王強(qiáng)

【摘 要】分析在銑工實(shí)訓(xùn)中采用“四步一體”教學(xué)法的必要性，如何實(shí)施“四步一體”教學(xué)法，從刀具的選擇、工件的安裝、銑削用量的選擇和測(cè)量方法等方面進(jìn)行詳細(xì)闡述。

【關(guān)鍵詞】四步一體 銑工實(shí)訓(xùn) 實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革

中圖分類(lèi)號(hào)：G4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2014.08.171

銑工實(shí)訓(xùn)是專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)，融理論于實(shí)踐之中的一門(mén)技術(shù)性課程。同時(shí)它在高職教育中是數(shù)控銑床、加工中心的基礎(chǔ)課程，因其加工內(nèi)容多，技術(shù)性強(qiáng)，很難在較短時(shí)間內(nèi)掌握其加工技術(shù)，以及達(dá)到相應(yīng)技能水平。筆者在從事銑工生產(chǎn)實(shí)習(xí)工作中對(duì)銑工實(shí)訓(xùn)教學(xué)進(jìn)行探索，根據(jù)社會(huì)需求和職業(yè)教育的特點(diǎn)總結(jié)出一套教學(xué)方法，對(duì)銑工實(shí)訓(xùn)實(shí)施教學(xué)改革。讓學(xué)生在較短的時(shí)間內(nèi)掌握銑床加工的基本技能，提高學(xué)生的實(shí)踐能力，以適應(yīng)社會(huì)對(duì)應(yīng)用型技能人才的要求。

一、何為銑削加工“四步一體”

銑削加工屬于冷加工，它是使用機(jī)床通過(guò)旋轉(zhuǎn)的多刃刀具對(duì)機(jī)械零件進(jìn)行直接的切削加工，使零件達(dá)到圖紙要求的表面粗糙度、形位精度和尺寸精度。這就要求我們要有相應(yīng)的方法去實(shí)現(xiàn)：工件切削要迅速、準(zhǔn)確， 必須正確選擇刀具的材料且須具備合理的幾何角度；工件的形位精度要求， 毛坯必須通過(guò)正確的安裝定位給予保證；工件的表面粗糙度要求，就要合理選擇銑削用量；工件的尺寸精度要求，還要通過(guò)反復(fù)的檢測(cè)，正確的測(cè)量值才能指導(dǎo)進(jìn)刀精度，達(dá)到要求。因此要迅速的加工出一個(gè)合格的產(chǎn)品零件就必須掌握好以下幾步工位，1.刀具的選擇2.工件的安裝3.選擇合理的銑削用量4.精確的測(cè)量。這四步工位各具有自己的特點(diǎn)，但相互之間又緊密聯(lián)系，所以，實(shí)際上它們是一個(gè)統(tǒng)一體。稱(chēng)為銑削加工“四步一體”。

二、怎樣進(jìn)行“四步一體”教學(xué)

“四步一體”是指集刀具選擇、工件裝夾、銑削用量選擇、測(cè)量于一體的切削加工。由于各工位之間具有獨(dú)立性，又具有相互的聯(lián)系性，所以，在教學(xué)中應(yīng)按工位先后，根據(jù)各工位不同的特點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)。

