技工學(xué)校數(shù)控實(shí)習(xí)中工藝參數(shù)教學(xué)研究

田雙喜

(鄭州煤礦機(jī)械制造技工學(xué)校，河南 鄭州 450007)

1 技工學(xué)校數(shù)控實(shí)習(xí)教學(xué)中存在的問題

（1）班級(jí)學(xué)生數(shù)量過多，在數(shù)控實(shí)習(xí)教學(xué)中，不能保證及時(shí)有效地指導(dǎo)學(xué)生實(shí)踐，既難以保證教學(xué)質(zhì)量，又會(huì)導(dǎo)致有些實(shí)習(xí)學(xué)生無事可做，串崗、閑聊及其它違紀(jì)行為發(fā)生，造成課堂紀(jì)律的混亂。此外，數(shù)控加工是高效率的加工，機(jī)床的速度很快，老師還要照顧學(xué)生和實(shí)習(xí)設(shè)備的安全。因此，教師教學(xué)力不從心，必然忽略工藝參數(shù)的教學(xué)。

（2）由于技工學(xué)校的學(xué)生基礎(chǔ)普遍較差，起點(diǎn)水平較低，因此，在教師面對(duì)全體學(xué)生進(jìn)行實(shí)訓(xùn)操作的規(guī)范講解時(shí)，能較快接受并理解的學(xué)生所占比例較小，有不少學(xué)生需要一對(duì)一的接受指導(dǎo)才能掌握操作要領(lǐng)，但作為教師，很難做到對(duì)每個(gè)學(xué)生都能進(jìn)行深入的工藝參數(shù)指導(dǎo)。

（3）由于在實(shí)習(xí)教學(xué)投入不足，很多學(xué)校采用替代材料。是學(xué)生很難真正掌握實(shí)際金屬材料加工時(shí)候工藝參數(shù)的選擇。

（4）在課堂教學(xué)中，老師往往只注重指令編程的講授和學(xué)習(xí)，在指令的編程中，投入大量教學(xué)時(shí)間，而對(duì)工藝知識(shí)的安排顯得相對(duì)不足，那么工藝參數(shù)的選擇幾乎不做提及。

在數(shù)控實(shí)習(xí)教學(xué)中，由于班級(jí)學(xué)生數(shù)量過多、實(shí)習(xí)設(shè)備和師資相對(duì)欠缺，技工學(xué)校的學(xué)生基礎(chǔ)普遍較差、數(shù)控機(jī)床實(shí)訓(xùn)操作的特點(diǎn)等原因，是學(xué)生在實(shí)習(xí)中對(duì)學(xué)習(xí)的深度相對(duì)不足，致使學(xué)生在工藝參數(shù)的選擇不甚了解。所以，在技工學(xué)校的教學(xué)中，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)工藝參數(shù)的學(xué)習(xí)，是學(xué)生提高技能和操作水平重要內(nèi)容。

2 加強(qiáng)實(shí)習(xí)教學(xué)中對(duì)工藝參數(shù)的認(rèn)識(shí)

工藝參數(shù)是數(shù)控切削加工的基本控制量。如工藝參數(shù)選擇不當(dāng)，不僅難以保證工件加工精度及控制加工成本，而且可能因切削力過大等原因造成機(jī)床被迫停機(jī)，影響數(shù)控機(jī)床效能的正常發(fā)揮。因此，以提高數(shù)控切削加工效率、降低加工成本、獲得高質(zhì)量產(chǎn)品為目的進(jìn)行的數(shù)控切削加工工藝參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化研究，對(duì)提高數(shù)控加工經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。

數(shù)控車削加工的工藝參數(shù)不僅包括主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度、背吃刀量等工藝參數(shù)，還包括刀具的選擇，數(shù)控刀具的選擇是數(shù)控加工的重要內(nèi)容。數(shù)控機(jī)夾刀具與普通機(jī)床所用的刀具相比，主要有以下特點(diǎn)：①剛性好（尤其是粗加工刀具），精度高，抗振及熱變形小；②互換性好，便于快速換刀；③壽命高，切削性能穩(wěn)定、可靠；④刀具的尺寸便于調(diào)整，以減少換刀調(diào)整時(shí)間；⑤刀具能可靠地?cái)嘈蓟蚓硇迹岳谇行嫉呐懦虎尴盗谢瑯?biāo)準(zhǔn)化，以利于編程和刀具管理。

3 科學(xué)技術(shù)化選擇數(shù)控車床刀具

選擇數(shù)控刀具的主要目的是有效提高刀具使用壽命。刀具壽命與切削用量密切相關(guān)，在制定切削用量時(shí)，應(yīng)首先選擇合理的刀具壽命，還要考慮刀具成本最低的目標(biāo)。

