數控雕刻錐刀的刃磨實訓教學探究

【摘 要】在數控雕刻實訓中，用合金棒料磨制錐刀是實訓的重要內容。設置不同實訓任務，分組教學，充分利用現有的資源，以20度錐度刀雕刻銅質校徽為例，用教學做一體化的方式抓好錐度刀的開半、錐角和后角的刃磨以及錐刀的檢測。

【關鍵詞】數控雕刻 錐刀 刃磨 實訓教學

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2015）09-0064-02

數控雕刻技術是計算機輔助設計和加工、計算機數控技術、高速銑削技術以及廣告業的藝術設計和造型技術的綜合，使得計算機數控雕刻成為一門獨特的專業技術。雕刻應用在精密小型模具、微型復雜結構、文字圖案雕刻等加工領域，采用小直徑刀具高速微量切削技術，由于刀具及其切削參數的縮小，使其面臨各種微觀尺度效應導致的有別于傳統切削的特殊現象，如刀具破損、去除率低、表面粗糙、難消除毛刺。所以刀具刃磨的好壞直接關系到所加工零件的質量。學生在雕刻實訓中，每個實訓項目都要使用不同的刀具，在精雕細刻的加工中錐度刀使用頻率最高，因為成型刀成本較高，為了節約實訓耗材，提高學生適應真實加工環境的能力，使用合金棒料磨制刀具成了實訓首要解決的問題。在實訓教學中講解好刀具刃磨，應做到以下幾點：

一 情景教學提高學生對刀具刃磨重要性的認識

數控雕刻實訓主要包括零件造型及加工工藝、刃磨刀具、數控雕刻機的操作三個方面的內容。在每個實訓項目中刀具刃磨貫穿始終，是學生需要掌握的一項基本技能。但是利用萬能磨刀機磨制刀具需要學生掌握磨刀機的使用方法以及磨制刀具的結構和角度，對學生來說難度較大。如何能調動學生對刀具刃磨實訓的積極性，克服其怕苦畏難的心理，關鍵是要讓學生認識到刀具刃磨的重要性。那么怎么樣可以做到這一點，就必須讓學生全面了解雕刻加工的內容，并強調刀具刃磨在數控雕刻中的地位。首先用多媒體展示各種精美的雕刻產品，激發學生學習興趣，然后帶領學生參觀加工車間，讓學生自主探索一件合格產品從設計到雕刻完成的整個過程，啟發學生思考好的作品需要合格的刀具來完成。為了讓學生加深印象，教師特意在實訓車間用學生磨制的結構和角度不合格的刀具雕刻，結果是機器噪音大、工件表面有毛刺，易斷刀崩刃且工作效率低。通過觀察讓學生自己意識到刀具刃磨的重要性。

二 任務驅動，分組教學，合理利用資源

由于實訓設備萬能磨刀機數量有限，根據本校實際情況將刀具刃磨與數控雕刻機的操作合理結合，學生可以檢驗自己磨好刀具的使用情況，提高學習熱情。為了分解學生實訓一機對多人的壓力，改變多人等待一個工位而不能實訓的窘境，在項目的引領下將實訓內容分成四個任務，將學生分為4個小組，交替練習4個不同的實訓任務。以加工校徽為例闡述任務驅動分組教學的模式：第一小組由有一定加工基礎會使用JDPaint軟件的學生組成，完成第一個實訓任務分析校徽造型，確定加工工藝；第二小組觀察各種類型的雕刻刀具，根據加工校徽的工藝要求，選出相應的雕刻刀；第三小組認識磨刀機，并在老師指導下學習如何磨刀；第四小組練習操作雕刻機。實訓指導教師則將注意力放在指導機床操作和刀具學習組上。四組成員完成各自任務后再輪換崗位，這樣就可保證實訓過程中每個人都有事做，而不至于在等待中將時間白白浪費，讓實訓效果大為提高。

三 抓好錐度刀的刃磨指導

在磨刀之前，要強調文明生產和安全操作規程，面對高速運轉的砂輪，稍不小心就會發生傷手事故，所以操作者必須掌握好磨刀機的性能，細心操作。錐度刀的刃磨是其他雕刻刀具刃磨的基礎，讓學生掌握20度錐度刀的磨制可以起到舉一反三的效果。在實訓教學中，采用教學做一體化方法，加強基本概念的理解，掌握磨刀先后順序，先開半，再根據錐角和后角轉動磨刀機的分度盤，把多余材料磨掉，最后點尖，用顯微鏡檢測底直徑是否符合要求。

