高職院校機(jī)加工刀具替代性裝置的改進(jìn)設(shè)計(jì)

王慧 郝慧芬

摘 要：改進(jìn)設(shè)計(jì)一套機(jī)加工刀具替代裝置，選用白條鋼作為刀具材料，該裝置可有效減少機(jī)加工教學(xué)環(huán)節(jié)中，刀具損耗帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，還可以鍛煉學(xué)生的磨刀技能，使學(xué)院教學(xué)資源得到合理利用。

關(guān)鍵詞：刀具替代裝置；教學(xué)資源；白條鋼

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.185

1 引言

金屬切削刀具是切削加工的重要工具。長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐表明，刀具是影響切削加工生產(chǎn)率、加工質(zhì)量與成本的重要因素，特別是在現(xiàn)代制造技術(shù)中，刀具的性能對(duì)機(jī)床性能的發(fā)揮更具有決定性作用。學(xué)生在進(jìn)行機(jī)加工實(shí)訓(xùn)時(shí)，由于初次使用機(jī)床，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)操作失誤、進(jìn)給量選擇不合理而打刀，這導(dǎo)致實(shí)訓(xùn)老師在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中傾向于選擇硬度高、安裝方便、使用方便、價(jià)錢(qián)昂貴的成型硬質(zhì)合金刀具。隨著學(xué)生數(shù)量的逐年增加，若高職院校的機(jī)加工實(shí)訓(xùn)都選擇硬質(zhì)合金刀的話，學(xué)生的實(shí)訓(xùn)成本將很高。其實(shí)在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中根據(jù)加工材料，采用廉價(jià)的焊片刀就能滿足實(shí)訓(xùn)任務(wù)，但由于焊片刀的硬度不是很高，刀刃容易損壞，需要對(duì)刀刃進(jìn)行打磨，增加了實(shí)訓(xùn)老師的任務(wù)量，使得焊片刀在實(shí)訓(xùn)中不能廣泛使用。針對(duì)這一現(xiàn)象，基于教學(xué)資源的合理應(yīng)用，本文將在焊片刀的基礎(chǔ)上完成機(jī)床刀具替代性研究與設(shè)計(jì)。

2 機(jī)床刀具代替性裝置的研究與設(shè)計(jì)

2.1 刀具材料的選擇

當(dāng)前使用的刀具材料分為四大類(lèi)：工具鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷、超硬刀具材料。目前，機(jī)械加工中使用最多的是高速鋼和硬質(zhì)合金。這兩種材質(zhì)的刀具耐熱性好，切削效率高，抗彎強(qiáng)度高，焊接與刃磨性好。

現(xiàn)在，《數(shù)控加工》、《機(jī)加工實(shí)訓(xùn)》、《數(shù)控編程》等普車(chē)、數(shù)控車(chē)加工類(lèi)課程是高職院校機(jī)電類(lèi)、數(shù)控類(lèi)專(zhuān)業(yè)都開(kāi)設(shè)的，機(jī)加工已成為學(xué)生必須要掌握的一項(xiàng)基本技能。學(xué)生在進(jìn)行機(jī)加工實(shí)訓(xùn)時(shí)，會(huì)傾向于選擇硬質(zhì)合金刀具，這種刀具加工速度快、加工質(zhì)量高、但是價(jià)錢(qián)昂貴。由于學(xué)生初學(xué)機(jī)加工，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)操作失誤、進(jìn)給量選擇不合理而出現(xiàn)打刀，打刀之后，刀頭損壞，這把刀就不能再使用了。因此，高職院校機(jī)加工實(shí)訓(xùn)更傾向于采用焊片刀，焊片刀的柄部及本體采用廉價(jià)的碳素工具剛或白條剛，刃部上面有高速鋼涂層。焊片刀的性能也很好，由于硬度不是很高，刀刃容易損壞，但是焊片刀刀刃損壞后可以進(jìn)行打磨繼續(xù)使用。

2.2 刀架的選擇與改進(jìn)

