發(fā)布時間：2023-03-30 11:29:48
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的傳統(tǒng)加工工藝論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
關(guān)鍵詞：機械加工；工藝規(guī)劃；制造技術(shù)；應用
在機械加工中，為了做出符合要求的成品或零部件，常常形成許多廢料，不僅消耗了大量的資源與能量，還產(chǎn)生了噪聲污染。所以，在可持續(xù)發(fā)展成為時代主題的現(xiàn)在，綠色制造勢在必行。對于當前這個領(lǐng)域的現(xiàn)狀以及國內(nèi)外的綠色制造研究需求，文章介紹了面向機械加工工藝制造技術(shù)的研究問題，明確了綠色制造的應用前景和研究意義。
1 機械加工工藝規(guī)劃制造技術(shù)概述
因為在企業(yè)加工生產(chǎn)零件的過程中，要符合低耗高產(chǎn)清潔安全的基本要求，所以生產(chǎn)的工藝過程必須遵守制造工藝學的制作方法與原理。并且要在實際生產(chǎn)中，結(jié)合具體的生產(chǎn)條件來確定生產(chǎn)的實際方案，在此過程中不能依靠經(jīng)驗主義盲目的進行判斷。由此確定的工藝文件包含兩種格式，工序卡片和工藝過程卡片。而工藝文件則是描述和規(guī)定零件、機械產(chǎn)品制造工藝過程的有關(guān)文件。在新產(chǎn)品投產(chǎn)前，機械加工工藝規(guī)程為其現(xiàn)場生產(chǎn)提供了依據(jù)。主要包含兩個方面的內(nèi)容：擬定各道工序和工藝路線的詳細操作。給機械加工過程、新建改建以及擴建車間提供主要的技術(shù)文件。
2 綠色制造技術(shù)體系結(jié)構(gòu)概述
綠色制造技術(shù)會影響到產(chǎn)品生產(chǎn)的整個生命周期，有時還可能會是多生命周期。產(chǎn)品的生命周期，包括選擇材料、設(shè)計產(chǎn)品、加工制造、對產(chǎn)品的包裝裝配以及產(chǎn)品的使用和管理回收再制造等。綠色制造則要考慮這全部的生命周期，特別是要考慮環(huán)境和資源消耗的影響，也要兼顧效益與技術(shù)因素，使企業(yè)的經(jīng)濟效益與外在社會效益達到最優(yōu)化。
綠色制造的關(guān)鍵在于“4R”，即在產(chǎn)品整個生命周期過程中怎么實現(xiàn)重用（Reuse）、減量化（Reduce）、再制造（Remanufacturing）以及再生循環(huán)（Recycle）。面向機械加工的制造體系主要包括三項具體內(nèi)容，兩大制造目標，還有兩個層次過程的控制。旨在給人們提供機械加工與綠色制造的全面視圖與模型，實現(xiàn)外在社會效益與經(jīng)濟效益的統(tǒng)一協(xié)調(diào)和優(yōu)化，最大可能的降低資源消耗、優(yōu)化配置，讓資源利用率達到最高，對環(huán)境的影響降到最低。
3 綠色制造在機械加工制造體系的應用
綠色制造關(guān)系到機械加工制造體系的多個方面。大體可以分成三個部分，應用到的技術(shù)包括污染預防技術(shù)、面向環(huán)境設(shè)計技術(shù)等。這些技術(shù)的研究方面主要是基于產(chǎn)品的生命周期、產(chǎn)品技術(shù)以及生產(chǎn)過程技術(shù)。根據(jù)對面向機械加工工藝規(guī)劃的研究，建立起以時間、成本、質(zhì)量、資源、環(huán)境為參量的具有綠色制造特性的機械加工工藝體系?？砂焉a(chǎn)過程中的問題初步分化成三類：資源能耗類，即根據(jù)資源的使用，細化成能量消耗和原材料消耗的極小化問題；環(huán)境排放類，即廢氣廢液廢渣等各種廢品極小化，以及電輻射、噪聲排放的極小化問題；面向環(huán)境影響及資源整體決策類，即在實施過程中發(fā)生的決策性問題，例如，機床的選擇、切削液的選擇、夾具刀具的選擇決策等。機械加工制造問題系統(tǒng)則是在上述問題的細化下形成的。
4 優(yōu)化綠色制造工藝過程規(guī)劃
優(yōu)化參數(shù)，在過程規(guī)劃中，工藝參數(shù)是其中的關(guān)鍵技術(shù)。要實現(xiàn)能源與物料的最低化，就必須對零件加工的工藝參數(shù)進行優(yōu)化。通常來說，參數(shù)優(yōu)化主要是針對制造工藝的采用過程，讓加工過程可以更好的進行。在加工過程中，影響能量消耗、加工質(zhì)量、環(huán)境污染的因素有很多，例如，刀具的種類，切削液的類型等等，優(yōu)化參數(shù)則是選擇最適的加工工具。優(yōu)化制造工藝路線，工藝路線的確定，是制造工藝過程中最難最重要的環(huán)節(jié)，在提高產(chǎn)品質(zhì)量、較少成本、節(jié)約資源方面都有重要作用。優(yōu)化工藝路線，是在明確傳統(tǒng)工藝方法的基礎(chǔ)上，根據(jù)對環(huán)保、資源利用以及成本的充分分析，做出最有利實用的加工路線。優(yōu)化節(jié)能型機床工件，對于當前已擁有的設(shè)備資源進行優(yōu)化配置，利用不同型號規(guī)格機床的不同作用，優(yōu)化機床與工件的組合方式，實現(xiàn)多機床多工件的同時加工，在安排調(diào)度過程中，注意考慮不同組合方式對環(huán)境以及資源消耗的影響，實現(xiàn)總體能量消耗的最低化。
5 國內(nèi)外綠色加工工藝規(guī)劃技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
從本質(zhì)上來說，綠色加工工藝是一種決策問題，屬于綠色制造的一部分。是以傳統(tǒng)工藝為基礎(chǔ)，結(jié)合了包括控制技術(shù)、材料應用技術(shù)、表面技術(shù)等多種新科技在內(nèi)的現(xiàn)代工藝規(guī)劃。環(huán)境影響與資源消耗是綠色工藝規(guī)劃考慮的主要問題，通過對加工制造方案、規(guī)劃設(shè)計過程進行優(yōu)化選擇，制定綠色環(huán)保的實施方案，并以此來提高原材料的利用率，降低能源與物料的消耗，減少廢氣污染物的產(chǎn)生。
其中，產(chǎn)品加工過程中的廢物流和由其帶來的環(huán)境問題受到了國際各方面的高度重視。在國外，由加利福尼亞大學在內(nèi)的幾所高校設(shè)立了有關(guān)此方面的研究課題，并制訂了各研究階段的目標。此課題著眼于機床系統(tǒng)，通過控制機床系統(tǒng)的各項參數(shù)，分析數(shù)據(jù)，量化輸出參數(shù)，總結(jié)獲得的實驗結(jié)果。還研究了與此相關(guān)的機床加工切屑形態(tài)學、動力機理以及加工系統(tǒng)的廢物流特性等。為了支持課題的研究，美國有關(guān)部門還設(shè)立了專門的部門以管理環(huán)境意識制造專題。
在國內(nèi)，一些高校與科研機構(gòu)也跟進形勢，對綠色制造的工藝規(guī)劃問題進行了初步的探索。例如，重慶大學在研究綠色制造工藝規(guī)劃方法以及實用技術(shù)的課題中，通過對壓力加工，鑄造焊接，特種加工等工藝類型的大量實驗與分析，初步建立起數(shù)據(jù)知識庫的原型系統(tǒng)。近年來，隨著大量有關(guān)論文雜志的發(fā)表或出版，研究體系也逐步完善。
6 結(jié)束語
在面向機械加工工藝規(guī)劃制造技術(shù)的系統(tǒng)研究中，綠色制造工藝規(guī)劃的優(yōu)化設(shè)置起了決定性的作用，根據(jù)加工工藝具體要求，細化各個方面的問題，建立起面向機械加工丁藝規(guī)劃制造研究的結(jié)構(gòu)體系。綜合設(shè)計問題、制造問題、資源問題、環(huán)境問題考慮綠色制造加工工藝。在資源利用、時間成本、質(zhì)量的方面，對機械加工制造構(gòu)建起評價體系，全面細致的對機械加工工藝進行評價。
參考文獻