（一）刀具的選擇

切削加工中，刀具至關(guān)重要。好的刀具可以提高加工效率，提高工件的加工表面質(zhì)量。由于銑刀的種類(lèi)內(nèi)繁多，常見(jiàn)的有：面銑刀、立銑刀、鍵槽銑刀、角度刀、T型刀、球頭銑刀、三面刃銑刀、鋸片銑刀以及加工特殊表面的成型銑刀等，其絕大部分屬于成形刀，是由刀具廠制作好的標(biāo)準(zhǔn)刀具，因此在刀具的使用上“選”刀又尤為重要。銑刀的選擇主要有兩個(gè)方面：一是按照其加工的材料選擇，二是按照其加工用途選擇。刀具材料必須具備以下的基本性能：高硬度、耐磨性好、熱硬性好、足夠的強(qiáng)度和韌性、良好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性。其次還要需要了解常用的刀具材料，作為普通機(jī)床所使用的刀具材料最常用的主要是硬質(zhì)合金和高速鋼。普通高速鋼熱處理后硬度為HRC62～66，抗彎強(qiáng)度約3430MPa，可耐600oC左右的高溫。高速鋼刀具制造簡(jiǎn)單，且韌性較好，能承受較大的沖擊力；但硬度、耐熱性、耐磨性較差。高速鋼可用于加工有色金屬、鑄鐵、碳鋼、合金鋼等材料。但高速鋼的耐熱性較差，因此不宜用于高速切削，在普通機(jī)加工中適合加工普通鋼材。常用的牌號(hào)有W18Cr4V、W9Cr4V。硬質(zhì)合金的硬度很高可達(dá)HRC70～75能耐800～1000°C的高溫。所以硬質(zhì)合金的切削速度為高速鋼的4～10倍，可用來(lái)加工工具鋼及高速鋼不能加工的材料（如淬火鋼、經(jīng)退火后的高速鋼）。由于其紅硬性較高，故在生產(chǎn)上大量應(yīng)用，使生產(chǎn)率大大提高。但硬質(zhì)合金的抗彎強(qiáng)度較低、常溫時(shí)脆性大、怕沖擊和振動(dòng)，不易制成刃形復(fù)雜的刀具。硬質(zhì)合金按其成分不同，主要有鎢鈷合金和鎢鈦鈷合金兩大類(lèi)：其中鎢鈷類(lèi)適于加工鑄鐵和有色金屬等脆性材料，通常YG8用于粗加工，YG6用于半精加工，YG3用于精加工；鎢鈦鈷類(lèi)適于加工鋼類(lèi)和韌性較好的塑性材料，通常YT5用于粗加工，YT15用于半精加工和精加工，YT30用于精加工。為了滿(mǎn)足不同形面加工的需要，銑刀的種類(lèi)很多，按照其加工用途可分為兩大種類(lèi)：（1）帶柄銑刀，又分為兩種：直柄銑刀——它相當(dāng)于一把帶柄的圓柱銑刀，主要切削刃均勻分布在圓周上擔(dān)任主要切削作用，而端面刃則起修光的作用。利用這種銑刀加工開(kāi)口槽、半封閉槽、封閉槽等。錐柄銑刀——為了增強(qiáng)剛性，把刀桿制成錐柄。其刀刃結(jié)構(gòu)和直柄銑刀相同?？捎脕?lái)加工溝槽、階臺(tái)、小平面等。（2）有孔銑刀，分為：圓盤(pán)銑刀（又稱(chēng)三面刃銑刀），它的直徑大小不一，圓周和側(cè)面均有刀刃故稱(chēng)三面刃銑刀?？捎脕?lái)加工溝槽、階臺(tái)等；鋸片銑刀，它的直徑大而厚度較小，一般厚度小于5mm以下，圓周側(cè)面無(wú)刀口，只用于加工寬度很小的槽和割斷分節(jié)工件；圓柱銑刀，主要用來(lái)加工平面。在臥式銑床上安裝使用。它的切削，主要是用圓周刀刃擔(dān)任主要切削，刀齒做成螺旋形；端面銑刀，這種銑刀在臥式銑床或立式銑床上均可使用。它主要以排列在刀體端面上的刀刃（常用硬質(zhì)合金）進(jìn)行切削，這種銑刀刀桿部分很短，故常用于高速切削，獲得較好的表面粗糙度，生產(chǎn)效率高；成形銑刀，主要用來(lái)加工成形面。其切削刃是一條曲線，形狀與加工表面對(duì)應(yīng)。通過(guò)對(duì)刀具選擇的介紹，可使學(xué)生在原有對(duì)刀具使用的基礎(chǔ)上，綜合和加深理解刀具材料和形狀對(duì)于切削過(guò)程的實(shí)質(zhì)、作用和意義，更合理的選擇好刀具，使加工順利。

