切屑評判法在中職車削加工中的應用

摘 要：本文闡述了切屑評判法的含義和作用以及它在實操教學中產生的效果，并結合筆者的教學實踐，對切屑評判法在車削實操教學中的應用進行了探討，以提高中職車工實操教學的實效。

關鍵詞：中職；車削加工；切屑評判法；實操教學

車削是指在車床上利用工件的旋轉運動和刀具的直線運動（或曲線運動）相配合切去工件上多余的材料，以達到圖樣要求的一種加工方法，是最重要的金屬切削加工之一。切屑是指車削時，工件每轉一轉，主刀刃相鄰兩位置間被切削下來的那一層金屬層，切屑伴隨著車床車削加工的開始而產生。合理選擇切削用量和刃磨好刀具是操作者在車削加工中的關鍵技術，切削用量是切削過程中的切削速度、進給量、切削深度的總稱。

一個有經驗的車工師傅走進車工實訓車間，能通過觀察切屑的形態來判斷操作者技能水平的高低。這其中有什么奧秘呢？筆者帶著這個疑問，研究了有關資料，結合多年的工作經驗，總結出用于實戰的切屑評判法，并廣泛用于實操教學。本文以數控專業的車削為例，分析切屑評判法的定義、作用和在實操教學中產生的效果。

一、切屑評判法的含義

在車削加工的實操課中，一般都選用45號鋼作為工件的材料，車刀選用硬質合金，車削時幾乎不使用切削液，這樣可以清晰地看到學生車削時落下的切屑的形狀和顏色，因為切屑形態受制于刀具各部位的幾何參數和切削用量的大小。換言之，切屑形態反映了當時或者之前的一些車削情況，是切削加工過程的記錄。切屑評判法就是通過對切屑形態的評估，來判斷切削用量、刀具參數、切削過程是否合理的方法。

切屑評判法對切屑的觀察、評價和判斷主要有三個方面的內容：一是切屑的顏色，它反映了切屑形成時的溫度，切削時的溫度越高顏色越深。二是切屑的橫截面積，金屬切削層的橫截面積由進給量和切削深度決定，這也決定了切屑的橫截面積，它反映了切削用量的大小。三是切屑的形狀，切削時切屑從刀面流出，它反映了刀具的幾何參數，刀具是影響切屑的形狀的最重要因素。

二、幾種典型切屑的寓意

刀具幾何外形和切削用量的不同，會產生不同的切屑，在中職車削實操教學中常出現以下形態的切屑。

（1）雜碎切屑。此類切屑形狀不統一，呈現針狀、片狀等不規則的小顆粒，顏色多數為黃白，切屑的橫截面積很小。這是由于切削用量太小、刀具可能存在磨損崩缺或操作者使用手動而造成。這說明操作者技能低下，是初學者特有的表現，學生應檢查車刀是否磨損，再重新選擇切削用量。

（2）帶狀切屑。它的內表面光滑，外表面毛茸，形狀像一條帶子連綿不斷，經常纏繞工件或刀具表面，且不易清除，不僅劃傷工件表面、損壞車床，而且極易傷人，顏色為黃藍，切屑的橫截面積偏小。這多是由于操作者使用自動走刀，刀具的幾何形狀和參數都比較簡單，沒有考慮斷屑處理，這表明操作者的技能水平有待提高。為避免安全事故發生，應在車刀上磨出斷屑槽或臺階，不要在車削中出現帶狀切屑。

（3）C形切屑，又稱弧形切屑。車削一般碳鋼、合金鋼工件時，若采用帶卷屑槽的車刀，則易形成C形切屑。切屑經卷屑槽流出后碰到車刀后面折斷，而且能定向落下，一般不易傷人，稱為“可接受”的良好屑形。如果操作者此時是在粗車，切屑的顏色為黃藍，切屑的橫截面積基本上達到車床允許的切削用量標準，說明操作者的車削加工正常合理。

（4）短螺旋切屑。此切屑形狀為螺旋形，經卷屑槽流出后靠自身重量甩斷，切屑不會出現飛濺現象。切削平靜穩定，精車時切屑的橫截面積較小，高速光刀時切屑為藍色，低速光刀時切屑為銀白色，如果操作者在精車時出現上述的短螺旋切屑，說明操作者正確選擇了切削用量和刀具的幾何參數。

三、切屑評判法在車削實操教學中的應用

（1）表現在對切削用量的判定。在車削實操課中，教師一般都根據工件材料、技術要求、刀具材料等因素來選擇切削用量，并以指導學生進行切削加工。但在車削過程中存在諸多因素的變化和不確定性，往往難以達到教師給出的切削用量。究竟選用怎樣的切削用量為之合理，筆者認為應用切屑評判法能有效解決這個難題。如在粗車時，切屑的橫截面達到要求，且顏色為黃色或淡藍色，表明切削用量合適；如果切屑發黑，切削時伴有火星，表明切削用量過大，切削速度太快；如果切屑為銀白色，表明切削用量過小。

