和SIEMENS840D系统TRACYL径向加工指令（FANUC31i系统G07.1径向加工指令）；2回顾数控车削程序编制过程，完善工艺文件。10授课时间班级第周周（月日）第至节项目名称项目2：多面体五轴定向数控加工项目课时9模块名称任务2-1：编制多面体加工工艺模块课时3能力目标1会合理选择多轴加工机床；2能合理分析五轴定向加工工艺。知识要点1了解多轴数控加工设备；2理解多轴数控加工工艺特点；3理解定位加工与联动加工。思政目标1介绍国内多轴数控加工设备，提升学生爱国情怀。工作任务1教学案例：编写多面体数控加工工艺文件。2学生工作任务：分组完成项目2后的能力训练内零件的数控加工工艺文件的编写。教学条件与环境计算机房、UG软件拓展内容五轴联动机床参数参考材料数控机床多轴加工技术，宋放之，清华大学出版社教学心得11教学设计方案一、任务呈现（5分钟）1教学案例：编写多面体数控加工工艺文件。2学生工作任务：分组完成项目2后的能力训练内零件的数控加工工艺文件的编写。3本次教学在计算机房以教师讲授和学生训练共同完成，首先教师通过相关知识的讲解和案例解析，使学生了解如何正确选择多轴数控机床、选择夹具并确定零件的装夹方案、合理选用刀具、确定加工顺序及进给路线、确定切削用量等，然后学生分组讨论项目2后的能力训练内零件的工艺过程与切削用量等，最后编写数控加工工艺文件。4本次教学时间安排3学时，教师讲解相关知识1学时，案例解析1学时，小组讨论0.5学时，制定数控加工工艺文件1.5学时（课堂0.5学时，课后1学时）。二、主题讲解（40分钟）1多轴数控机床（1）三轴立式加工中心附带数控转台的四轴联动机床（2）三轴立式加工中心附带可倾斜式数控转台的五轴联动机床（3）四轴立式加工中心附带数控转台的五轴联动机床（4）具有B轴的卧式加工中心（5）五轴联动数控铣床（加工中心）2多轴数控机床工艺特点（1）减少基准转换，提高加工精度。（2）减少工装夹具数量和占地面积。（3）缩短生产过程链，简化生产管理。（4）缩短新产品研发周期。3五轴定向加工五轴定向加工是指利用五轴机床加工时，根据所需要加工区域位置把两个旋转轴转到一定角度后，锁定两个旋转轴，进行3个直线轴联动加工。4五轴联动加工三、任务解析（40分钟）教师解析案例，重点是工艺分析过程，可与学生分组讨论、能力训练交叉进行。四、问题讨论（20分钟）将学生分组，并在每个组中选出一名组长，每组同学针对上述内容分析讨论各组任务完成过程的难点与重点，在此过程中，教师随堂指导。五、能力训练（20分钟）学生分组指定零件数控加工工艺文件的编制。六、教师总结（5分钟）对各组分析讨论的问题进行归纳、总结，分析还存在的问题及在工艺文件编制过程中需注意的事项，方便学生更好的完成数控加工工艺文件的编制。七、随堂考核（5分钟）考核内容：工艺过程分析、机床的选择、确定切削用量等。考核方法和手段：采用随机抽查和过程考核相结合的考核方法。八、课后练习1课后利用网络、校图书馆等资源自主学习五轴联动机床参数；2完成指定零件数控加工工艺文件的编制。13授课时间班级第周周（月日）第至节项目名称项目2：多面体五轴定向数控加工项目课时9模块名称任务2-2：手工编写多面体数控加工程序模块课时3能力目标1能合理使用五轴定向加工指令；2能编写轮廓加工程序；3能合理使用五轴定位指令编写多轴体数控加工程序。知识要点1了解五轴定向加工；2掌握SIEMENS840D五轴定向加工指令；3理解FANUC31i定向转换指令。思政目标工作任务1教学案例：利用SIEMENS840D定向转换指令编写多面体数控加工程序。2学生工作任务：利用SIEMENS840D定向转换指令，结合任务2-1编制的工艺文件，编写相应零件的数控加工程序。