（二）工件的安裝

工件（毛坯）從定位到夾緊的全過(guò)程，稱(chēng)為裝夾。既是切削加工前的必要措施，又是工件定位的必然結(jié)果。工件裝夾情況的好壞，將直接影響工件的加工精度。銑床夾具按使用范圍，可分為三大類(lèi)：通用夾具、專(zhuān)用夾具、組合夾具。在裝夾中應(yīng)根據(jù)工件的大小和幾何形狀來(lái)選擇使用何種夾具。其主要方法有以下幾種：1.將工件（主要使用螺釘、螺母、壓板等）直接裝夾在工作臺(tái)面。2.用通用夾具（如角鐵、v形塊、機(jī)用平口鉗、分度頭等其他銑床附件）裝夾工件。3.用專(zhuān)用夾具裝夾工件。4.用組合夾具裝夾工件。由于在實(shí)訓(xùn)中加工的工件形狀相對(duì)簡(jiǎn)單且較典型，可將工件裝夾歸納為三種方式的裝夾：一是針對(duì)小型工件的裝夾，可以直接采用通用夾具進(jìn)行裝夾。比如：加工小型相互平行、垂直的矩形工件，可選用機(jī)用平口鉗裝夾。加工以外圓柱面定位的工件，可選用V形塊定位，然后用機(jī)用平口鉗或壓板將工件夾緊。二是針對(duì)較大型且較薄的工件的裝夾，可使用螺釘、螺母、壓板、對(duì)工件進(jìn)行直接裝夾。比如：在較大模板上鏜孔或鉆孔。三是針對(duì)等分類(lèi)、盤(pán)形類(lèi)、短軸類(lèi)的工件，可選用分度頭、三爪自定心卡盤(pán)和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)裝夾。比如：在分度頭上加工齒輪、花鍵軸。在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)加工離合器等。除此之外，更要根據(jù)工件的形位公差要求來(lái)選定基準(zhǔn)定位。通過(guò)對(duì)工件的安裝教學(xué)，使學(xué)生了解了銑床夾具的分類(lèi)，明確工件形狀特點(diǎn)與裝夾的關(guān)系，同時(shí)進(jìn)一步理解定位的規(guī)則，正確選用定位和夾緊元件，從而使工件在裝夾中合理選擇基準(zhǔn)定位，保證工件的形位要求。

（三）選擇合理的銑削用量

銑削用量包括四個(gè)要素，即：主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量、銑削深度和寬度。所謂合理的銑削用量，是指充分利用銑刀的切削能力和銑床的性能，在保證加工質(zhì)量的前提下，獲得高的生產(chǎn)效率和低的加工成本的切削用量。因此銑削時(shí)合理地選擇銑削用量，對(duì)保證零件的加工精度與加工表面質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、提高銑刀的使用壽命、降低生產(chǎn)成本，都有重要的作用。

如何使學(xué)生在較短的時(shí)間內(nèi)掌握銑削用量的選擇，可以通過(guò)讓學(xué)生加工典型零件來(lái)實(shí)現(xiàn)。在零件加工過(guò)程中讓學(xué)生快速的認(rèn)識(shí)銑削用量并且熟記于心。比如：在X5032型銑床上使用硬質(zhì)合金面銑刀加工鋼質(zhì)平面，要求達(dá)到的表面粗糙度是Ra3.2um時(shí)，如果我們只是換上全新的刀片，并降低進(jìn)給量，不一定能獲得較好的效果，這是因?yàn)榍邢饔昧坎灰欢ê侠淼木壒?。所以，還要合理選擇主軸的轉(zhuǎn)速、吃刀深度和進(jìn)給量的大小，才能達(dá)到預(yù)定的效率和粗糙度要求。正確的銑削用量應(yīng)該保持主軸500-1000的轉(zhuǎn)速，65-90毫米/分鐘的進(jìn)給量，粗加工3-4毫米、精加工0.2-0.5毫米的吃到深度。又比如加工一個(gè)深4毫米，寬5毫米的臺(tái)階，所使用直徑為25毫米的高速鋼立銑刀進(jìn)行加工。要想獲得較好的加工表面質(zhì)量和效率，粗加工時(shí)主軸選取275-375的轉(zhuǎn)速，3.5-3.8毫米的吃刀深度，45-65毫米/分鐘的進(jìn)給量。精加工時(shí)主軸選取375-500的轉(zhuǎn)速，0.2-0.5毫米的吃刀深度，25-45毫米/分鐘的進(jìn)給量。此時(shí)學(xué)生已經(jīng)對(duì)銑削用量有了感性認(rèn)識(shí)，再通過(guò)銑削用量計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算對(duì)比就能更深刻的理解銑削用量的選擇精髓。通過(guò)此類(lèi)綜合教學(xué)，使學(xué)生懂得了合理選擇切削用量的重要性，他們?cè)趯?shí)訓(xùn)過(guò)程中，在熟練操作的同時(shí)，加工出來(lái)的工件表面質(zhì)量較好且達(dá)到了一定的加工效率。

