技工学校数控实习中工艺参数教学研究

田双喜

(郑州煤矿机械制造技工学校，河南 郑州 450007)

1 技工学校数控实习教学中存在的问题

（1）班级学生数量过多，在数控实习教学中，不能保证及时有效地指导学生实践，既难以保证教学质量，又会导致有些实习学生无事可做，串岗、闲聊及其它违纪行为发生，造成课堂纪律的混乱。此外，数控加工是高效率的加工，机床的速度很快，老师还要照顾学生和实习设备的安全。因此，教师教学力不从心，必然忽略工艺参数的教学。

（2）由于技工学校的学生基础普遍较差，起点水平较低，因此，在教师面对全体学生进行实训操作的规范讲解时，能较快接受并理解的学生所占比例较小，有不少学生需要一对一的接受指导才能掌握操作要领，但作为教师，很难做到对每个学生都能进行深入的工艺参数指导。

（3）由于在实习教学投入不足，很多学校采用替代材料。是学生很难真正掌握实际金属材料加工时候工艺参数的选择。

（4）在课堂教学中，老师往往只注重指令编程的讲授和学习，在指令的编程中，投入大量教学时间，而对工艺知识的安排显得相对不足，那么工艺参数的选择几乎不做提及。

在数控实习教学中，由于班级学生数量过多、实习设备和师资相对欠缺，技工学校的学生基础普遍较差、数控机床实训操作的特点等原因，是学生在实习中对学习的深度相对不足，致使学生在工艺参数的选择不甚了解。所以，在技工学校的教学中，应该加强对工艺参数的学习，是学生提高技能和操作水平重要内容。

2 加强实习教学中对工艺参数的认识

工艺参数是数控切削加工的基本控制量。如工艺参数选择不当，不仅难以保证工件加工精度及控制加工成本，而且可能因切削力过大等原因造成机床被迫停机，影响数控机床效能的正常发挥。因此，以提高数控切削加工效率、降低加工成本、获得高质量产品为目的进行的数控切削加工工艺参数多目标优化研究，对提高数控加工经济效益具有重要意义。

数控车削加工的工艺参数不仅包括主轴转速、进给速度、背吃刀量等工艺参数，还包括刀具的选择，数控刀具的选择是数控加工的重要内容。数控机夹刀具与普通机床所用的刀具相比，主要有以下特点：①刚性好（尤其是粗加工刀具），精度高，抗振及热变形小；②互换性好，便于快速换刀；③寿命高，切削性能稳定、可靠；④刀具的尺寸便于调整，以减少换刀调整时间；⑤刀具能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除；⑥系列化，标准化，以利于编程和刀具管理。

3 科学技术化选择数控车床刀具

选择数控刀具的主要目的是有效提高刀具使用寿命。刀具寿命与切削用量密切相关，在制定切削用量时，应首先选择合理的刀具寿命，还要考虑刀具成本最低的目标。

（1）刀具的材料及应用。机械加工中被加工材料大多为钢件，常用的刀具材料主要有硬质合金、高速钢、立方氮化硼(CBN)、金刚石、陶瓷等。在众多刀具材料中，数控车床所用硬质合金刀片占车刀的95%以上，硬质合金分为钨钴类(YG)、钨钛钴类(YT)和钨钛钽（铌）钴类(YW)。钨钴类(YG)硬质合金刀具适用于粗加工，钨钛钴类(YT)硬质合金刀具适用于精加工，钨钛钽（铌）钴类(YW)硬质合金适用于加工高温合金、高锰钢、不锈钢以及可锻铸铁、球墨铸铁、合金铸铁等难加工材料。

（2）数控车床车优选刀具类型。数控车床常用的车刀一般分为成型车刀、尖形车刀、圆弧形车刀三类。尖形车刀应结合数控车床的特点(如加工路线、加工干涉等)进行全面的考虑，并应兼顾刀尖本身的强度。圆弧形车刀可以用于车削内外表面，特别适合于车削各种光滑连接(凹形)的成型面。选择车刀圆弧半径时应考虑两点车刀切削刃的圆弧半径应小于或等于零件凹形轮廓上的最小曲率半径，以免发生加工干涉，但该半径不宜选择太小，否则不但制造困难，还会因刀尖强度太弱或刀体散热能力差而导致车刀损坏。

（3）数控车床刀具结构的选择。常用的机夹刀的夹紧形式可分为上压式、杠杆式和偏心销、楔块式等。对机夹刀具的制造精度要求也很高，因为即使微小的误差，也会使定位机构变成承力机构，由于切削的加工过程中切削力巨大，就会造成刀具的损坏。机夹刀具的刀片夹持结构及加工精度对于刀具的选择很重要，粗车时，要选强度高、耐用度好的刀具，以便满足粗车时大背吃刀量、大进给量的要求。 精车时，要选精度高、耐用度好的刀具，以保证加工精度的要求。

4 实践经验优化合理选择切削用量

选择切削用量时，所选取的数值要在机床给定的切削参数允许范围内，同时要使主轴转速、背吃刀量和进给量三者都能相互适应，形成最佳的切削效果。具体的原则是：粗车时，在考虑加工经济性的前提下以提高生产率为主，半精车和精车时，在保证工件加工精度和表面粗糙度的前提下兼顾提高加工效率。

（1）确定背吃刀量ap。背吃刀量ap=(D-d)/2根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。为了保证加工表面质量，可留少量精加工余量，一般为 0.2～0.5mm。

（2）确定进给量(进给速度)f。粗加工时，一般切削用量选择较大，车削时首先应该考虑选择较大的背吃刀量，其次，选择较大的进给量，最后才是选择较高的切削速度。切削速度提高20%，刀具寿命会减少1/2。精加工时，应尽可能提高切削速度，相应的可以采用较小的进给量，以利于表面质量的提高(一般可取0.1～0.2mm/r)。当采用精车外圆表面时，进给量可以达到每转0.1mm，精加工时，加工余量较小，从而切削深度也较小，对于形状精度较高的表面，应分多次去除余量，这样可以有效消除残留的形状误差，这一点对于易变形的工件尤其重要。一般在100～200mm/min范围内选取；在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在20～50mm/min范围内选取；当加工精度，表面粗糙度要求高时，进给速度应选小些，一般在20～50mm/min范围内选取；刀具空行程时，特别是远距离“回零”时，可以设定该机床数控系统设定的最高进给量。

（3）确定切削速度 vc，切削速度；Vc=πDn/1000，根据已知的工件直径、允许的刀具切削速度来选择合理的主轴转速。主轴转速的求出公式：n=1000v/πD，式中：vc为切削速度，m/min，由刀具的耐用度决定；n为主轴转速，r/min；D为被加工工件直径，mm。