高职院校机加工刀具替代性装置的改进设计

王慧 郝慧芬

摘 要：改进设计一套机加工刀具替代装置，选用白条钢作为刀具材料，该装置可有效减少机加工教学环节中，刀具损耗带来的经济负担，还可以锻炼学生的磨刀技能，使学院教学资源得到合理利用。

关键词：刀具替代装置；教学资源；白条钢

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

1 引言

金属切削刀具是切削加工的重要工具。长期的生产实践表明，刀具是影响切削加工生产率、加工质量与成本的重要因素，特别是在现代制造技术中，刀具的性能对机床性能的发挥更具有决定性作用。学生在进行机加工实训时，由于初次使用机床，经常会出现操作失误、进给量选择不合理而打刀，这导致实训老师在实训过程中倾向于选择硬度高、安装方便、使用方便、价钱昂贵的成型硬质合金刀具。随着学生数量的逐年增加，若高职院校的机加工实训都选择硬质合金刀的话，学生的实训成本将很高。其实在实训过程中根据加工材料，采用廉价的焊片刀就能满足实训任务，但由于焊片刀的硬度不是很高，刀刃容易损坏，需要对刀刃进行打磨，增加了实训老师的任务量，使得焊片刀在实训中不能广泛使用。针对这一现象，基于教学资源的合理应用，本文将在焊片刀的基础上完成机床刀具替代性研究与设计。

2 机床刀具代替性装置的研究与设计

2.1 刀具材料的选择

当前使用的刀具材料分为四大类：工具钢、硬质合金、陶瓷、超硬刀具材料。目前，机械加工中使用最多的是高速钢和硬质合金。这两种材质的刀具耐热性好，切削效率高，抗弯强度高，焊接与刃磨性好。

现在，《数控加工》、《机加工实训》、《数控编程》等普车、数控车加工类课程是高职院校机电类、数控类专业都开设的，机加工已成为学生必须要掌握的一项基本技能。学生在进行机加工实训时，会倾向于选择硬质合金刀具，这种刀具加工速度快、加工质量高、但是价钱昂贵。由于学生初学机加工，经常会出现操作失误、进给量选择不合理而出现打刀，打刀之后，刀头损坏，这把刀就不能再使用了。因此，高职院校机加工实训更倾向于采用焊片刀，焊片刀的柄部及本体采用廉价的碳素工具刚或白条刚，刃部上面有高速钢涂层。焊片刀的性能也很好，由于硬度不是很高，刀刃容易损坏，但是焊片刀刀刃损坏后可以进行打磨继续使用。

2.2 刀架的选择与改进

目前，市场上使用的车刀架有白钢车刀架、V型车刀架、数控车床刀架、切刀盒等。如图所示：

图1适用于普通车床；图2为ISCAR刀架，用在铣床上安装刀片，常用于左旋或右旋车削，刀片更换需要使用取出器；图3为白钢切刀盒，刀盒整体为黑色，材质为合金工具钢。这几种刀架的高度在21mm--35mm之间，可装厚度2mm--6mm、宽度20mm、25mm的任意刀片。这些市场上购买的刀架只是针对固定机床的，改动、使用范围较小。

因此，设计改进了一种针对本院实训设备的车床刀架，如图5所示，该刀架的组成部分如图6所示，从上至下依次是垫片、白钢刀、垫片、刀槽，垫片、白钢刀、垫片、刀槽，根据白钢刀的厚度可适当调整垫片的厚度，在刀槽组装完成后便可以安装到普通车床最常使用的四工位刀架上，进行加工。

图7为设计改进的刀架在车床四工位刀架上的安装图，根据工件的位置，调整刀架的位置，利用紧固螺钉进行固定安装。图8为安装好的刀架在进行车削外圆。设计改进后的刀架，制作安装方便，使用的材料是性价比较高的白条钢，更适用于高职院校学生实训使用。

3 教学资源的整合

现在，钳工实训是一门实践基础课。钳工实训，首先要正确的握锉刀，锉削平面时保持锉刀的平直运动是锉削的关键，锉削力有水平推力和垂直压力两种。锉刀推进时，前手压力逐渐减小后手压力大则后小，锉刀推到中间位置时，两手压相同，继续推进锉刀时，前手压力逐渐减小后压力加大。锉刀返回时不施加压力。

教学资源整合的理念就是将钳工实训的打磨技能穿插到机加工实训中。由于学生经验不足，机加工实训时让学生使用刀具材料为白条钢的焊片刀，这样在刀刃损坏时可以进行再次打磨使用，让学生通过打磨白条钢刀刃来加强钳工实训的打磨技能。这样。学生学到的打磨技能便可以进行实践应用。继而实现了两门课程的教学资源整合。

4 结论

学生在机加工实训操作时频繁打刀，以及刀具的日常磨损，增加了我院机加工教学的经济负担。这套机床刀具装置采用了价格便宜的材料---白条钢，结构简单、通用性强，可以替代目前高价购置的成型刀具，有效的减少了教学资源损耗带来的经济损失，对实训中心机加工实训室设备的综合利用有着重要的意义。另外，白条钢刀具在使用一定时间后，需要对刀头进行重新打磨，这样还可以加强练习学生磨刀的技能。

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鄂爾多斯职业学院科研基金项目（EJY1401）

作者简介：王慧（1985-），女，内蒙古人，硕士研究生，讲师，主要从事机电装备、数控铣加工方面的研究。