（1）刀具的材料及應(yīng)用。機(jī)械加工中被加工材料大多為鋼件，常用的刀具材料主要有硬質(zhì)合金、高速鋼、立方氮化硼(CBN)、金剛石、陶瓷等。在眾多刀具材料中，數(shù)控車床所用硬質(zhì)合金刀片占車刀的95%以上，硬質(zhì)合金分為鎢鈷類(YG)、鎢鈦鈷類(YT)和鎢鈦鉭（鈮）鈷類(YW)。鎢鈷類(YG)硬質(zhì)合金刀具適用于粗加工，鎢鈦鈷類(YT)硬質(zhì)合金刀具適用于精加工，鎢鈦鉭（鈮）鈷類(YW)硬質(zhì)合金適用于加工高溫合金、高錳鋼、不銹鋼以及可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵、合金鑄鐵等難加工材料。

（2）數(shù)控車床車優(yōu)選刀具類型。數(shù)控車床常用的車刀一般分為成型車刀、尖形車刀、圓弧形車刀三類。尖形車刀應(yīng)結(jié)合數(shù)控車床的特點(diǎn)(如加工路線、加工干涉等)進(jìn)行全面的考慮，并應(yīng)兼顧刀尖本身的強(qiáng)度。圓弧形車刀可以用于車削內(nèi)外表面，特別適合于車削各種光滑連接(凹形)的成型面。選擇車刀圓弧半徑時(shí)應(yīng)考慮兩點(diǎn)車刀切削刃的圓弧半徑應(yīng)小于或等于零件凹形輪廓上的最小曲率半徑，以免發(fā)生加工干涉，但該半徑不宜選擇太小，否則不但制造困難，還會(huì)因刀尖強(qiáng)度太弱或刀體散熱能力差而導(dǎo)致車刀損壞。

（3）數(shù)控車床刀具結(jié)構(gòu)的選擇。常用的機(jī)夾刀的夾緊形式可分為上壓式、杠桿式和偏心銷、楔塊式等。對(duì)機(jī)夾刀具的制造精度要求也很高，因?yàn)榧词刮⑿〉恼`差，也會(huì)使定位機(jī)構(gòu)變成承力機(jī)構(gòu)，由于切削的加工過程中切削力巨大，就會(huì)造成刀具的損壞。機(jī)夾刀具的刀片夾持結(jié)構(gòu)及加工精度對(duì)于刀具的選擇很重要，粗車時(shí)，要選強(qiáng)度高、耐用度好的刀具，以便滿足粗車時(shí)大背吃刀量、大進(jìn)給量的要求。 精車時(shí)，要選精度高、耐用度好的刀具，以保證加工精度的要求。

4 實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)優(yōu)化合理選擇切削用量

選擇切削用量時(shí)，所選取的數(shù)值要在機(jī)床給定的切削參數(shù)允許范圍內(nèi)，同時(shí)要使主軸轉(zhuǎn)速、背吃刀量和進(jìn)給量三者都能相互適應(yīng)，形成最佳的切削效果。具體的原則是：粗車時(shí)，在考慮加工經(jīng)濟(jì)性的前提下以提高生產(chǎn)率為主，半精車和精車時(shí)，在保證工件加工精度和表面粗糙度的前提下兼顧提高加工效率。

（1）確定背吃刀量ap。背吃刀量ap=(D-d)/2根據(jù)機(jī)床、工件和刀具的剛度來決定，在剛度允許的條件下，應(yīng)盡可能使背吃刀量等于工件的加工余量，這樣可以減少走刀次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。為了保證加工表面質(zhì)量，可留少量精加工余量，一般為 0.2～0.5mm。

（2）確定進(jìn)給量(進(jìn)給速度)f。粗加工時(shí)，一般切削用量選擇較大，車削時(shí)首先應(yīng)該考慮選擇較大的背吃刀量，其次，選擇較大的進(jìn)給量，最后才是選擇較高的切削速度。切削速度提高20%，刀具壽命會(huì)減少1/2。精加工時(shí)，應(yīng)盡可能提高切削速度，相應(yīng)的可以采用較小的進(jìn)給量，以利于表面質(zhì)量的提高(一般可取0.1～0.2mm/r)。當(dāng)采用精車外圓表面時(shí)，進(jìn)給量可以達(dá)到每轉(zhuǎn)0.1mm，精加工時(shí)，加工余量較小，從而切削深度也較小，對(duì)于形狀精度較高的表面，應(yīng)分多次去除余量，這樣可以有效消除殘留的形狀誤差，這一點(diǎn)對(duì)于易變形的工件尤其重要。一般在100～200mm/min范圍內(nèi)選取；在切斷、加工深孔或用高速鋼刀具加工時(shí)，宜選擇較低的進(jìn)給速度，一般在20～50mm/min范圍內(nèi)選取；當(dāng)加工精度，表面粗糙度要求高時(shí)，進(jìn)給速度應(yīng)選小些，一般在20～50mm/min范圍內(nèi)選取；刀具空行程時(shí)，特別是遠(yuǎn)距離“回零”時(shí)，可以設(shè)定該機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)定的最高進(jìn)給量。

（3）確定切削速度 vc，切削速度；Vc=πDn/1000，根據(jù)已知的工件直徑、允許的刀具切削速度來選擇合理的主軸轉(zhuǎn)速。主軸轉(zhuǎn)速的求出公式：n=1000v/πD，式中：vc為切削速度，m/min，由刀具的耐用度決定；n為主軸轉(zhuǎn)速，r/min；D為被加工工件直徑，mm。