關(guān)鍵詞：鍺透鏡、粗磨、精磨、車削
一、研究背景
在傳統(tǒng)光學零件加工中，需要三大基本工序——粗磨、精磨和拋光。這三大工序中均未采用車削技術(shù)。究其原因是因為光學材料屬于脆性材料，脆性材料的可加工性極差。所以人們一直沿用古老的研磨、拋光工藝對脆性材料進行光整加工，也就是上述三大基本工序。
粗磨是將塊料或塑性毛坯加工成具有一定幾何形狀、尺寸精度和表面粗糙度的工序。目前國內(nèi)大部分光學廠的粗磨工序普遍使用銑磨機加工。精磨的目的是保證工件達到拋光前所需要的面形精度、尺寸精度和表面粗糙度。精磨的方法分為散粒磨料精磨和金剛石精磨，前者稱為古典法精磨，又稱自由研磨，后者稱為高速精磨。國內(nèi)現(xiàn)普遍采用金剛石精磨，基本實現(xiàn)了光學加工的自動化和流水線生產(chǎn)。拋光是去除精磨的破壞層，達到規(guī)定的表面質(zhì)量要求，同時精修面形，達到圖紙要求的光圈和局部光圈，最后形成透明規(guī)則的表面。
雖然現(xiàn)行的光學零件加工工藝已趨于成熟和完善，但這些加工方法在生產(chǎn)效率、加工精度等方面還存有缺陷，而且加工過程不易實現(xiàn)計算機控制，對于曲面形狀復雜的工件甚至無法加工，因此已經(jīng)遠遠不能適應現(xiàn)代高科技發(fā)展和高效率的要求。特別是加工周期相對于經(jīng)濟發(fā)展的速度顯得較慢，再與高速加工的車削工藝相比，這種加工周期的緩慢就尤其突出。
因而設(shè)想能將車削用于光學零件的表面加工，以車削代替粗磨和精磨，將會大大縮短光學零件加工的周期和大大提高勞動生產(chǎn)率。
在光學材料中，鍺材料日益廣泛地被用于紅外、夜視技術(shù)中。鍺屬于第Ⅳ主族元素、金剛石結(jié)構(gòu)， 鍺具有比較優(yōu)越的物理和化學性質(zhì)， 其主要應用于半導體材料、紅外光學材料、化工催化劑、醫(yī)學應用及其他一些新用途領(lǐng)域， 尤其是作為一種優(yōu)異的紅外光學材料使用。鍺不溶于水， 化學性能穩(wěn)定， 在可見光區(qū)域它是不透明的。鍺對微波則有很好的透過性，鍺是一種比較脆的材料， 抗機械沖擊性能也比較差。當鍺作為紅外材料使用時， 加工重點是要保證材料表面具有較高的光潔度和良好的透過率。與光學玻璃相比，鍺的機械性能具有一定的優(yōu)越性，因而選擇鍺晶體作為車削技術(shù)運用的加工材料進行實驗。
經(jīng)多次實驗，現(xiàn)以鍺晶體作為光學加工材料，以普通數(shù)控車床作為加工設(shè)備，開發(fā)出了一套替代傳統(tǒng)光學零件加工研磨工藝的車削工藝，在現(xiàn)行光學零件加工中進行了工藝改革，提高了勞動效率。
二、加工實例
圖1
如圖1所示為加工零件圖。
1、零件圖紙技術(shù)要求參數(shù)：
外徑18.575正負0.025
凸面R半徑：11.368正0.021
中心厚：3.175正負0.025
弧高：3.40正負0.025
邊緣不倒角
2、加工設(shè)備選擇：
CK6430普通車床
2、車刀選擇：
①車刀材料
金剛石車刀
②車刀幾何角度
車刀的前角選取負15°，車刀的后角選取8°
3、夾具選擇：
鋁制彈性夾具，結(jié)構(gòu)類似普通銑床用的收管
4、毛坯選擇：
單晶鍺
5、加工工藝
1）加工步驟
①選擇毛坯為Φ18.575X10.8；
②先裝夾左端，車削右端面；
③調(diào)頭，用車削出來的右端面為裝夾基準車削R11.368的球面。
2）切削用量：該鍺透鏡車削的方法的切削用量為：
①粗車球面時， 車床主軸轉(zhuǎn)速設(shè)為1200 r/min切削進給速度f=20 mm/min，預留精車余量0.05 mm；
②精車球面時，車床主軸轉(zhuǎn)速設(shè)為2000 r/min，進給速度f=10 mm/min；
⑹切削液選用
切削液用柴油
2、凸面數(shù)控車床編程（參考）：
T0101 M03 S2000；
M08；
G01 X10.5 F900；
Z2；
G01 Z5.118 F100；
X9.9 F5；
G02 X0 Z0 R12.113 F20；
G00 Z80；
X-60；
M09；
M05；
M30；
%
按上述方法加工出的零件，表面質(zhì)量相當于302號砂精磨，生產(chǎn)時間縮短了60%以上。
三、結(jié)語
綜上，以鍺晶體作為光學加工材料，以普通數(shù)控車床作為加工設(shè)備，可用車削代替?zhèn)鹘y(tǒng)光學零件加工中的研磨工藝，即以車削代替?zhèn)鹘y(tǒng)三大加工工藝中的粗磨和精磨，大大縮短了加工時間，在現(xiàn)行光學零件加工中進行了工藝改革，提高了勞動生產(chǎn)效率。
基金項目：2011年云南省教育廳科學研究基金課題“光學零件加工中鍺晶體車削工藝研究”（項目編號：2011C161）研究成果。
參考文獻：
關(guān)鍵詞：精品課程；教學研究；教學模式；創(chuàng)新能力
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）08-0220-02
一、引言
特種加工技術(shù)是指依靠聲、光、電、磁、化學、熱及其復合等的能量形式，使其施加于被加工材料的表面，通過一定的控制措施實現(xiàn)對零件的尺寸加工、形狀加工、表面改性、表面處理等的非傳統(tǒng)加工方法；是機械加工工藝的補充和延伸；是先進制造技術(shù)的重要組成部分。本課程所涉及的內(nèi)容理論較深，學科交叉多，知識面廣，工藝更新快，學生學習難度較大。隨著現(xiàn)代化信息技術(shù)的發(fā)展和制造領(lǐng)域?qū)θ瞬判枨蟮牟粩嘣黾?，以前的教學方法和手段已經(jīng)不能滿足發(fā)展的需要。為此，本文從課程定位、教學體系、教學內(nèi)容、教學方法、實踐教學、網(wǎng)上互動平臺建設(shè)等方面著手，對“特種加工技術(shù)”精品課程建設(shè)進行了研究和探討，建立了一套獨具特色的現(xiàn)代化專業(yè)課程教學模式。
二、課程定位
為適應高等教育改革是需要，貫徹落實《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010―2020年）》和《國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（2010―2020年）》的精神，促進我國由工程教育大國邁向工程教育強國，培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強、適應經(jīng)濟社會發(fā)展需要的各類型高質(zhì)量工程技術(shù)人才，為國家走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設(shè)創(chuàng)新型國家和人才強國戰(zhàn)略服務。2010年我校作為山東省屬高校中唯一一所入圍“卓越計劃”的高校，機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)獲得立項支持?！疤胤N加工技術(shù)”課程是機械工程領(lǐng)域機械制造及其自動化專業(yè)的主干專業(yè)課程之一，是機械加工工藝的補充和延伸，是先進制造技術(shù)的重要組成部分。該門課程的定位和目標是培養(yǎng)掌握特種加工理論、加工工藝、工藝編程與操作的，符合當今制造業(yè)急需的，以數(shù)字化信息化技術(shù)推動下的“厚基礎(chǔ)、寬口徑、強能力、高素質(zhì)”的機電制造業(yè)復合型高素質(zhì)技能型并具有一定開發(fā)能力的技術(shù)人才。
三、教學體系建設(shè)
“特種加工技術(shù)”課程的主要特點是多學科交叉、知識面寬（涉及聲、光、電、熱、磁、化學等方面），知識跨度大。其課程體系建設(shè)重點解決理論知識與實踐應用的有機結(jié)合，提高學生學習的主動性和創(chuàng)造性，培養(yǎng)和提高學生的理論水平、工程實踐和應用能力。主要從以下幾個方面構(gòu)建課程體系。