教学条件与环境计算机房、UG软件拓展内容FANUC31i定向转换指令参考材料数控机床多轴加工技术，宋放之，清华大学出版社教学心得14教学设计方案一、任务呈现（5分钟）1教学案例：利用SIEMENS840D定向转换指令编写多面体数控加工程序。2学生工作任务：利用SIEMENS840D定向转换指令，结合任务2-1编制的工艺文件，编写相应零件的数控加工程序。3本次教学在计算机房以教师讲授、演示和学生训练共同完成，首先教师通过相关知识的讲解和案例演示，使学生了解五轴定向加工指令等，然后教师演示、学生同步训练，分组讨论五轴定位指令应用技巧，独立根据任务2-1编制的工艺文件，编写相应零件的数控加工程序。4本次教学时间安排3学时，教师讲解相关知识1学时，案例演示0.5学时，小组讨论0.5学时，编写数控加工程序1学时。二、主题讲解（45分钟）1五轴定向加工的含义2五轴定向加工的功能与应用3常见数控系统五轴定向指令数控系统五轴定向指令SIEMENS840D系统TRAORI（五轴转换生效）ORIWKSAROTXYZ（空间旋转角度）CYCLE800（）（五轴定向固定循环）TRAFOOF（五轴转换取消）HEIDENHAIN530系统PLANESPATIALSPASPBSPC（五轴转换生效，空间旋转角度）CYCLDEF19.1ABC（五轴转换生效）PLANERESET（五轴转换取消）CYCLDEF19.0（五轴转换取消）FANUC31i系统G68.2IJK，（五轴转换生效，空间旋转角度）G69（五轴转换取消）4SIEMENS840D系统定向转换指令介绍（1）可编程的框架（2）可编程的零点偏移（3）可编程的旋转三、案例演示（25分钟）1教师演示利用SIEMENS840D定向转换指令编写多面体数控加工程序。2学习跟随老师同步利用SIEMENS840D定向转换指令编写多面体数控加工程序。四、问题讨论（20分钟）学生讨论多面体数控加工程序编写过程的问题，在此过程中，教师随堂指导。五、能力训练（45分钟）1结合多面体数控加工程序编写与任务2-1编制的工艺文件，理清对应工作任务的零件毛坯、加工工艺过程、所用刀具、切削用量等；2利用SIEMENS840D定向转换指令，结合任务2-1编制的工艺文件，编写相应零件的数控加工程序。六、教师总结（5分钟）总结各组完成情况，并就存在的问题及时收集归纳，以便在后续教学中及时解决问题。七、随堂考核考核内容：零件加工程序编制过程考核方法和手段：采用随机抽查和过程考核相结合的考核方法八、课后练习1课后自主学习FANUC31i定向转换指令；2回顾数控加工程序编写过程，完善工艺文件。16授课时间班级第周周（月日）第至节项目名称项目2：多面体五轴定向数控加工项目课时9模块名称任务2-3：人机对话编写多面体数控加工程序模块课时3能力目标1能熟练操作iTNC530控制系统；2能熟练使用海德汉对话格式指令编写程序；3能利用海德汉对话格式指令编写多面体数控加工程序。知识要点1掌握HEIDENHAIN530系统常用五轴加工编程代码；2掌握HEIDENHAIN530系统操作面板功能；3掌握HEIDENHAIN530系统基本编程指令。思政目标工作任务1教学案例：利用海德汉对话格式指令编写多面体数控加工程序。2学生工作任务：利用海德汉对话格式指令，结合任务2-1编制的工艺文件，编写相应零件的数控加工程序。教学条件与环境计算机房、UG软件拓展内容参考材料数控机床多轴加工技术，宋放之，清华大学出版社教学心得17教学设计方案一、任务呈现（5分钟）1教学案例：利用海德汉对话格式指令编写多面体数控加工程序。