基于實(shí)踐教學(xué)過(guò)程對(duì)金屬切削刀具的應(yīng)用探討

吳愛(ài)華

摘 要：普通外圓車刀作為常用的一種金屬切削刀具，在車削加工刀具中有著典型的代表作用，尤其是在機(jī)械加工實(shí)踐教學(xué)教程中，學(xué)好車刀的使用技能，對(duì)掌握專業(yè)技能知識(shí)有著觸類旁通的作用。在教學(xué)中，了解車刀，才能更好地運(yùn)用車刀。掌握好車刀的角度以及砂輪使用的注意事項(xiàng)，是磨好車刀的基礎(chǔ)。正確的刃磨方法是確保工件質(zhì)量、提高實(shí)訓(xùn)效率、保障操作安全的關(guān)鍵。該文根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)探討了車刀在教學(xué)中的相關(guān)應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：車刀 實(shí)踐教學(xué) 砂輪機(jī) 手工刃磨

中圖分類號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）09（b）-0056-02

對(duì)于機(jī)械制造類專業(yè)的高職學(xué)生來(lái)說(shuō)，機(jī)械加工實(shí)踐課程是一門專業(yè)綜合性、應(yīng)用性非常強(qiáng)的實(shí)踐教學(xué)課程。機(jī)械加工在各行各業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)制造中應(yīng)用廣泛，而車削加工又是其最為常見(jiàn)的一種加工方法，因此掌握好車削加工相關(guān)知識(shí)與技能是培養(yǎng)專業(yè)能力的重要途徑。俗話說(shuō)，三分車工，七分刀工，就是說(shuō)要想更好地掌握好車工技能，就必須對(duì)所用刀具有著深刻的認(rèn)識(shí)和熟練的運(yùn)用。在車削加工的學(xué)習(xí)和實(shí)踐過(guò)程中，刃磨車刀是車工訓(xùn)練的重要環(huán)節(jié)，也是車工訓(xùn)練中的難點(diǎn)環(huán)節(jié)。因此需要學(xué)生在實(shí)踐教學(xué)中努力提高學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，將書(shū)本理論知識(shí)與實(shí)踐操作問(wèn)題結(jié)合起來(lái)，以達(dá)到學(xué)以致用、理實(shí)結(jié)合的效果。

1 在實(shí)踐教學(xué)中車刀的使用注意事項(xiàng)

在機(jī)械加工實(shí)踐教學(xué)前，機(jī)械制造類專業(yè)學(xué)生已開(kāi)展了刀具相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)，但由于具體應(yīng)用較少，有些甚至沒(méi)有進(jìn)行過(guò)實(shí)踐應(yīng)用，故學(xué)生對(duì)車刀的認(rèn)識(shí)比較膚淺，對(duì)車削加工的設(shè)備——普通車床更是知之甚少，因此初到工廠車間接觸車床設(shè)備，學(xué)生往往是好奇心大于責(zé)任心，特別是要求學(xué)生動(dòng)手操作機(jī)床進(jìn)行切削加工時(shí)，緊張的情緒又會(huì)使得他們覺(jué)得很迷茫。學(xué)生在熟悉機(jī)床的基本操作方法之后，安裝車刀進(jìn)行車削工件時(shí)，往往很容易將車刀損壞，這樣導(dǎo)致刀具及工件的報(bào)廢，這樣不但加大了教學(xué)成本和事故風(fēng)險(xiǎn)，更對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性有所打擊，因此需要通過(guò)在實(shí)踐教學(xué)中的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，找出車削加工實(shí)踐教學(xué)中的關(guān)鍵點(diǎn)來(lái)進(jìn)行針對(duì)性教學(xué)，以便促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量。

1.1 刀具與工件接觸前，工件必須隨主軸旋轉(zhuǎn)