1.以理論為依據(jù)，以工程應用為背景，加強理論與實際的結(jié)合，培養(yǎng)學生的工程意識和實踐能力?！疤胤N加工技術(shù)”作為一門實踐性很強的專業(yè)課，是本科教育階段綜合性工程應用的教學環(huán)節(jié)，也是實現(xiàn)培養(yǎng)目標的重要途徑。為此，根據(jù)上述課程定位，結(jié)合當今制造業(yè)對人才培養(yǎng)的要求，筆者在承擔多項國家級和省部級科研課題研究過程中，收集了大量國內(nèi)外科研技術(shù)資料，探討本學科前沿知識，掌握了本專業(yè)范圍的許多新理論、新成果、新方法、新工藝，及時補充和更新教學內(nèi)容。本著培養(yǎng)學生“三方面能力”，即綜合理解和運用機械工程基礎(chǔ)知識的能力，透徹理解特種加工的基本理論和基本應用的能力，結(jié)合具體工程實際解決和研發(fā)新加工方法的創(chuàng)新能力。落實“一方面素質(zhì)”，即具備在制造業(yè)信息化技術(shù)、控制技術(shù)、傳感檢測技術(shù)推動下，機電一體化的復合型人才高素質(zhì)的課程建設(shè)培養(yǎng)目標。以生動、形象、直觀、多樣化的教學方法和手段，使該課程基本知識的傳授，融科研與教學于一體，及時更新、充實教學內(nèi)容，突出了理論與實際的緊密聯(lián)系。
2.強化實驗教學，提高學生的動手實踐能力。實驗教學作為實踐教學的重要組成部分，是課堂教學的重要補充和延伸。為了保證實驗教學質(zhì)量，在實驗教學中，采用多元化的實驗教學模式，將創(chuàng)新能力、設(shè)計能力和動手能力的培養(yǎng)貫穿于實驗教學過程。具體做法是：設(shè)計實驗內(nèi)容，既要保證學生掌握基本的理論知識，又要加強學生實踐能力和動手能力的培養(yǎng)，并且將零件加工方案的選擇、工藝路線的分析、加工工藝的制定、數(shù)控加工程序的編制以及實驗報告等有機結(jié)合起來，形成一套為培養(yǎng)學生機械加工方法的選擇和加工工藝的制定能力服務的完善的實驗教學體系，確立培養(yǎng)學生的工程實踐與創(chuàng)新設(shè)計能力為主線的教學目標。在安排實驗內(nèi)容和編制實驗教學大綱過程中，需要根據(jù)各種特種加工設(shè)備目前在實際生產(chǎn)中的普及情況，結(jié)合學?，F(xiàn)有的實驗條件，對特種加工各類課程進行合理安排。
3.結(jié)合實習環(huán)節(jié)，拓寬學生視野。實驗課的開設(shè)讓學生現(xiàn)場感受到特種加工的奇特魅力和獨到效果。但實驗室里的加工實驗不是真正的生產(chǎn)，為了讓學生親身感受特種加工工藝在生產(chǎn)中的應用，在課程結(jié)束后安排一周的生產(chǎn)實習。在實習過程中，學生通過參觀和親身體驗，增長見識，擴大視野。對特種加工的工業(yè)化生產(chǎn)組織形式、產(chǎn)品類型、生產(chǎn)環(huán)境以及機床操作等有深入的了解。通過在工廠的實習，使學生全面了解和掌握特種加工在生產(chǎn)中的應用、工作環(huán)境以及產(chǎn)品的適應性，這對以后從事該方面的工作具有非常直接的指導意義。
4.畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)融入特種加工方面的研究和設(shè)計。畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)是學生大學四年最后的學習階段，最能鍛煉學生的綜合應用能力和獨立思考能力。在設(shè)計學生的畢業(yè)設(shè)計題目時，結(jié)合老師在特種加工方面的研究課題，使學生參與相關(guān)課題的研究。這樣既鞏固了特種加工知識，又掌握了該技術(shù)的實際應用。為學生以后的工作和學習打下堅實的基礎(chǔ)。
下頁的圖是運用現(xiàn)代化的教學手段建立的《特種加工技術(shù)》精品課程教學體系。
四、教學內(nèi)容與教學方法
“特種加工技術(shù)”是當今制造業(yè)在數(shù)字信息化技術(shù)、控制技術(shù)、傳感檢測技術(shù)快速發(fā)展的推動下，機械工程領(lǐng)域中出現(xiàn)的現(xiàn)代先進制造技術(shù)和加工方法，給機械制造業(yè)帶來了深刻的變革，促進了制造業(yè)向更深更高層次發(fā)展。本著培養(yǎng)學生“三方面能力”，落實“一方面素質(zhì)”的課程建設(shè)培養(yǎng)目標，其教學內(nèi)容和方法主要從以下方面進行。理論教學與實踐教學結(jié)合，理論教學突出先進性、實用性和前沿性。在課堂教學上，強調(diào)理論與實踐的融合和知識之間的內(nèi)在聯(lián)系。重視專業(yè)性較強的和相關(guān)的應用理論，突出理論的實用性，主要遵循如下原則。（1）應用性原則：理論教學以應用為目的，通過學以致用掌握基本概念和基本理論、強化應用為教學重點，加強工程素質(zhì)、工程實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。（2）整合性原則：打破原有的課程界限，突出各門課程的綜合性，體現(xiàn)了傳統(tǒng)工程技術(shù)、現(xiàn)代工程技術(shù)的融合，建立整合性內(nèi)容課程。（3）先進性原則：針對當今國內(nèi)外制造業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀，為了拓寬學生的知識面和激發(fā)學習興趣，增加現(xiàn)代技術(shù)含量，處理好傳統(tǒng)與現(xiàn)代教學內(nèi)容的關(guān)系。改進教學方法，采用現(xiàn)代教學手段提高教學質(zhì)量和效率。（4）“特種加工技術(shù)”課程有關(guān)的畢業(yè)設(shè)計突出綜合性，遵循一切理論教學為培養(yǎng)工程應用能力服務。課題來自生產(chǎn)一線和教師正在研究的課題；學生直接參與科研和實驗室建設(shè)，在老師的指導下進行設(shè)備改進和性能研發(fā)。畢業(yè)設(shè)計一人一題。對實驗進行了重新審核和研討，加大實驗改革力度，增加創(chuàng)新性實驗，提高學生的學習興趣和學習積極性。采用多媒體教學，增加案例解析，加強實踐性環(huán)節(jié)教學，讓學生到實訓基地進行訓練，增加對課堂知識的理解和掌握。
五、實踐教學
實踐教學主要從三方面入手。
1.實驗教學。我校實驗室建設(shè)力度很大，擁有符合特種加工試驗條件的一整套先進的試驗儀器和設(shè)備。如數(shù)控電火花成型加工機、數(shù)控電火花線切割加工機床、快速成型機、超聲加工機、數(shù)控激光加工機、五軸聯(lián)動數(shù)控加工中心、三座標測量儀等若干先進的加工試驗設(shè)備。
2.校內(nèi)外實習實訓教學。我校工程實訓中心設(shè)備比較齊全、先進，給學生學習提供了比較好的工程實訓條件。通過與企業(yè)聯(lián)系與合作，建立了多處校外生產(chǎn)實習基地。每年分期分批帶領(lǐng)學生到企業(yè)實習，已形成“特種加工技術(shù)”課程良好的教學基礎(chǔ)支撐。
3.畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)。利用畢業(yè)實習與畢業(yè)設(shè)計，使學生了解畢業(yè)設(shè)計題目中相關(guān)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，通過親自設(shè)計特種加工設(shè)備，參加教師的相關(guān)課題研究，加深對特種加工工藝的理解，提高學生的綜合應用能力和創(chuàng)新能力。
六、網(wǎng)上互動平臺建設(shè)