目前，市場(chǎng)上使用的車(chē)刀架有白鋼車(chē)刀架、V型車(chē)刀架、數(shù)控車(chē)床刀架、切刀盒等。如圖所示：

圖1適用于普通車(chē)床；圖2為ISCAR刀架，用在銑床上安裝刀片，常用于左旋或右旋車(chē)削，刀片更換需要使用取出器；圖3為白鋼切刀盒，刀盒整體為黑色，材質(zhì)為合金工具鋼。這幾種刀架的高度在21mm--35mm之間，可裝厚度2mm--6mm、寬度20mm、25mm的任意刀片。這些市場(chǎng)上購(gòu)買(mǎi)的刀架只是針對(duì)固定機(jī)床的，改動(dòng)、使用范圍較小。

因此，設(shè)計(jì)改進(jìn)了一種針對(duì)本院實(shí)訓(xùn)設(shè)備的車(chē)床刀架，如圖5所示，該刀架的組成部分如圖6所示，從上至下依次是墊片、白鋼刀、墊片、刀槽，墊片、白鋼刀、墊片、刀槽，根據(jù)白鋼刀的厚度可適當(dāng)調(diào)整墊片的厚度，在刀槽組裝完成后便可以安裝到普通車(chē)床最常使用的四工位刀架上，進(jìn)行加工。

圖7為設(shè)計(jì)改進(jìn)的刀架在車(chē)床四工位刀架上的安裝圖，根據(jù)工件的位置，調(diào)整刀架的位置，利用緊固螺釘進(jìn)行固定安裝。圖8為安裝好的刀架在進(jìn)行車(chē)削外圓。設(shè)計(jì)改進(jìn)后的刀架，制作安裝方便，使用的材料是性?xún)r(jià)比較高的白條鋼，更適用于高職院校學(xué)生實(shí)訓(xùn)使用。

3 教學(xué)資源的整合

現(xiàn)在，鉗工實(shí)訓(xùn)是一門(mén)實(shí)踐基礎(chǔ)課。鉗工實(shí)訓(xùn)，首先要正確的握銼刀，銼削平面時(shí)保持銼刀的平直運(yùn)動(dòng)是銼削的關(guān)鍵，銼削力有水平推力和垂直壓力兩種。銼刀推進(jìn)時(shí)，前手壓力逐漸減小后手壓力大則后小，銼刀推到中間位置時(shí)，兩手壓相同，繼續(xù)推進(jìn)銼刀時(shí)，前手壓力逐漸減小后壓力加大。銼刀返回時(shí)不施加壓力。

教學(xué)資源整合的理念就是將鉗工實(shí)訓(xùn)的打磨技能穿插到機(jī)加工實(shí)訓(xùn)中。由于學(xué)生經(jīng)驗(yàn)不足，機(jī)加工實(shí)訓(xùn)時(shí)讓學(xué)生使用刀具材料為白條鋼的焊片刀，這樣在刀刃損壞時(shí)可以進(jìn)行再次打磨使用，讓學(xué)生通過(guò)打磨白條鋼刀刃來(lái)加強(qiáng)鉗工實(shí)訓(xùn)的打磨技能。這樣。學(xué)生學(xué)到的打磨技能便可以進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用。繼而實(shí)現(xiàn)了兩門(mén)課程的教學(xué)資源整合。

4 結(jié)論

學(xué)生在機(jī)加工實(shí)訓(xùn)操作時(shí)頻繁打刀，以及刀具的日常磨損，增加了我院機(jī)加工教學(xué)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。這套機(jī)床刀具裝置采用了價(jià)格便宜的材料---白條鋼，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、通用性強(qiáng)，可以替代目前高價(jià)購(gòu)置的成型刀具，有效的減少了教學(xué)資源損耗帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失，對(duì)實(shí)訓(xùn)中心機(jī)加工實(shí)訓(xùn)室設(shè)備的綜合利用有著重要的意義。另外，白條鋼刀具在使用一定時(shí)間后，需要對(duì)刀頭進(jìn)行重新打磨，這樣還可以加強(qiáng)練習(xí)學(xué)生磨刀的技能。

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鄂爾多斯職業(yè)學(xué)院科研基金項(xiàng)目（EJY1401）

作者簡(jiǎn)介：王慧（1985-），女，內(nèi)蒙古人，碩士研究生，講師，主要從事機(jī)電裝備、數(shù)控銑加工方面的研究。