1.基本概念的理解

開半是錐刀磨制過程中的專有名詞，是指將刀坯端部磨掉約一半材料的過程。開半值的大小是指留下材料的厚度（余留值）。它是決定刀具鋒利和強度的關鍵因素，在有效的范圍內，開半值越大刀具強度越好，鋒利程度則越弱。教會學生根據雕刻材料切削性能和磨制刀具的底刃直徑通過相關表格查到開半值的大小。另外，為了增加刀具的整體強度，開半徑的棒料長度在滿足雕刻深度的基礎上要盡量短一些。用實物教學法使學生熟悉錐度刀的幾何參數如三面、兩刃、四角度，即前刀面、后刀面、副后刀面，主切削刃、副切削刃，半錐角、后角、副后角、副刃后角，這些結構和角度各有各的功用，選擇范圍和選擇方法。例如錐角決定加工產品的側面角度，也影響刀具的強度和雕刻區域邊角的清晰度；錐角的選擇首先是以產品對側邊角度的加工要求為前提，其次是考慮刀具的強度和加工清晰度。

2.錐刀磨制中要注意的問題

以加工項目銅質校徽為例分析，需要用直徑3.175的合金棒料磨制錐角為20度、后角為30度、底直徑為0.5毫米的錐度刀。首先教會學生查表得到開半尺寸為1.63毫米，開半完成后轉動磨刀機底部的分度盤，旋轉角度為8.69度，磨刀機手柄旋轉90度讓開半面朝上再順時針轉30度后角。在長期的實踐教學中，學生在磨刀過程中常出的問題有：千分尺測量部位、測量方法不對；讀數錯誤；半徑開短、開長；半徑開厚、開薄；開半時間太長，刀尖發紅后刀面不光滑以及側刃損傷等。所以在實訓教學中要特別注意以下兩個問題的教學。

第一，開半尺寸的磨制注意事項：校正磨刀機“0”位是否準確，是否需要補正值；磨刀過程不要進給量太大和用力過猛，以刀坯不發紅、砂輪不掉速、反復多次為原則；每次測量前要保持無進給量，反復推磨2～3次，保證開半面光滑和測量準確；接近開半值不要將進給量一次推到位，應該分為2～3次，反復測量，保證開半面端部有2～3毫米長的一段平整面，便于千分尺能夠具有測量的位置。

第二，錐角和后角的磨制注意事項：兩次轉動分度盤的角度必須正確，不能用估值。磨制完成后利用測量刀具角度的量塊進行對比測量；磨好后，必須保證側刃今后使用的加工刃長為一條直線。如果砂輪不平整，利用砂輪面磨制錐角的側刃形狀與砂輪截面的形狀相吻合，側刃是一條弧線。這時，為了保證錐角準確可以利用刀具實際使用的刃長部分超出砂輪內側邊緣來實現；最后保持微量進給、均勻去料的方法進行一次精修，以保證側刃的鋒利和后角面的光滑；

3.錐刀的檢測

評價一把錐刀好不好，主要看它的錐度及底刃，錐度通過在磨制刀具時認真控制磨刀機的轉臺刻度來保證，對于加工同一批工件，我們先統一進行開半徑，再統一磨制錐角，保證粗加工和精加工銜接時側邊余量比較均勻。對于刀具的底直徑實際測量中通過40倍讀數顯微鏡觀測。這要求學生在練習時不斷地檢測，及時糾正刃磨角度。注意點尖時副刃后角不能點反或者明顯偏大，通過目測刀刃應該是一條直線，刃口無崩刃和缺口現象，刀面應該是光滑、無重疊面的現象，讓學生養成一絲不茍的工作態度。

四 結束語

總之，在數控雕刻錐度刀的刃磨實訓教學中，指導教師應儲備豐富的工程實例，精心設計實訓項目，激發學生興趣，更快更好地達到實訓目的，以適應社會對數控高級技術工人的要求。

參考文獻

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〔責任編輯：林勁〕