在學生課后自學學時內(nèi)充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)資源的優(yōu)勢，在學校信息化教學平臺上建立主講教師與學生網(wǎng)上交流、網(wǎng)上答疑、網(wǎng)絡(luò)授課等的互動平臺，同時積極發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)課件和多媒體技術(shù)的優(yōu)勢，適當縮減面授學時，形成以授課、實驗、實習、網(wǎng)上互動、畢業(yè)設(shè)計綜合運用的多方位立體化的教學模式。
七、結(jié)語
經(jīng)過多年的教學研究與實踐，特種加工技術(shù)精品課程建設(shè)取得了預期的效果，主要體現(xiàn)在如下方面。
1.學生的學習積極性明顯提高，基本理論知識的掌握更加扎實。通過教學改革，采用生動、形象、有趣的教學手段和啟發(fā)式、討論式的教學方法，將特種加工技術(shù)中涉及的聲、光、電、磁、化學、傳感、控制、計算機技術(shù)等應用于加工制造業(yè)，極大地激發(fā)和提高了學生的興趣和學習積極性，使他們對特種加工技術(shù)理論有了更加深入的理解和掌握。
2.學生分析和解決工程實際問題的能力有了長足的進步。精品課程的建設(shè)和教學方法的改革，提高了學生的動手能力和綜合應用能力，增強了學生的科技創(chuàng)新意識。在后續(xù)課程和畢業(yè)設(shè)計中，學生能較好地運用特種加工知識解決工程實際問題。
3.通過該精品課程的建設(shè)，使教師的教學、科研水平進一步提高，起到了教學相長的作用。教師相繼在各類期刊雜志上發(fā)表數(shù)篇教研教改論文，在國家級重要期刊上發(fā)表科研論文數(shù)十余篇。該項目的建設(shè)對培養(yǎng)學生的工程意識和創(chuàng)新能力發(fā)揮了重要作用。
參考文獻：
關(guān)鍵詞：典型、偏心軸、車削、工藝
中圖分類號：C35文獻標識碼： A
1、引言
偏心軸在現(xiàn)代社會中非常典型，也是汽車、火車制造等領(lǐng)域的重要部件，但偏心軸的加工是機械加工中的難點，尤其是在我國，偏心軸的加工技術(shù)還比較傳統(tǒng)，加工的精度也不高，影響了實際應用。偏心軸有階梯偏心軸、異形偏心軸和光軸偏心等形式，可以傳遞運動和扭矩，在汽車、火車等應用中發(fā)揮著動力傳遞的功能。論文將結(jié)合筆者的研究學習經(jīng)驗，分析偏心軸車削的方法和工藝，為相關(guān)的研究提供參考。
2、偏心軸車削加工的介紹
2.1偏心軸車削加工的方法
偏心軸的軸向平行但不重合，車削偏心軸的方法比較多，如雙重卡盤法、三爪自定心卡盤法、四爪單動卡盤法、偏心卡盤法、專用夾具法等，偏心軸加工工藝水應了企業(yè)加工的能力，尤其是對于大型偏心軸的加工。偏心軸的加工在軸類零件中屬于難度較大的，最常見的車削加工方法有三爪法、四爪法、花盤法和專用夾具法。
2.2傳統(tǒng)的加工手段
偏心軸的裝夾具有一定的難度，在傳統(tǒng)的車削加工中，要求操作的技能強，三爪車削法適應小偏量、偏心距小、精度要求低的情況，但要求操作者有較高的理論計算能力；但是三爪車削法的缺點也比較明顯，如加工要求多數(shù)難以達到，裝卸時誤差難以控制、加工費時等。四爪車削法適用于單件、偏心距大、精度較低的情況，要求操作者技能嫻熟，裝夾時要求高，但是四爪車削法的實際操作性差，加工費時，工件的找正、測量偏心距比三爪法麻煩、卸下工件時需要重新找正、測量，沒有互換性可言。專用夾具車削法可以完成加工的任務，降低勞動強度，提高偏心軸加工的互換性和精度，如下圖1所示，但是加工比較困難，效率低，尤其是對于現(xiàn)代制造，難以滿足高精度、高效率的要求。
圖1：專用夾具車削偏心軸
3、典型偏心軸車削工藝研究
首先要確定零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)和類型，本文研究的偏心軸屬于中小批量，因而要求有較高的互換性，精度中等，采用專用機床和夾具。其次，偏心軸的加工材料是34CrNiMo，其綜合機械性能好，具有抗沖擊、承載能力強等特點，屬于高淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼。再者，偏心軸采用調(diào)質(zhì)處理，即淬火加高溫回火，淬火可以改善偏心軸的性能，并為回火做準備，回火決定了偏心軸最終的機械性能，經(jīng)過熱處理后的偏心軸有較好的強度、塑性和韌性，綜合性能高。本文研究的偏心軸是兩心偏心的工件，結(jié)構(gòu)相對簡單，加工定位的關(guān)鍵在加工偏心外圓上，在加工軸大端需要用心軸作為輔助支承。加工的步驟如下所示：
（1）要檢查毛坯是否存在缺陷，銑斷面加工中心孔，中心孔可以作為心軸的輔助支承，一般選用高精度鏜床，確保一定的精度。
（2）加工大端外圓，此時需要控制偏心外圓垂直度誤差，并且留有加工的余量，為下一道工序做好準備。
（3）加工小端外圓，與加工大端外圓相似，控制外圓垂直誤差，流出直徑加工的余量，方便下一道工序做出調(diào)整。
（4）加工偏心外圓時采用專用夾具，粗加工偏心外圓表面，調(diào)整基準軸線與偏心軸線的距離為80mm(+0.03mm/-0.03mm)，平行度公差為0.03mm。
（5）粗加工之后進行熱處理，檢驗零件是否達到加工的技術(shù)要求。
（6）精修中心孔。
（7）精加工大斷面，使偏心面的寬度達到40.5mm(+0.2mm/0)，側(cè)面到軸端面的距離為128mm，軸表面精度為φ65h6,φ60h6。
（8）精加工小斷面，偏心面寬度為40mm(+0.1mm/-0.1mm)，側(cè)面至端面的距離為278mm，加工精度要求達到φ65h6,φ55h6。
（9）使用專用夾具加工偏心外圓，精加工偏心外圓表面，確?；鶞瘦S線到偏心軸線的距離為80mm(+0.03mm/-0.03mm)，平行度公差為0.03mm，偏心直徑為225mm(0mm/-0.07mm)。
（10）對產(chǎn)品進行全面的檢驗，要求粗加工軸表面的粗糙度達到Ra1.6um，而偏心外圓表面的粗糙度達到Ra0.8um。由于本文研究的偏心軸屬于中小批量生產(chǎn)，偏心軸在機械行業(yè)發(fā)揮的作用比較大，尤其是在傳遞轉(zhuǎn)矩和運動時，因而需要進行探傷處理，在調(diào)質(zhì)前后都需要進行一次金屬探傷，一般采用超聲波探傷，并且對加工完成之后的表面進行磁粉探傷，確保工件的質(zhì)量。
偏心軸的形狀比較復雜，加工的材料和性能要求也有很大的區(qū)別，因而在加工之前需要對技術(shù)指標、選用的材料、加工零件的大小、裝夾方式、熱處理、加工精度等做綜合的考慮，制定完善的加工工藝，減少加工成本，并提高進度，保證質(zhì)量。
4、結(jié)束語
偏心軸屬于難加工產(chǎn)品，但是其重要性又是不言而喻的，因而研究其車削加工的方法和工藝，對于提升加工的效率和質(zhì)量都有重要的參考意義，相關(guān)研究值得深入。
參考文獻：
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關(guān)鍵詞：磨輪臂 裝夾 車削
一、引言
磨輪臂是超微粒粉碎機的關(guān)鍵零件，超微粒粉碎機主要是用于粉碎一些材料比較硬的藥材和化工原料，比如石膏、紫石英等藥材。該機器根據(jù)主機尺寸及主機功率不同可以分為三種型號：CWF-360、CWF-600 、CWF-900。本文以最小型號的CWF-360為例，介紹其機器內(nèi)部最主要的零件磨輪臂的機械加工過程。超微粒粉碎機加工后的藥材的粒度可以達到60-300目（meshes），它的工作原理主要是通過磨輪臂帶動磨輪和缸體的內(nèi)壁進行研磨，把原來大粒的藥材粉碎成微粒的藥材。因為磨輪和缸體的內(nèi)壁進行的是高強度的摩擦，所以磨輪臂必須具備的力學性能是硬度高、耐磨性好、剛性好等。因此，我們采用鑄鋼（ZG45）作為磨輪臂的材料，并進行一定熱處理使其力學性能達到要求。
二、零件形狀分析