在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，初學(xué)者對(duì)設(shè)備有所畏懼，總是養(yǎng)成一個(gè)壞習(xí)慣，那就是試切對(duì)刀過(guò)程中，當(dāng)?shù)毒咭腥牍ぜr(shí)，喜歡將工件處于靜止?fàn)顟B(tài)；或在退刀時(shí)，刀具還沒(méi)有離開(kāi)旋轉(zhuǎn)的工件就停止主軸的旋轉(zhuǎn)，這樣都會(huì)直接導(dǎo)致車刀與工件產(chǎn)生碰撞。因此學(xué)生在操作過(guò)程中一定要牢記——先開(kāi)車再對(duì)刀，先退刀再停車。在實(shí)踐教學(xué)中，一般采用切削性能較好的中碳鋼材料作為加工工件，車刀材質(zhì)選擇硬質(zhì)合金，由于硬質(zhì)合金具有很高的硬度（86～93 HRA，相當(dāng)于69～81 HRC）、熱硬性好（900 ℃～1 000 ℃時(shí)可保持60 HRC），且具有較高的耐磨性和耐腐蝕性，被譽(yù)為“工業(yè)牙齒”，但硬質(zhì)合金脆性大，一旦發(fā)生碰撞就容易破損。因此，在教學(xué)中，督促學(xué)生應(yīng)時(shí)刻牢記刀具的性能特性及車工注意事項(xiàng)，才能更有效地減少刀具損壞的次數(shù)，提高教學(xué)質(zhì)量和加工效率。

1.2 合理運(yùn)用車削加工的三要素

在車削三要素中——切削速度、進(jìn)給量、背吃刀量，切削速度和進(jìn)給量在車削前都已設(shè)定，而背吃刀量是在每次車削時(shí)，需要學(xué)生自行進(jìn)刀車削。這樣有的學(xué)生會(huì)誤動(dòng)作，背吃刀量會(huì)進(jìn)多或進(jìn)少，但是進(jìn)多一般會(huì)導(dǎo)致車刀斷裂或刀尖破裂。所以在切削時(shí)，注意兩點(diǎn)：一是學(xué)會(huì)識(shí)別切削鐵屑的厚度和顏色，比如鐵屑顏色發(fā)紫發(fā)藍(lán)，可能背吃刀量有誤或者車刀已壞；二是先手動(dòng)進(jìn)刀，確認(rèn)背吃刀量是否正確，可以在誤操作之前及時(shí)停止。在切削加工中，教師要教導(dǎo)學(xué)生會(huì)正確查閱機(jī)械加工手冊(cè)等資料，并根據(jù)加工條件等現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)知識(shí)來(lái)更好地選取三要素。

1.3 掌握刀具安裝方法，確保中心高正確

安裝車刀時(shí)，中心高是否正確主要對(duì)車刀的前角和后角產(chǎn)生影響，后角的大小主要影響刀具的強(qiáng)度和后刀面與加工表面的摩擦，前角的大小主要影響刀具的鋒利程度。在教學(xué)中，我們可以用尾座上安裝的活動(dòng)頂尖的尖點(diǎn)來(lái)校準(zhǔn)所裝刀具的中心高是否合理；也可以選擇好參考面，用直尺直接測(cè)量出中心高來(lái)；也可以通過(guò)目測(cè)與經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行端面試切加工，通過(guò)觀察工件端面切削紋路來(lái)調(diào)整刀具中心高。總之必須教導(dǎo)學(xué)生在安裝車刀時(shí)要認(rèn)真一點(diǎn)，要細(xì)致一點(diǎn)，注意保證中心高及車刀的工作角度，只有將刀具安裝好，才能起到切削順暢、事半功倍的效果。

2 在實(shí)踐教學(xué)中車刀的刃磨

俗話說(shuō)：磨刀不誤砍柴功。掌握車刀基本的刃磨技能對(duì)專業(yè)知識(shí)的掌握與實(shí)踐應(yīng)用是很有必要的。掌握車刀的基本角度及砂輪使用的注意事項(xiàng)是刃磨刀具所必備的基礎(chǔ)知識(shí)。

（1）車刀的6個(gè)獨(dú)立角度（主偏角、副偏角、主后角、副后角、前角、刃傾角）。結(jié)合理論與實(shí)際，通過(guò)刀具的實(shí)物能使學(xué)生較好地掌握車刀的6個(gè)獨(dú)立角度，但在實(shí)踐教學(xué)中，由于學(xué)生剛接觸刃磨刀具，對(duì)砂輪與刃磨都很陌生，故可使學(xué)生先刃磨主后刀面與副后刀面，以保證括4個(gè)角度——主偏角、副偏角、主后角、副后角。在練習(xí)熟練的基礎(chǔ)上，再來(lái)刃磨出其他角度。以實(shí)訓(xùn)中常用的90°外圓車刀為例，90°車刀的主后角一般控制在93°～95°；主后角即主后刀面的傾斜程度，一般在3°～12°；90°車刀的副偏角一般控制在5°左右。副后角與主后角角度大小一致，傾斜程度也不宜過(guò)大。