2学生工作任务：利用海德汉对话格式指令，结合任务2-1编制的工艺文件，编写相应零件的数控加工程序。3本次教学在计算机房以教师讲授、演示和学生训练共同完成，首先教师通过相关知识的讲解和案例演示，使学生了解海德汉系统操作界面和专用程序代码等，然后教师演示、学生同步训练，分组讨论海德汉系统操作界面和专用程序代码应用技巧，独立根据任务2-1编制的工艺文件，编写相应零件的数控加工程序。4本次教学时间安排3学时，教师讲解相关知识1.5学时，案例演示0.5学时，小组讨论0.5学时，编写数车削加工程序0.5学时。二、主题讲解（65分钟）主要介绍海德汉iTNC530系统操作界面和专用程序代码。1海德汉系统操作界面2工件设置3工件对正4刀具设置5编写零件加工程序6创建新程序/文件管理7定义工件毛坯8程序布局9简单循环编程的推荐程序布局10用图形测试程序11运行加工程序三、案例演示（20分钟）1教师演示利用海德汉对话格式指令编写多面体数控加工程序。2学习跟随老师同步利用海德汉对话格式指令编写多面体数控加工程序。四、问题讨论（20分钟）学生讨论多面体数控加工程序编写过程的问题，在此过程中，教师随堂指导。五、能力训练（20分钟）1结合多面体数控加工程序编写与任务2-1编制的工艺文件，理清对应工作任务的零件毛坯、加工工艺过程、所用刀具、切削用量等；2利用海德汉对话格式指令，结合任务2-1编制的工艺文件，编写相应零件的数控加工程序。六、教师总结（5分钟）总结各组完成情况，并就存在的问题及时收集归纳，以便在后续教学中及时解决问题。七、随堂考核考核内容：零件加工程序编制过程考核方法和手段：采用随机抽查和过程考核相结合的考核方法八、课后练习1回顾数控加工程序编写过程，完善工艺文件。19授课时间班级第周周（月日）第至节项目名称项目3：D80端面铣刀五轴定向数控加工项目课时9模块名称任务3-1：编制端面铣刀加工工艺模块课时3能力目标1能正确合理运用插铣加工；2能合理选择球头立铣刀铣削用量；3能合理分析较复杂五轴定向加工零件。知识要点1了解插铣加工；2掌握多工序顺序安排；3掌握球头立铣刀铣削用量。思政目标1插铣是改变原有加工方向，提高铣削效率，通过这一新工艺促进学生创新意识。工作任务1教学案例：编写端面铣刀数控加工工艺文件。2学生工作任务：分组完成项目3后的能力训练内零件的数控加工工艺文件的编写。教学条件与环境计算机房、UG软件拓展内容参考材料数控机床多轴加工技术，宋放之，清华大学出版社教学心得20教学设计方案一、任务呈现（5分钟）1教学案例：编写端面铣刀数控加工工艺文件。产瞪400axsZGI2学生工作任务：分组完成项目3后的能力训练内零件的数控加工工艺文件的编写。3本次教学在计算机房以教师讲授和学生训练共同完成，首先教师通过相关知识的讲解和案例解析，使学生了解插铣加工、五轴定向加工工步顺序安排、整体硬质合金球头铣刀铣削用量等，然后学生分组讨论项目3后的能力训练内零件的工艺过程与切削用量等，最后编写数控加工工艺文件。4本次教学时间安排3学时，教师讲解相关知识1学时，案例解析1学时，小组讨论0.5学时，制定数控加工工艺文件1.5学时（课堂0.5学时，课后1学时）。二、主题讲解（40分钟）1插铣插铣法（plungemilling）又称为Z轴铣削法。（1）插铣优点（2）工作原理（3）适用范围2五轴定向加工工步顺序安排（1）先粗后精（2）先面后孔（3）以相同安装方式或用同一刀具加工的工序连续进行（4）应先安排对工件刚性破坏较小的工序3整体硬质合金球头铣刀铣削用量球头铣刀铣削时背吃刀量与侧吃刀量与球头半径、工件材料有关。一般加工铝件、铸件、碳素钢、合金钢和硬度低于40HRC的预硬钢和调质钢时：Apmax=0.1R；Aemax=0.2R（R为铣刀球头半径。