該零件形狀如圖1所示，零件的材料是鑄鋼（ZG45），鑄件毛坯外協(xié)加工。磨輪臂的形狀不規(guī)則，主要由軸承孔Φ47M7兩個、帶有錐度1：30的孔、凹槽、油槽以及一些M4螺紋孔和M6螺紋孔組成。需要加工的 范圍比較大，而且形狀不太規(guī)則，主要應保證軸承孔、錐度孔及中心距83-0.37+0.28尺寸。需要用到的刀具也比較多，主要用到粗加工的合金刀YT5和精加工的合金刀YT15。
三、加工工藝及裝夾
磨輪臂的加工分幾個步驟完成，主要加工過程如下：
（一）磨輪臂的鑄造件是與外面協(xié)作，做好鑄件后先對鑄件進行表面清砂，去除澆口及毛刺，然后進行退火處理。處理完后我們要對鑄件進行質(zhì)檢，主要檢查鑄件是否存在鑄造缺陷和毛坯尺寸是否符合要求。
（二）第二步，進行畫線，畫好兩孔的中心線和孔線及兩端面的加工線。
（三）第三步，用車床對孔進行加工，用到了我們設(shè)計的專用夾具，如圖2和圖3是兩種車床固定芯套。兩芯套的形狀非常相似，差別就是總長不一樣，主要是考慮到加工的零件的特點，防止發(fā)生一些干涉現(xiàn)象。車床的轉(zhuǎn)速的控制可以通過下面的計算得出：
需要加工的直徑為Φ30— Φ50，查表得到鑄鋼的切削速度范Vc= 60m/min—90m/min，那么車床的主軸轉(zhuǎn)速為
=573，那么轉(zhuǎn)速范圍是382-573。利用上面得出的轉(zhuǎn)速粗車軸承孔Φ47M7和Φ42， Φ31的孔，以及端面至要求，所用到的刀具是合金刀YT5，留有一定的精加工余量，利用合金刀YT15加工到尺寸要求，然后用芯套一套進已經(jīng)加工好的孔，把工件用五粒螺栓和壓板固定在法蘭盤上，然后找正孔的中心，用四爪卡盤夾住夾具的一端對另外一端進行加工。
（四）第四步，調(diào)頭利用芯套二進行裝夾，把錐孔和大端面的凹位、油槽進行加工。錐度C=1：30，圓錐半角為 ，圓錐半角 的計算如下：
行反復檢查，直到錐度符合要求為止。
（五）第五步，對加工好的各孔進行測量檢查，同時，對兩端面的M4螺紋孔和零件表面上的一個M6的螺紋孔進行畫線。
（六）第六步，對畫好線的各螺紋孔先用相應的鉆頭進行鉆孔，M4的螺紋孔用Φ3.3的鉆頭鉆孔M6的螺紋孔用Φ5的鉆頭進行鉆孔，然后用相應的絲錐進行攻絲。
（七）第七步，利用錐度塞規(guī)對錐孔進行涂色檢查，接觸面應大于70%，如果沒有達到要求我們必須進行修刮。最后，對加工好的零件進行質(zhì)檢后入庫。
四、結(jié)束語
本文重點是介紹磨輪臂的加工方法，并且設(shè)計了配套的夾具，通過該夾具進行裝夾加工，非常方便實用，節(jié)省了很多找正的時間，并且精度的要求也得到保證，適合批量生產(chǎn)該零件。相對傳統(tǒng)的車削偏心零件方法該生產(chǎn)工藝具有一定的先進性和可行性。每臺粉碎機上一共有四個磨輪臂，因此，該加工方法對整臺機器的生產(chǎn)節(jié)省了很多時間，提高了效率。本文是以最小型號的超微粒粉碎機為例的，其他型號的超微粒粉碎機的磨輪臂加工的原理都是根據(jù)本文所論述的原理進行加工。利用該裝夾的設(shè)計理念我們還可以加工更加多的偏心工件。通過設(shè)計該零件的加工工藝和撰寫本論文，使我從中學習到了很多東西，懂得了機械零件的設(shè)計是嚴謹和科學的。
參考文獻
【論文關(guān)鍵詞】數(shù)控車工；實訓教學；體會
合理安排教學內(nèi)容，抓好學生的基礎(chǔ)訓練;采用分層次教學管理模式，利用現(xiàn)代化的教學設(shè)備，實現(xiàn)因材施教;承認個別差異，讓學生明確學習目標，并對學生的成績通過師生互動、學生互動給予做出及時的評價，激發(fā)其積極性，調(diào)動學習意愿，引導學生開拓思維，獨立思考，獨立作業(yè)，勇于創(chuàng)新的學習熱情，這樣才能更好地提高學生車工實習操作水平。
職業(yè)技能是一種包含專業(yè)素質(zhì)在內(nèi)的專業(yè)技能，是一種直接的有形生產(chǎn)力。具體說，職業(yè)技能指與操作生產(chǎn)設(shè)備直接聯(lián)系的技能，如數(shù)控設(shè)備操作、車工操作；或與實際工作直接聯(lián)系的技能。職業(yè)技能培訓教學的目標是培養(yǎng)出現(xiàn)代社會生產(chǎn)急需的、有社會主義覺悟的、有技術(shù)的高素質(zhì)勞動者和技術(shù)員。我校開設(shè)車工專業(yè)的時間比較短，但由于幾年來我們一直重視教學質(zhì)量，增強學生的動手能力，使得該專業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)形勢一直很好。隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展，職業(yè)學校的畢業(yè)生就業(yè)競爭也日趨激烈，如何使學校在競爭中得以長足的發(fā)展，我們說：教學質(zhì)量。本人在多年的實踐教學中也是始終堅持這一宗旨。
技術(shù)學校應社會需要而開設(shè)的車工生產(chǎn)實習課程教學的任務是培養(yǎng)學生全面牢固地掌握本工種的基本操作技能；會做本工種中級技術(shù)等級工件的工作；學會一定的先進工藝操作；能熟練地使用、調(diào)整本工種的主要設(shè)備；獨立進行一級保養(yǎng)；正確使用工、夾、量具、具有安全生產(chǎn)知識和文明生產(chǎn)的習慣；養(yǎng)成良好的職業(yè)道德。從技校車工生產(chǎn)實習課程教學的特點分析，我校結(jié)合自己學校實際情況，依教學大綱要求，開展車工生產(chǎn)實習教學。
為營造我校采用分層次教學管理模式，充分利用現(xiàn)代化的教學設(shè)備,實現(xiàn)因材施教的環(huán)境。我校在充分借助多媒體工具向?qū)W生展示圖、文、聲像相結(jié)合的課件的同時，充分利用學生的心理特點及學生自我展示的需要，借助現(xiàn)代化的教學設(shè)備開展技術(shù)交流，構(gòu)建一個師生互動、學生互動，鼓勵學生上講臺解說、分析工件加工工藝步驟，并與不同學齡段的學生交流自己在車工實習過程中的心得，總結(jié)自己實習得失、經(jīng)驗的平臺。以此平臺對學生的成績通過師生互動、學生互動給予做出及時的評價。如此教師不必像以前那樣唱“獨角戲”，還能在教學過程中點燃學生思維的火花，激發(fā)學生感情上的參預與主動學習的意識，從而構(gòu)建學生認知主體的地位，把學生的感知過程、理解過程、運用過程融為一體，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，有效地提高學生的學習效率，一定程度上也彌補了學生的實踐經(jīng)驗的不足。使學生通過操作進一步加深對機械生產(chǎn)的理解。因此，我校校園內(nèi)，學生學習氣氛非常濃厚。新老生間三五成群的聚在一起討論車工實習操作卡片上的零件加工工藝、加工步驟及加工方法等（例如：在車雙梯形螺紋時，如何利用平行四邊行法則或量塊實現(xiàn)分線;在轉(zhuǎn)動小滑板車圓錐體時，如何采用相似三角形及全等三角形方法進行調(diào)整小滑板角度等），已經(jīng)成為校園內(nèi)的一道風景線。
1．利用數(shù)控仿真系統(tǒng)，使學生在虛擬環(huán)境中了解數(shù)控加工技術(shù)
數(shù)控加工仿真系統(tǒng)采用了與數(shù)控機床操作系統(tǒng)相同的面板和按鍵功能，不存在任何的安全問題，學生可以大膽地、獨立地進行學習和練習。不僅如此，現(xiàn)代的數(shù)控加工仿真軟件還能實現(xiàn)加工模擬演示功能和程序自診斷功能，不僅具有對學生編制的數(shù)控程序進行自動檢測、具體指出錯誤原因的功能，還具有在真實設(shè)備上無法實現(xiàn)的三維測量功能。這樣學生既能比較完整地學到知識，還能鍛煉學生的膽量，培養(yǎng)他們的自信心。
2．妥善安排實訓步驟，減少學習“彎路”