（四）精確的測(cè)量

在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中銑床加工常采用的量具有游標(biāo)卡尺、深度游標(biāo)卡尺、千分尺、百分表、直角尺、塞尺、萬(wàn)能量角器等，這些量具只能測(cè)量零件的實(shí)際尺寸，而實(shí)際加工中，不是一次測(cè)量就可完成的，常要反復(fù)測(cè)量確定最終準(zhǔn)確讀數(shù)來(lái)指導(dǎo)我們的進(jìn)刀值來(lái)達(dá)到零件的最終尺寸值。比如銑削加工某一零件平面厚度時(shí)，一般分為粗銑和精銑兩個(gè)工步，粗銑只是大致“改變”毛坯的厚度使之接近零件最終厚度，而精銑就是使其尺寸達(dá)到圖紙要求的最終值。為此，必須多次銑削，反復(fù)測(cè)量，才可達(dá)到要求。因此測(cè)量不僅是一個(gè)技術(shù)性工作，還是一個(gè)反復(fù)性的過(guò)程。當(dāng)然，不是通過(guò)多次測(cè)量就可以達(dá)到圖紙要求，而是通過(guò)多次測(cè)量去反映當(dāng)時(shí)的實(shí)際尺寸。就測(cè)量而言它不僅是指完工后的檢驗(yàn)，還是整個(gè)加工過(guò)程中每個(gè)工步加工后的度量，使加工者“心中有數(shù)”，為下一工步的銑削加工作好心理準(zhǔn)備，便于有效地控制尺寸的切削深度，使之達(dá)到圖紙的尺寸精度要求。通過(guò)反復(fù)的教學(xué)測(cè)量，學(xué)生能夠有效地控制銑削時(shí)的進(jìn)刀深度，控制尺寸的準(zhǔn)確性大大提高，銑削的工件基本上符合精度要求，達(dá)到實(shí)訓(xùn)目的。

三、“四步一體”教學(xué)方法的實(shí)質(zhì)、作用和意義

“四步一體”教學(xué)法，既反映了銑削加工時(shí)的四步過(guò)程的聯(lián)系性，又揭示了銑工生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué)的規(guī)律性。實(shí)踐證明無(wú)論是加工某一工件還是進(jìn)行某一課題的實(shí)訓(xùn)，都離不開(kāi)這四步的交叉和綜合運(yùn)用。通過(guò)以上教學(xué)方法的實(shí)施，證明了“四步一體”教學(xué)法實(shí)際上是一種實(shí)效型的教學(xué)方法，采用“模塊式”教學(xué)和“快捷式”的技能訓(xùn)練，使學(xué)生在較短時(shí)間內(nèi)能夠掌握銑床的工作原理和編寫(xiě)典型零件的加工工藝，合理選擇刀具、切削用量和安裝定位方式，及時(shí)發(fā)現(xiàn)加工時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題并能采用正確的處理方式。這一實(shí)效型的快捷訓(xùn)練方法，對(duì)于迅速提高學(xué)生的操作技能， 提高學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)，推動(dòng)高職院校實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革，具有實(shí)際的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)

[1]張偉萍.機(jī)械制造工藝與裝備[M].北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2007.7.

[2]張培鈞.銑工生產(chǎn)實(shí)習(xí)[M].北京：中國(guó)勞動(dòng)出版社，1996.2.