（2）表現在對刀具幾何參數的判定。在實操課中，有的學生可能會進刀時不小心，把刀撞崩了，要去磨刀；有的切削速度太快，車刀磨損也快，也要磨刀。頻繁的磨刀，使車刀的角度、表面粗糙度、斷屑槽等都變了樣，引起切削力和工件表面的粗糙度值增大，引起切屑形狀和顏色的改變。但教師少，學生多，切削過程中刀具幾何參數究竟那些不合理，需要做怎樣的修磨，教師很難掌握。使用切屑判定法問題就簡單多了，如果學生車削時出現雜碎切屑或帶狀切屑應停機修磨車刀；如果是C型切屑或短螺旋狀的良好切屑，車削可繼續進行。切屑形態的改變說明刀具幾何參數已經改變，教師應提醒學生注意。

（3）表現在對切削過程的判定。當前許多被認可的教學方法，都非常注重過程，切削加工也是如此。如同樣完成了一個合格的工件，有的學生可能選擇了合理的切削用量，刀具僅有輕微的磨損，而且效率很高；有的學生可能會損壞了幾把車刀，而且雙手可能還被切屑刺傷、燙傷，因此，只看結果往往不能掌握學生的專業技能水平。而切屑評判法可以對操作者之前留下的切屑進行評判，很容易觀察到不同時間段出現的切屑是否良好，從而能較準確判定該學生的整個切削過程是否合理。

（4）表現在保護了師生和車床的安全。從普通車床的結構和操作者所處的位置可以看出，若切屑的斷屑處理的不好，不良切屑很容易傷害師生和車床的安全，主要表現為劃傷和燙傷，尤其是加工脆性材料產生的崩碎切屑極易傷害師生的眼睛。運用切屑評判法能幫助控制切屑的卷曲、流出和折斷，盡量避免不良切屑的產生。

四、運用切屑評判法的注意事項

（1）切屑評判法屬于輔助和參考的范疇。由于切屑形成的原因比較復雜，并受諸多因素的影響，落下的先后順序也不能有序排列，觀察分析的時間也很短。所以，切屑評判法不能精準判斷出切削用量和刀具參數的具體數據，只能為切削加工提供參考和幫助。此法可結合車床的震動和聲音一起考慮，靈活運用才能收到更好的效果。

（2）切屑評判法要結合實操現場的條件來判斷。在實操時，學生使用的車床、刀具和材料各不相同，操作者的加工目的也會不一樣，教師必須了解產生這些切屑的現場條件后，才能下評判結論。如在精車時，有時會采用低速光刀的切削方法，切屑會是銀白色而且細小。如果你用粗車的切屑要求來進行評判，那就脫離實際了。

五、切屑評判法的教學效果

（1）提高了教學質量和教學效率。使用切屑評判法解決了車削實操課中的許多難點，教師既可以快速點評某個學生車削時的優缺點，指出應注意的問題，也可以及時發現學生之前的車削過程是否合理，對學生的技能水平做到心中有數。在教師快速正確的指導下，學生思路清晰自信心增強，均能合理選擇切削用量和刀具的幾何參數，掌握了車削加工中的關鍵技術，實操教學的質量明顯提高。還有，使用切屑評判法有了評價車削加工的依據，不至于在實操中出現過多的考慮和爭論，提高了教學效率。

（2）提高了學生的專業技能水平。切屑評判法直觀、易懂，能幫助學生高質量、高效率地完成工件制作。學生在車削加工中運用此法，經過一段時間的實操練習，收到了立竿見影的效果。學生的車削技能水平明顯提高，在期末的車工實操考試中成績優良，有的學生還參加了省市舉行的普車、數車技能大賽，都取得良好的成績。學生還都參加了市里舉行的普車、數車職業技能鑒定考試，合格率達到95﹪以上。

（3）激發了學生主動學習的熱情。中職生普遍存在學習不主動的現象，但在使用切屑評判法之后，學生既要注意工件的尺寸，又要觀察切屑的形態，還從切屑的形態來驗證車削用量和刀具參數的合理性。學生獨立思考，互相討論的現象明顯增多，使用切屑評判法改變了許多學生的學習態度。有的學生還利用課余時間到圖書館查閱資料，學生主動學習的風氣日趨濃厚。

切屑評判法源于機床加工的實踐。常規的車削加工注重切削用量、刀具和工件的質量，對于加工過程和產生的切屑關注較少，特別是利用切屑的形態來評判整個切削過程是否合理極少提及。切屑評判法主要是針對中職學校的初學者，實踐表明效果良好。切屑評判法不僅僅局限于車削加工，對于銑削、鉆削、刨削等機床加工同樣適用，它彌補了常規教學方法中的不足，增加了評價教學效果的內容，為提高數控專業的實操教學效果產生了積極作用。

（作者單位：清遠市職業技術學校）

參考文獻：

[1]王公安.車工工藝學（第四版）[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2005.

[2]王誠，李義晚.機械制造工藝基礎[M].合肥：合肥工業大學出版社，2008.

[3]吳林禪.金屬切削原理與刀具[M].北京：機械工業出版社，1999.

[4]曾益民，藍日采.機械加工與實訓[M].北京：電子工業出版社，2010.

責任編輯 何麗華