現(xiàn)代的數(shù)控車床種類繁多，結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)以及主要性能都不一樣，特別是不同的車床，它的控制面板也是不同的，它的g代碼和輔助功能的m代碼的含義也不完全相同，甚至完全不同。所以實訓的第一步必須要學生先熟悉所操作的車床的結(jié)構(gòu)，了解車床的主要技術(shù)參數(shù)、操作系統(tǒng)、控制面板、g代碼、坐標系等性能。第二步發(fā)給學生一些外圓弧、錐度等模型零件的加工程序，讓學生照此輸入，然后在實訓教師指導下加工，使學生進一步熟悉車床的性能，熟悉操作規(guī)程，減少操作時的恐懼心理，樹立自信心。第三步給學生一些簡單零件的圖紙讓學生先觀察，明確加工內(nèi)容和技術(shù)要求，在此基礎(chǔ)上確定零件的加工方案，劃分和安排加工工序；考慮零件的定位、夾具和刀具選擇、切削用量的確定以及對刀點、換刀點的位置和刀具補償?shù)纫幌盗袉栴}。然后手工編寫加工程序單，檢驗并修改加工程序，編制數(shù)控加工工藝技術(shù)文件，如數(shù)控加工工序卡、程序說明卡、走刀路線圖等。第四步在實訓教師在場的情況下按照自己所編工藝路線上車獨自加工完成零件。第五步按照考級要求讓學生熟練掌握各類g代碼、m指令等功能以及切削要素的內(nèi)涵并能恰當選用。加工先從軸類零件、盤類零件、內(nèi)外螺紋零件開始訓練，等這些熟練后嘗試加工中等復雜零件，如車制機床主軸（要求采用粗切循環(huán)功能）、車制內(nèi)外球面（要求采用刀尖圓弧半徑補償功能，并且球面的位置度不大于0.04mm）、車制蝸桿以及多頭螺紋（要求采用子程序功能，并符合圖樣要求），最后再練習一兩次較高難度結(jié)構(gòu)復雜零件的加工，鍛煉學生獨立思考能力，充分挖掘?qū)W生潛能，激發(fā)學習興趣。
論文摘要:本文系統(tǒng)介紹了數(shù)控高速切削加工的基礎(chǔ)理論及發(fā)展過程,分析了高速加工的優(yōu)點和應用領(lǐng)域,總結(jié)了發(fā)展數(shù)控高速切削加工需要的關(guān)鍵技術(shù)和研究方向。
數(shù)控高速切削技術(shù)(High Speed Machining,HSM,或High Speed Cutting,HSC),是提高加工效率和加工質(zhì)量的先進制造技術(shù)之一,相關(guān)技術(shù)的研究已成為國內(nèi)外先進制造技術(shù)領(lǐng)域重要的研究方向。我國是制造大國,在世界產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移中要盡量接受前端而不是后端的轉(zhuǎn)移,即要掌握先進制造核心技術(shù),否則在新一輪國際產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中,我國制造業(yè)將進一步落后。研究先進技術(shù)的理論和應用迫在眉睫。
1、數(shù)控高速切削加工的含義
高速切削理論由德國物理學家Carl.J.Salomon在上世紀三十年代初提出的。他通過大量的實驗研究得出結(jié)論:在正常的切削速度范圍內(nèi),切削速度如果提高,會導致切削溫度上升,從而加劇了切削刀具的磨損;然而,當切削速度提高到某一定值后,只要超過這個拐點,隨著切削速度提高,切削溫度就不會升高,反而會下降,因此只要切削速度足夠高,就可以很好的解決切削溫度過高而造成刀具磨損不利于切削的問題,獲得良好的加工效益。
隨著制造工業(yè)的發(fā)展,這一理論逐漸被重視,并吸引了眾多研究目光,在此理論基礎(chǔ)上逐漸形成了數(shù)控高速切削技術(shù)研究領(lǐng)域,數(shù)控高速切削加工技術(shù)在發(fā)達國家的研究相對較早,經(jīng)歷了理論基礎(chǔ)研究、應用基礎(chǔ)研究以及應用研究和發(fā)展應用,目前已經(jīng)在一些領(lǐng)域進入實質(zhì)應用階段。
關(guān)于高速切削加工的范疇,一般有以下幾種劃分方法,一種是以切削速度來看,認為切削速度超過常規(guī)切削速度5-10倍即為高速切削。也有學者以主軸的轉(zhuǎn)速作為界定高速加工的標準,認為主軸轉(zhuǎn)速高于8000r/min即為高速加工。還有從機床主軸設(shè)計的角度,以主軸直徑和主軸轉(zhuǎn)速的乘積DN定義,如果DN值達到(5~2000)×105mm.r/min,則認為是高速加工。生產(chǎn)實踐中,加工方法不同、材料不同,高速切削速度也相應不同。一般認為車削速度達到(700~7000)m/min,銑削的速度達到(300~6000)m/min,即認為是高速切削。
另外,從生產(chǎn)實際考慮,高速切削加工概念不僅包含著切削過程的高速,還包含工藝過程的集成和優(yōu)化,是一個可由此獲得良好經(jīng)濟效益的高速度的切削加工,是技術(shù)和效益的統(tǒng)一。
高速切削技術(shù)是在機床結(jié)構(gòu)及材料、機床設(shè)計、制造技術(shù)、高速主軸系統(tǒng)、快速進給系統(tǒng)、高性能CNC系統(tǒng)、高性能刀夾系統(tǒng)、高性能刀具材料及刀具設(shè)計制造技術(shù)、高效高精度測量測試技術(shù)、高速切削機理、高速切削工藝等諸多相關(guān)硬件和軟件技術(shù)均得到充分發(fā)展基礎(chǔ)之上綜合而成的。因此,高速切削技術(shù)是一個復雜的系統(tǒng)工程,是一個隨相關(guān)技術(shù)發(fā)展而不斷發(fā)展的概念。
2、數(shù)控高速切削加工的優(yōu)越性
由于切削速度的大幅度提高,高速切削加工技術(shù)不僅提高了切削加工的生產(chǎn)率,和常規(guī)切削相比還具有一些明顯的優(yōu)越性:第一、切削力小:在高速銑削加工中,采用小切削量、高切削速度的切削形式,使切削力比常規(guī)切削降低30%以上,尤其是主軸軸承、刀具、工件受到的徑向切削力大幅度減少。既減輕刀具磨損,又有效控制了加工系統(tǒng)的振動,有利于提高加工精度。第二、材料切除率高:采用高速切削,切削速度和進給速度都大幅度提高,相同時間內(nèi)的材料切除率也相應大大提高。從而大大提高了加工效率。第三、工件熱變形小:在高速切削時,大部分的切削熱來不及傳給工件就被高速流出的切屑帶走,因此加工表面的受熱時間短,不會由于溫升導致熱變形,有利于提高表面精度,加工表面的物理力學性能也比普通加工方法要好。第四、加工精度高:高速切削通常進給量也比較小,使加工表面的粗糙度大大降低,同時由于切削力小于常規(guī)切削,加工系統(tǒng)的振動降低,加工過程更平穩(wěn),因此能獲得良好的表明質(zhì)量,可實現(xiàn)高精度、低粗糙度加工。第五、綠色環(huán)保:高速切削時,工件的加工時間縮短,能源和設(shè)備的利用率提高了,加工效率高,加工能耗低,同時由于高速切削可以實現(xiàn)干式切削,減少甚至不用切削液,減少污染和能耗。
3、數(shù)控高速切削技術(shù)的應用領(lǐng)域研究
鑒于以上所述高速切削加工的特點,使該技術(shù)在傳統(tǒng)加工薄弱的領(lǐng)域有著巨大應用潛力。首先,對于薄壁類零件和細長的工件,采用高速切削,切削力顯著降低,熱量被切屑帶走,可以很好的彌補采用傳統(tǒng)方法時由于切削力和切削熱的影響而造成其變形的問題,大大提高了加工質(zhì)量。其次,由于切削抗力小,刀具磨損減緩,高錳鋼、淬硬鋼、奧氏體不銹鋼、復合材料、耐磨鑄鐵等用傳統(tǒng)方法難以加工的材料,可以研究采用數(shù)控高速切削技術(shù)來加工。另外,在汽車、模具、航天航空等制造領(lǐng)域, 一些整體構(gòu)件需要比較大的材料切除率,由于數(shù)控高速切削的進給速度可隨切削速度的提高而相應提高, 使得單位時間內(nèi)的材料切除率大大提高,因而在模具制造、汽車制造、航空航天制造中,數(shù)控高速切削技術(shù)的應用將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。第四,由于高速切削時,加工過程平穩(wěn)、振動小,與常規(guī)切削相比, 高速切削可顯著提高加工精度1~2級,完全可以取消后續(xù)的光整加工, 同時,采用數(shù)控高速切削技術(shù), 能夠在一臺機床上實現(xiàn)對復雜整體結(jié)構(gòu)件同時進行粗、精加工,減少了轉(zhuǎn)工序中可能的定位誤差, 因而也有利于提高工件的加工精度。因此, 高速切削技術(shù)在精密制造中有著廣闊的應用前景。如某企業(yè)加工的鋁質(zhì)模具,模具型腔長達1500mm,要求尺寸精度誤差±0.05mm,表面粗糙度Ra0.8μm,原先的制造工藝為:粗刨—半精刨—精刨—手工鏟刮—手工拋光,制造周期要60小時。采用高速銑床加工后,經(jīng)過半精加工和精加工,加工周期僅需6小時,不僅效率提高,而且模具質(zhì)量也大大提高。