球头铣刀铣削曲面时，侧吃刀量需根据曲面表面糙度计算铣削行距（即侧吃刀量），现在曲面铣削一般采用自动编程，软件会根据刀具半径、曲率、表面粗糙度自动计算。三、任务解析（40分钟）教师解析案例，重点是工艺分析过程，可与学生分组讨论、能力训练交叉进行。四、问题讨论（20分钟）将学生分组，并在每个组中选出一名组长，每组同学针对上述内容分析讨论各组任务完成过程的难点与重点，在此过程中，教师随堂指导。五、能力训练（20分钟）学生分组指定零件数控加工工艺文件的编制。六、教师总结（5分钟）对各组分析讨论的问题进行归纳、总结，分析还存在的问题及在工艺文件编制过程中需注意的事项，方便学生更好的完成数控加工工艺文件的编制。七、随堂考核（5分钟）考核内容：工艺过程分析、机床的选择、确定切削用量等。考核方法和手段：采用随机抽查和过程考核相结合的考核方法。八、课后练习1完成指定零件数控加工工艺文件的编制。22授课时间班级第周周（月日）第至节项目名称项目3：D80端面铣刀五轴定向数控加工项目课时9模块名称任务3-2：编写端面铣刀五轴定向数控加工程序模块课时3能力目标1会利用点位加工完成多轴定位加工；2能设计工作任务中零件的加工工序路径轨迹并生成程序。知识要点1理解刀轴的分类；2掌握多轴点位加工；3掌握SIEMENSNX软件五轴定向编程方法。思政目标通过学习五轴定向三维加工，激励学生自主创新。工作任务1教学案例：利用SIEMENSNX软件设计端面铣刀加工工序路径轨迹并生成加工程序。2学生工作任务：利用SIEMENSNX软件，根据任务3-1编制的工艺文件，设计相应零件的加工工序路径轨迹并生成加工程序。教学条件与环境计算机房、UG软件拓展内容参考材料数控机床多轴加工技术，宋放之，清华大学出版社教学心得23教学设计方案一、任务呈现（5分钟）1教学案例：利用SIEMENSNX软件设计端面铣刀加工工序路径轨迹并生成加工程序。2学生工作任务：利用SIEMENSNX软件，根据任务3-1编制的工艺文件，设计相应零件的加工工序路径轨迹并生成加工程序。3本次教学在计算机房以教师讲授、演示和学生训练共同完成，首先教师通过相关知识的讲解和案例演示，使学生了解SIEMENSNX软件的刀轴分类、利用点位加工完成多轴定位加工等，然后教师演示、学生同步训练，分组讨论操作技巧，独立根据任务3-1编制的工艺文件，设计相应零件的加工工序路径轨迹并生成加工程序。4本次教学时间安排3学时，教师讲解相关知识0.5学时，案例演示1学时，小组讨论0.5学时，编写数控加工程序1学时。二、主题讲解（25分钟）1刀轴分类刀轴：通常所指为刀具轴向矢量，用于控制刀轴的变化规律。五轴定向加工区别于三轴定向加工，在于刀轴矢量由ZM向演变为任意基础矢量。基础矢量的定义方法有五种：1）I，J，K：通过输入相对于工作坐标系原点的矢量值指定一个固定的矢量。2）直线端点：通过定义两个点或选择一条存在的直线，或定义一个点和矢量指定一个固定投影矢量。3）2点：可以用点构造功能定义两个点指定一个固定投影矢量。4）与曲线相切：可以定义一个固定的投射矢量相切于所选择的曲线。5）球CSYS：输入分别用Phi和Theta标明的角度值，Phi是在平面ZC-XC中从正Z轴转向正X轴的角度，Theta是在平面XC-YC中从正X转向正Y的角度。2利用点位加工完成多轴定位加工在NX的点位加工功能中，可以通过指定刀具轴到指定的方位来实现零件空间孔位的加工，具体的操作是在刀具轨迹创建对话框中选择刀具轴定义选项，指定合适的刀轴来实现。三、案例演示（45分钟）1教师演示利用SIEMENSNX软件编写端面铣刀加工工序路径轨迹并生成加工程序。