基于典型軸類裝配件加工技術提高機電類專業學生職業能力的研究

傅祖發

（福建林業職業技術學院，福建 南平353000）

0 引言

隨著社會的不斷發展，數控設備在企業使用率也不斷增加[1]。數控機床作為一種操作性較強的自動控制裝備，對于動手能力要求較高職機電類的學生，掌握數控車床就尤為重要。如今高職學生拿到機械圖紙時，往往無從下手。教師需要教會學生對零件進行工藝分析，設備選用，制定零件加工工序，模擬仿真，首件試切等。本文以企業典型軸類裝配件載體，通過軸類零件的技術分析，對現在設備的進行選擇，充分考慮加工工序、裝夾方式、加工用量等。通過CAD 軟件對客戶的要求進行數字建模、斯沃仿真軟件進行加工程序的檢驗，達到不斷優化程序，減小成本，從而達到企業生產目的。高職機電類學生通過學習典型零件加工，對熟練掌握數控操作技能具有重要意義，為進入企業高級技能人才提供堅實的技能保障。

1 教學改革思路

教師以企業典型軸類裝配件為載體，在軸類零件選擇上，包含了掌握螺紋、錐度、端面等加工常用指令。在理實一體化車間中，教師前半部分時間集中給學生分析圖紙中需要加工零件技術參數，并講解其加工指令及操作注意事項。后半時間學生通過老師的講解，獨立編寫其程序，將程序輸入仿真軟件驗證程序的合理性。程序完善后，學生進入真實機床中加工出合格產品。教師通過邊講解邊實操方式，課堂上學生氣氛更加活躍，進一步提高學生的動手能力，激發機電類學生學習數控積極性，學生的職業能力也得到極大提高。

2 教學改革實施

2.1 軸類零件技術分析，提高讀圖水平

教師通過對圖1 的分析：該零件是典型的軸類零件，需加工外螺紋、外錐度、圓柱表面、內錐度、過渡圓弧。外螺紋為細牙螺紋，有較高的公差等級要求公差為0.02 mm。另查表得知：自由線性尺寸大于6～30 的尺寸公差是±0.1 mm，大于30 ～120 mm 的為±0.15 mm。倒圓角和倒斜角的公差數值大于6 ～30 mm 為±1 mm，M26×2 螺紋直徑為26 mm，選用的是Φ50*100 毛坯的45#鋼。在加工R10 mm 圓弧上，需分次進行加工，加工圓弧結合處，最好是超過分界點0.5 mm 左右，在加工圓弧時應給進行準確設置刀具的補償值。對于學生而言需要學會查加工技術參數表，毛坯選擇，提高讀圖能力等。

圖1 配合軸加工零件圖

2.2 配合套類零件技術分析，拓展讀圖能力

圖2 所示，該零件是典型的套類零件，該配合套類零件由圓端面、錐度、圓弧、內螺紋、內孔、中心孔等組成，其中內孔尺寸公差要求較高，要求學生操作機床技術水平較好。內螺紋為細牙螺紋，有較高的公差等級要求，公差為0.03 mm。另查表得知：自由線性尺寸大于6 ～30 的尺寸公差是±0.1 mm，大于30 ～120 的為±0.15 mm；倒圓角和倒斜角公差數值大于6～30 為±1mm。M26×2 螺紋直徑為Φ26 mm。選擇Φ50*60 毛坯的45#鋼。考慮到裝配的問題，該零件是套類零件孔尺寸只許小不許大。由零件圖紙分析，編程加工都以圖紙上軸中心線與右端表面的交點處為零點。通過分析，學生需要學會內孔，原點選擇，內螺紋加工等目的。

圖2 配合套加工零件圖

3 設備的選用，加強對設備的認識

教師通過工藝分析，結合實驗室現有設備，選擇CK6150 型號機床。該型號機床通用性較強，企業中使用較為廣泛，配備4 工位刀塔，適合于加工常用軸類裝配工件，具有刀具誤差補償功能[2]。本機床X 軸260 mm，Z 軸750 mm，軸類零件毛坯Φ50*100，套類零件毛坯Φ50*60，不超過其加工的最大尺寸。加工裝配件需主軸最大800 r/min，進給120 mm/min，加工精度0.001 mm，該型號的數控參數滿足上述裝配件加工精度。因此，綜合考慮選擇其型號機床合適。通過設備的選用，學生對該型號的設備的技術參數更加了解，加強對設備的認識，然而達到精度更高的產品的目的。

4 零件加工工序，分析提升職業能力

4.1 軸類零件加工工序分析，建立工序的概念

教師通過對學生分析軸類零件圖后，將工件加工原點定在零件右端面的中心點，工件放入三爪卡盤裝中夾緊工件。零件的加工需要90°外圓粗、精車刀、機夾切槽刀、機夾外螺紋車刀。在這個零件的加工前，應重點考慮零件尺寸和形位公差，并選擇加工順序，具體步驟如下。