4、實現(xiàn)數(shù)控高速切削加工的關(guān)鍵技術(shù)研究
數(shù)控高速切削加工是一個復雜的系統(tǒng)工程,涉及到切削機理、切削機床、刀具、切削過程監(jiān)控及加工工藝等諸多相關(guān)的硬件與軟件技術(shù),數(shù)控高速切削技術(shù)的實施和發(fā)展,依賴于此系統(tǒng)中的各個組成要素的,這些實現(xiàn)數(shù)控高速切削技術(shù)離不開的關(guān)鍵技術(shù),具體體現(xiàn)在以下方面:
1)高速切削機理:有關(guān)各種材料在高速加工條件下,切屑的形成機理,切削力、切削熱的變化規(guī)律,刀具磨損規(guī)律及對加工表面質(zhì)量的影響規(guī)律,對以上基礎(chǔ)理論的實驗和研究,將有利于促進高速切削工藝規(guī)范的確定和切削用量的選擇,為具體零件和材料的加工工藝制定提供理論基礎(chǔ),屬于原理技術(shù)。目前,黑色金屬及難加工材料的高速切削工藝規(guī)范和切削用量的確定,是高速切削生產(chǎn)中的難點,也是高速切削加工領(lǐng)域研究的焦點。
2)高速切削機床技術(shù)模塊:高速切削機床需要高速主軸系統(tǒng)、快速進給系統(tǒng)和高速CNC控制系統(tǒng)。高速加工要求主軸單元能夠在很高的轉(zhuǎn)速下工作,一般主軸轉(zhuǎn)速10000 r/min以上,有的甚至高達60000-100000r/min,且保證良好動態(tài)和熱態(tài)性能。其中關(guān)鍵部件是主軸軸承,它決定著高速主軸的壽命和負載容量,也是高速切削機床的核心部件之一,主軸結(jié)構(gòu)的改進和性能的提高是高速機床的一項重要單元技術(shù)。另一項重要的單元技術(shù)是高速進給系統(tǒng)。隨著機床主軸轉(zhuǎn)速的提高,為保證刀具每齒或每轉(zhuǎn)進給量不變,機床的進給速度和進給加速度也相應提高,同時空行程速度也要提高。因此,機床進給系統(tǒng)必須快速移動和快速準確定位,這顯然對機床導軌、伺服系統(tǒng)、工作臺結(jié)構(gòu)等提出了新的更高要求,是制約高速機床技術(shù)的關(guān)鍵單元技術(shù)。
3)高速切削刀具技術(shù)模塊:由機床、刀具和工件組成的高速切削加工工藝系統(tǒng)中,刀具是最活躍的因素。切削刀具是保證高速切削加工順利進行的最關(guān)鍵技術(shù)之一。隨著切削速度的大幅度提高,對切削刀具材料、刀具幾何參數(shù)、刀體結(jié)構(gòu)等都提出了不同于傳統(tǒng)速度切削時的要求,高速切削刀具材料和刀具制造技術(shù)都發(fā)生了巨大的變化,高速切削加工時,要保證高的生產(chǎn)率和加工精度,更要保證安全可靠。因此,高速切削加工的刀具系統(tǒng)必須滿足具有良好的幾何精度和高的裝夾重復定位精度,裝夾剛度,高速運轉(zhuǎn)時良好的平衡狀態(tài)和安全可靠。盡可能減輕刀體質(zhì)量,以減輕高速旋轉(zhuǎn)時所受到的離心力,滿足高速切削的安全性要求,改進刀具的夾緊方式。刀具系統(tǒng)的技術(shù)研究和發(fā)展是數(shù)控高速切削加工的關(guān)鍵任務之一。
4)數(shù)控高速切削工藝:高速切削作為一種新的切削方式,要應用于實際生產(chǎn),缺乏可供參考的應用實例,更沒有實用的切削用量和加工參數(shù)數(shù)據(jù)庫,高速加工的工藝參數(shù)優(yōu)化是當前制約其應用的關(guān)鍵技術(shù)之一。另外,高速切削的零件NC程序要求必須保證在整個切削過程中載荷穩(wěn)定,但是現(xiàn)在使用的多數(shù)CNC軟件中的自動編程功能都還不能滿足這一的要求,需要由人工編程加以補充和優(yōu)化,這在一定程度上降低了高速切削的價值,必須研究采用一種全新的編程方式,使切削數(shù)據(jù)適合高速主軸的功率特性曲線,充分發(fā)揮數(shù)控高速切削的優(yōu)勢。
高速切削加工技術(shù)的發(fā)展和應用有賴于以上原理方面、機床、刀具、工藝等各項關(guān)鍵單元技術(shù)的發(fā)展和綜合。
5、高速切削技術(shù)應用方面研究狀況和發(fā)展趨勢
由于高速切削在提高生產(chǎn)效益方面具有巨大潛力,早己成為美、日、德等國競相研究的重要技術(shù)領(lǐng)域。美國日本等國早在60年代初,就開始了超高速切削機理的研究。上世紀70年代,美國已經(jīng)研制出最高轉(zhuǎn)速達20000r/min 的高速銑床。如今,歐美等發(fā)達國家生產(chǎn)的不同規(guī)格的各種超高速機床已經(jīng)商業(yè)化生產(chǎn)并進入市場,在飛機、汽車及模具制造行業(yè)實際應用。例如,在美國波音公司等飛機制造企業(yè),已經(jīng)采用數(shù)控高速切削加工技術(shù)超高速銑削鋁合金、鈦合金等整體薄壁結(jié)構(gòu)件和波導管、撓性陀螺框架等普通方法難加工的零件。近年來,美、歐、日等國對新一代數(shù)控機床、高速加工中心、高速工具系統(tǒng)的研究和產(chǎn)業(yè)化進程進一步加快,高性能的電主軸技術(shù)及其產(chǎn)品的專業(yè)化生產(chǎn)步伐加大;高性能的刀具系統(tǒng)技術(shù)也進展迅速;直線電機技術(shù)應用于高速進給系統(tǒng)。
應用型本科教育是以培養(yǎng)知識、能力和素質(zhì)全面協(xié)調(diào)發(fā)展，具有較強的實踐能力和創(chuàng)新精神，面向生產(chǎn)、建設(shè)、管理等一線的高級應用型人才為目標定位的高等教育[1]。發(fā)展應用型本科教育，既是我國經(jīng)濟社會發(fā)展的要求，也對高等教育大眾化進程起到了積極的促進作用。我校依據(jù)應用型的辦學定位和區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展需求，以“大應用觀、大工程觀”為引領(lǐng)確立了應用型專業(yè)人才培養(yǎng)目標，構(gòu)建了新的人才培養(yǎng)方案?！稒C械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課程是機械類各專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，課題組根據(jù)學校教學改革精神及機械類專業(yè)應用型人才的培養(yǎng)目標要求，對課程在理論教學與生產(chǎn)實際相結(jié)合、課程知識與實踐創(chuàng)新相融合、教學改革與資源建設(shè)相結(jié)合等方面進行了研究與實踐探索，取得了顯著的效果。
一、將理論教學與生產(chǎn)實際相結(jié)合