（1）完成五轴定向加工所需要的准备工作（2）5、3.5工艺孔编程加工（3）粗精铣刀片安装部位（4）插削加工R5圆弧面（5）插削加工R4圆弧面（6）加工刀片安装螺纹孔（7）铣削R1.5工艺圆弧槽2学习跟随老师同步利用SIEMENSNX软件编写端面铣刀加工工序路径轨迹并生成加工程序。四、问题讨论（20分钟）学生讨论端面铣刀加工工序路径轨迹、生成加工程序编写过程的问题，在此过程中，教师随堂指导。五、能力训练（45分钟）1结合端面铣刀加工工序路径轨迹并生成加工程序与任务3-1编制的工艺文件，理清对应工作任务的零件毛坯、加工工艺过程、所用刀具、切削用量等；2利用SIEMENSNX软件，根据任务3-1编制的工艺文件，设计相应零件的加工工序路径轨迹并生成加工程序。六、教师总结（5分钟）总结各组完成情况，并就存在的问题及时收集归纳，以便在后续教学中及时解决问题。七、随堂考核考核内容：零件加工程序编制操作过程考核方法和手段：采用随机抽查和过程考核相结合的考核方法八、课后练习1回顾数控加工程序编制过程，完善工艺文件。25授课时间班级第周周（月日）第至节项目名称项目3：D80端面铣刀五轴定向数控加工项目课时9模块名称任务3-3：VERICUT双转台五轴机床创建与仿真加工模块课时3能力目标1能利用NX进行机床模型的建立和部件模型的导出；2能在VERICUT中建立机床运动关系；3能在VERICUT中选择数控系统、行程极限和碰撞检测控制；4能在VERICUT中导入工件和毛坯、添加刀具和加工坐标系并仿真加工。知识要点1了解VERICUT软件主要功能；2掌握VERICUT中创建虚拟加工环境；3掌握VERICUT软件创建五轴仿真机床方法。思政目标工作任务1教学案例：利用VERICUT软件对刀盘零件进行仿真加工。2学生工作任务：利用VERICUT软件和任务3-2生成的程序来对零件进行仿真加工。教学条件与环境计算机房、UG软件、VERICUT软件拓展内容参考材料数控机床多轴加工技术，宋放之，清华大学出版社教学心得26教学设计方案一、任务呈现（5分钟）1教学案例：利用VERICUT软件对刀盘零件进行仿真加工。2学生工作任务：利用VERICUT软件和任务3-2生成的程序来对零件进行仿真加工。3本次教学在计算机房以教师讲授、演示和学生训练共同完成，首先教师通过相关知识的讲解和案例演示，使学生了解VERICUT软件的主要功能以及在VERICUT中创建虚拟加工环境等，然后教师演示、学生同步训练，分组讨论操作技巧，独立利用VERICUT软件和任务3-2生成的程序来对零件进行仿真加工。4本次教学时间安排3学时，教师讲解相关知识0.5学时，案例演示1学时，小组讨论0.5学时，零件仿真加工1学时。二、主题讲解（25分钟）VERICUT软件采用了先进的三维显示及虚拟现实技术，可以验证和检测NC程序可能存在的碰撞、干涉、过切、欠切、切削参数不合理等问题，被广泛的应用于航空、航天、船舶、电子、汽车、机车、模具、动力及重工业的车削，铣削（三轴及多轴加工），车铣复合，线切割，电加工等实际生产中。1VERICUT软件主要功能（1）机床加工仿真，碰撞检查；（2）程序验证；（3）切削模型尺寸分析；（4）切削速度优化；（5）模型输出；（6）工艺文件生成；VERICUT加工仿真软件既可以模拟刀位轨迹文件也可以模拟G代码程序，甚至包括子程序、宏程序、循环、跳转、变量等。2VERICUT中创建虚拟加工环境VERICUT加工仿真软件进行仿真加工，首先需要创建仿真机床，这是创建虚拟加工的核心，其次定义毛坯和零件，然后设定加工坐标系，最后按照加工工艺顺序添加刀具和程序。三、案例演示（45分钟）1教师演示利用VERICUT软件对刀盘零件进行仿真加工。