用G71 指令對坯料4 次循環精加工，接近尺寸要求時采用精加工，保證φ30 mm、φ38 mm、φ42 mm、φ48 mm、R8 mm、R10 mm 尺寸至圖紙要求。分別用切槽刀切出4 mm、4.5 mm 槽，至尺寸要求。用外螺紋車刀進行螺紋加工M26 螺紋，至圖樣要求，左端面具體加工參數見表1。調頭墊銅皮加持φ30 mm 外圓表面，伸出卡盤端面62 mm，保證總長尺寸至公差要求。用外圓車刀，采用G71 對零件右端進行輪廓循環粗、精加工，保證φ32 mm、φ42 mm 尺寸至圖紙要求。具體加工參數見表2。通過工序分析，學生對自己所加工的軸類零件工序有更清晰思路，學會了寫工序卡，建立起了工序概念，為加出精度更高的產品，提供了重要技術保障。

4.2 配合套零件加工工序分析，加深對工藝流程的理解

教師通過對學生配合套零件圖分析后，確定零件是套類復合零件，零件在加工后需要保證同軸度形位公差。將工件加工原點定在零件左端面的中心點，工件放入三爪卡盤裝中夾緊工件。零件的加工需要90°外圓粗、精，共用車刀、機夾切槽刀、φ20 mm 麻花鉆、機夾內鏜孔車刀、機夾內螺紋車刀，并選擇加工順序，具體步驟如下。

用φ20 mm 麻花鉆鉆通孔、手動平端面。用外圓車刀，采用G71 對配合套零件輪廓循環粗加工，接近尺寸要求時精加工，保證φ48 mm、R23 mm、R2 mm、R10 mm 尺寸至圖紙要求。用鏜孔車刀，輪廓循環加工φ30 mm，φ26 mm 孔。用內螺紋車刀進行螺紋加工至圖樣要求，套類零件左端面具體如表3 所示。將零件調頭墊銅皮加持φ48 mm 外圓表面，伸出卡盤端面20 mm，保證總長尺寸至公差要求。用外圓車刀，采用G71 對零件進行輪廓循環加工，保證φ48 mm 尺寸至圖紙要求。用切槽刀切出3.5 mm，4.5 mm 兩槽，至尺寸公差要求。套類零件右端面如表4 所示。通過配合套工序分析，學生對鏜孔、內螺紋的加工、內循環等工序認識，加深對工藝流程的理解。

表3 套類零件左端面

表4 套類零件右端面

5 程序檢驗，培養認真嚴謹細致的工作作風

學生在編寫程序時，為程序檢驗的正確性，防止損壞數控機床，達到工序的優化。通過斯沃軟件的模擬仿真，對數控加工建立感性認識，使學習效率達到快速提升目的，有效解決了因學生較多數控設備數量不足，驗證工藝的合理性，編寫程序的正確性都有重要意義[3]。學生將編寫完的程序輸入軟件，進行模擬加工，將機床回原點，采用模擬對刀，刀具補償后，生成模擬仿真圖，零件仿真效果圖如圖3。分析模擬加工的走刀路徑后，檢驗加工圖中合理性，優化程序，達到程序檢驗的目的。通過斯沃仿真過程，將學生所寫程序進行檢驗，培養認真嚴謹細致的工作作風。

圖3 零件仿真效果圖

6 首件試切，學會分析問題解決問題的方法

教師給學生試測試運行選擇在計算機仿真系統來執行，也可以被顯示在CNC 機器上時在動態仿真與刀具路徑的功能。這里所用的方法被輸入到數值控制裝置對應于在CRT 模式中，模擬處理運行的顯示路徑，該程序可以檢查正確的語法[4]。如果走刀路線無發生相關的干涉和碰撞，所選擇的工具及進退刀方式是合理的。如有語法和計算錯誤，運行中自動顯示出錯報警并相應修改。首件試切過程，采用逐段程序運行加工的方法驗證，但需要注意的是，對于多次加工進給指令，需運行完一個周期才能停下，如加工螺紋切削時，由于螺紋切削指令需多次進給循環切削，運行完整一次進刀量才能停下，若強行停止，螺紋刀尖會停在工件中引起扎刀現象[5]。因此，學生要認真檢查程序，當發現程序有錯誤時，分析程序錯誤產生的原因，修改其程序，直至加工出企業生產要求零件。通過不斷修正首件試切效果如圖4 所示。通過首件加工效果，學生遇到加工問題時，學會了分析問題，并找到誤差解決問題的方法。

圖4 首件試切效果

7 教學改革效果

學生通過學習典型裝配零部件加工后，絕大多數學生都能加工出滿足圖紙要求的產品。學生對掌握數控設備加工技能積極性也得到提高，教師也樂于教學。同時，學生對課本學習的加工精度要求有更深刻的認識，加工出的產品精度明顯改善，教學效果顯著。

8 結束語

總之，高職機電類學生通過對零件圖的工藝分析、設備選用、程序編寫、模擬仿真和首件試切等一系列過程學習，提高了數控車床在典型零件加工圓柱、圓錐、圓弧、螺紋、內孔、中心孔方面的加工精度，同時零件的加工、裝配精度和生產效率都得到了極大的提高，滿足了高職學生的學習與生產需求，為今后學生進入企業工作提供極大的技術保障。