（2）砂輪機(jī)的正確使用。在手工刃磨刀具時(shí)，教師首先要教導(dǎo)學(xué)生根據(jù)車刀材料正確選擇砂輪，刃磨高速鋼車刀時(shí)，應(yīng)選用粒度為46號(hào)到60號(hào)的軟或中軟的氧化鋁砂輪。刃磨硬質(zhì)合金車刀時(shí)，應(yīng)選用粒度為60號(hào)到80號(hào)的軟或中軟的碳化硅砂輪，兩者不能搞錯(cuò)。使用前應(yīng)檢查砂輪是否完好（不應(yīng)有裂痕、裂紋或傷殘），砂輪軸是否安裝牢固、可靠。砂輪機(jī)與防護(hù)罩之間有無(wú)雜物，是否符合安全要求，確認(rèn)沒(méi)問(wèn)題時(shí)，配戴好防護(hù)眼鏡，再打開(kāi)砂輪機(jī)開(kāi)關(guān)空轉(zhuǎn)1 min，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后再進(jìn)行刃磨。刃磨時(shí)人員站立位置應(yīng)與砂輪機(jī)成一夾角，且接觸壓力要均勻，嚴(yán)禁撞擊砂輪，以免碎裂，砂輪只限于刃磨刀具，不得磨笨重的物料或薄鐵板以及軟質(zhì)材料（鋁、銅等）和木質(zhì)品。要根據(jù)砂輪狀況及時(shí)用金剛石并進(jìn)行修整。

（3）刃磨刀具時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題。在掌握基本的刀具刃磨技巧后，需要不斷督促學(xué)生嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程，操作過(guò)程中要細(xì)致觀察與謹(jǐn)慎操作，特別是要注意以下問(wèn)題：①砂輪狀況的問(wèn)題：在刃磨訓(xùn)練時(shí)，初學(xué)者總喜歡直接操作，而不對(duì)砂輪機(jī)的狀況進(jìn)行檢查，比如砂輪不平整、托刀架與砂輪之間距離過(guò)大等問(wèn)題，這些對(duì)操作極易產(chǎn)生重大影響的砂輪狀況必須在使用前進(jìn)行改進(jìn)，以免埋下不安全因素。②共同操作的問(wèn)題：在教學(xué)中，學(xué)生習(xí)慣兩人同時(shí)共用一臺(tái)砂輪機(jī)進(jìn)行操作，這是一種嚴(yán)重的違章操作行為，應(yīng)嚴(yán)格禁止。③用力操作的問(wèn)題：在砂輪機(jī)的使用時(shí)，為求磨削的速度快，學(xué)生常用力過(guò)大過(guò)猛，這是一種極不安全的操作行為。這樣做很可能會(huì)造成砂輪的破碎，甚至是飛出傷人，也是一種應(yīng)禁止的行為。④正面操作的問(wèn)題：在開(kāi)機(jī)時(shí)和使用過(guò)程中，學(xué)生總是習(xí)慣正對(duì)著砂輪進(jìn)行操作，因?yàn)樵谶@個(gè)方向上能用上勁，但這種行為是砂輪機(jī)操作中應(yīng)特別禁止的行為。按操作規(guī)程，使用砂輪機(jī)磨削工件時(shí)，操作者應(yīng)站在砂輪的側(cè)面，不得在砂輪的正面進(jìn)行操作，以免砂輪出故障時(shí)，砂輪飛出或砂輪破碎飛出傷人。⑤側(cè)面磨削的問(wèn)題：教師在教學(xué)中常采用的均是徑向強(qiáng)度較大，軸向強(qiáng)度很小的砂輪，因此必須教導(dǎo)學(xué)生不得隨意使用砂輪的側(cè)面進(jìn)行刃磨，否則極易產(chǎn)生重大安全事故。

總之，車刀在機(jī)械加工實(shí)踐教學(xué)中的具體應(yīng)用能使學(xué)生更深刻地掌握刀具知識(shí)，更能鍛煉學(xué)生在實(shí)踐中的應(yīng)用能力，只有不斷加強(qiáng)理論與實(shí)踐的結(jié)合，才能培養(yǎng)出學(xué)生過(guò)硬的職業(yè)技能與良好的職業(yè)素養(yǎng)。

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