（1）NX机床模型的建立和部件模型的导出（2）VERICUT机床运动关系的建立（3）数控系统选择、行程极限和碰撞检测控制（4）工件和毛坯导入、添加刀具和加工坐标系并仿真加工2学习跟随老师同步利用VERICUT软件对刀盘零件进行仿真加工。四、问题讨论（20分钟）学生讨论刀盘零件进行仿真加工过程的问题，在此过程中，教师随堂指导。五、能力训练（45分钟）1NX机床模型的建立和部件模型的导出；2VERICUT机床运动关系的建立；3数控系统选择、行程极限和碰撞检测控制；4工件和毛坯导入、添加刀具和加工坐标系；5零件加工仿真。六、教师总结（5分钟）总结各组完成情况，并就存在的问题及时收集归纳，以便在后续教学中及时解决问题。七、随堂考核考核内容：零件仿真加工操作过程考核方法和手段：采用随机抽查和过程考核相结合的考核方法八、课后练习1分析仿真加工情况，优化工艺文件与程序。28授课时间班级第周周（月日）第至节项目名称项目4蜗杆的四轴联动数控加工项目课时6模块名称任务4-1：编制蜗杆加工工艺模块课时3能力目标1能合理选择数控转台与四轴联动数控机床；2能合理分析蜗杆四轴联动加工工艺。知识要点1了解常见四轴联加工技术；2了解数控转台；3四轴联动数控机床思政目标1在三轴机床上增加一个转台，变成四轴联动机床，增加结构提升功能，通过这一任务拓宽学生思路，激发创新意识。工作任务1教学案例：编写蜗杆数控加工工艺文件。2学生工作任务：分组完成项目4后的能力训练内零件的数控加工工艺文件的编写。教学条件与环境计算机房、UG软件拓展内容参考材料数控机床多轴加工技术，宋放之，清华大学出版社教学心得29教学设计方案一、任务呈现（5分钟）1教学案例：编写蜗杆数控加工工艺文件。2学生工作任务：分组完成项目4后的能力训练内零件的数控加工工艺文件的编写。3本次教学在计算机房以教师讲授和学生训练共同完成，首先教师通过相关知识的讲解和案例解析，使学生了解插铣加工、五轴定向加工工步顺序安排、整体硬质合金球头铣刀铣削用量等，然后学生分组讨论项目4后的能力训练内零件的工艺过程与切削用量等，最后编写数控加工工艺文件。4本次教学时间安排3学时，教师讲解相关知识1学时，案例解析1学时，小组讨论0.5学时，制定数控加工工艺文件1.5学时（课堂0.5学时，课后1学时）。二、主题讲解（40分钟）1四轴联动加工所谓四轴数控机床是指在一台机床上具有4个坐标轴，即3个直线坐标轴和1个旋转坐标轴，并且4个坐标轴可以在计算机数控（CNC）系统的控制下同时协调运动进行加工。在四轴联动机床上可以完成工件除安装面和顶面的其余面的加工。四轴联动机床主要为两种基本形式（X、Y、Z、A）和（X、Y、Z、B）。（1）带有A轴的立式加工中心（2）带B轴的卧式加工中心2三轴立式加工中心附带数控转台的四轴联动机床这类机床是在三轴立式数控铣床或加工中心上，附加具有一个旋转轴的数控转台来实现四轴联动加工，即所谓3+1形式的四轴联动机床。这类机床的优点是：价格相对便宜；装夹方式灵活；拆卸方便；拓展功能。3数控转台数控转台的主轴上有定位轴孔、径向T型槽与固定螺孔，因此转台上可以与车床主轴一样，可以装配卡盘。所以这个四轴联动机床常用装夹方案与车床装夹方式相同，主要有5种方式：三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、卡盘与顶尖或专用夹具、双卡盘、专用夹具。常见的数控转台主要有：谐波减速机数控转台、马达直驱数控转台、滚子凸轮数控转台和蜗轮蜗杆数控转台这四轴形式为主。三、任务解析（40分钟）教师解析案例，重点是工艺分析过程，可与学生分组讨论、能力训练交叉进行。