應用型本科教育的課程體系具有其特點，它不是建立在學科體系上而是以技術(shù)體系為依據(jù)的課程內(nèi)容體系[2]。在“厚基礎(chǔ)、重實踐、能創(chuàng)新、高素質(zhì)”目標指導下，強調(diào)理論的應用性與技術(shù)的先進性。該課程的教學內(nèi)容與制造企業(yè)的生產(chǎn)實際密切相關(guān)，它主要介紹機械產(chǎn)品的生產(chǎn)過程及生產(chǎn)活動的組織、機械加工方法、機械加工過程及其系統(tǒng)。為了滿足機械類應用型人才的培養(yǎng)目標要求，教學內(nèi)容體系以實際工程為背景，以機械制造工藝過程為主線，從機床、刀具到夾具設(shè)計、工藝制訂、加工裝配，均要符合企業(yè)技術(shù)體系和實際流程。教學內(nèi)容強調(diào)基本理論、基礎(chǔ)知識與工程應用的有機結(jié)合，根據(jù)徐州的地緣優(yōu)勢，引入了工程機械零件如油缸、殼體等零件的加工工藝，并注重經(jīng)典知識與新技術(shù)相結(jié)合，保證了教學內(nèi)容的先進性。
面向應用型工程人才的培養(yǎng)，專業(yè)理論以“夠用”為度，強化案例教學，突出實用性。對課堂活動應精心設(shè)計和組織，課程各章節(jié)以案例導入、問題導向，充分激發(fā)學生的學習興趣。講授中采用置疑討論、交流互動等啟發(fā)式教學方法，引導學生積極思考、分析討論，避免單純“灌輸型”傳授知識。對于重點難點內(nèi)容，精講多練，有助于課堂教學質(zhì)量的提高。對于卓越班采用小班授課，更易于師生交流互動、翻轉(zhuǎn)課堂，強化了對學生分析解決問題能力的培養(yǎng)。
教學中靈活運用多媒體課件、實物教具等輔助教學手段，可顯著提高課堂教學效果。對多媒體課件要精心設(shè)計，合理選用動態(tài)仿真、現(xiàn)場視頻、3D模型等，創(chuàng)設(shè)教學情境，豐富信息量，使學生學習的積極性更高。如講解機床結(jié)構(gòu)和傳動系統(tǒng)時，若采用機床剖切圖或錄像進行教學的話，學生難以看清楚機床內(nèi)部結(jié)構(gòu)，教學效果不理想。為此課題組基于Pro/E軟件建立了CA6140機床的3D模型并進行了運動仿真，課堂教學中可演示機床每個部件的構(gòu)成、空間位置關(guān)系、傳動系統(tǒng)特點等，非常直觀形象，使學生能深入理解并掌握知識要點，增強了課程學習的趣味性。充分利用多種教具和現(xiàn)場教學，形象直觀，可促使理論與實踐有機結(jié)合。如講解車刀和鉆、擴、攻絲、磨削等加工工藝時，教師將車刀及模型、小型手工電鉆、拋光機、磨平機等帶進課堂，對照實物講解刀具幾何角度、現(xiàn)場在鋁板上進行鉆孔、攻絲、對板件進行磨邊、拋光等[3]，并在課間和課后現(xiàn)場指導學生進行試加工，增強學生對機加工工藝的感性認識。
課后除布置思考題和作業(yè)，安排習題課及作業(yè)講評，鞏固課堂所學知識外，充分運用網(wǎng)絡(luò)課程教學平臺開辟第二課堂，實現(xiàn)師生網(wǎng)上交流與互動，引導學生挖掘和利用網(wǎng)絡(luò)中與教學內(nèi)容相關(guān)的信息資源，在牢固掌握課程知識的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學生信息收集、辨別及合理利用的意識，不斷提升學生的綜合能力。課程設(shè)計以選擇企業(yè)案例中的典型零件為對象，增強了課程設(shè)計的真實性[4]。設(shè)計任務包括繪制零件圖、毛坯圖，編制零件機械加工工藝卡、工序卡，繪制夾具裝配圖和撰寫設(shè)計說明書等，進行綜合訓練。設(shè)計手段由二維設(shè)計逐漸向三維設(shè)計、裝配過渡，以培養(yǎng)學生創(chuàng)新設(shè)計和工程實踐能力。為保證課程設(shè)計質(zhì)量，指導教師組成答辯小組，對每個學生進行答辯，從圖紙、說明書、對知識的掌握程度等方面嚴格把關(guān)。生產(chǎn)實習環(huán)節(jié)集中在中國一拖集團有限公司等企業(yè)進行，學校與企業(yè)結(jié)合共同培養(yǎng)機械類應用型人才。為保證實習效果，實施“企業(yè)導師講解+校內(nèi)導師講解+分組討論+教師總結(jié)+撰寫實習報告”的實習模式。企業(yè)導師講解之后，校內(nèi)導師必須將重點問題逐個講解，各分廠實習結(jié)束后在非生產(chǎn)區(qū)分組討論，補充完善實習日記及實習報告。
二、將課程知識與實踐創(chuàng)新相融合
對機械類應用型人才不僅要強化工程實踐能力的培養(yǎng)，更要注重對學生科技創(chuàng)新意識的培養(yǎng)[5]。課題組教師積極指導學生參與科研課題、課外科技活動等創(chuàng)新活動，組織學生參加國家、省市等各大賽事，以培養(yǎng)和提高學生的實踐創(chuàng)新能力。對于本課程教學中的難點和學生不易理解的知識點，如刀具的幾何角度部分，教師將其問題提煉出來以項目的形式帶領(lǐng)學生進行研究，設(shè)計了基于單片機集語音、動作、視頻為一體的多功能動態(tài)刀具幾何角度演示裝置，獲得了全國大學生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽二等獎，獲江蘇省大學生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽一等獎，并授權(quán)發(fā)明專利。這既解決了教學難題，又鍛煉了學生的創(chuàng)新設(shè)計能力。針對課程中刀具切削溫度的知識點，教師指導學生開發(fā)了基于紅外測溫技術(shù)的刀具溫度測量裝置等，既鍛煉了學生的創(chuàng)新能力，也具有很好的應用效果。課題組教師鼓勵學生積極申報各類大學生實踐創(chuàng)新訓練計劃項目，指導學生將課程和生活中的有關(guān)技術(shù)問題進行提煉，并通過創(chuàng)新項目加以解決。指導學生進行科技論文寫作和專利申報，培養(yǎng)其科學素養(yǎng)。實踐表明，對學生科學素質(zhì)的培養(yǎng)，能有效地促進學生創(chuàng)新能力的提升。兩年來，充分利用我校的國家級工程實踐教育中心的優(yōu)勢條件，指導學生完成了國家級、省級實踐創(chuàng)新訓練項目3項，指導學生發(fā)表學術(shù)論文2篇，獲批發(fā)明專利和實用新型專利3項。指導學生獲得第四屆、第五屆“浩辰杯”華東區(qū)大學生CAD應用技能競賽中獲一等獎2項、二等獎6項。指導學生獲省級優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計三等獎1項、校級優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計獎2項。
三、將教學改革與資源建設(shè)相結(jié)合
圍繞機械類應用型人才的教學目標要求深入開展課程教學改革，促進了課程資源的建設(shè)。課題組根據(jù)機械類應用型人才的培養(yǎng)目標要求，結(jié)合工程實際合理安排課程內(nèi)容體系，強化案例教學，主編出版了機械類創(chuàng)新應用型人才培養(yǎng)規(guī)劃教材《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》，已在省內(nèi)外多所院校中推廣使用，受到了大家的好評。應用型人才的培養(yǎng)更加注重學生工程實踐能力的提高。我校不但增加了實踐類課程的學分比重，也調(diào)整了實踐教學內(nèi)容，以更多的綜合實驗取代傳統(tǒng)的驗證性實驗，以更多的生產(chǎn)一線實景教學取代傳統(tǒng)的實驗室模擬教學。教師積極主持、參與實踐實驗教學設(shè)計，指導學生參與實驗室建設(shè)等實踐活動，收到了顯著成效。如指導“夾具拆裝與調(diào)整”實驗時，選拔一些學生參加機床夾具的設(shè)計制作項目，充實實驗室資源建設(shè)。學生利用課外時間完成夾具設(shè)計、工藝制訂、加工裝配等，制作完成機床夾具實驗裝置2套。在整個項目過程中將設(shè)計（3D建模、裝配、仿真，標準查詢，標準件選型，材料選擇）、繪制工程圖、工藝制訂、機械加工（車削、銑削、鉆孔、攻絲等）、電火花線切割加工、裝配（含配作加工）全部貫穿起來，有利于本專業(yè)知識的融會貫通，使學生實際工程能力得到明顯提升。
