项目9钳工锯削基本操作教学设计 江苏省机电类专业技能考试

车削工具、夹具的使用 教学设计 项 目 内 容 省份与专业 江苏省机械类专业 项目名称 车削工具、夹具的使用 授课时数 3课时 教学目标 认知：能准确说出常用车刀（外圆车刀、切断刀、内孔镗刀等）和通用夹具（三爪卡盘、四爪卡盘、顶尖、鸡心夹头等）的名称、结构与用途。 理解：能解释不同车刀几何角度（前角、后角、主偏角等）对切削效果的影响，能说明不同夹具的装夹原理与适用场合。 技能：能独立、规范地完成车刀的装夹与刀尖高度调整；能正确选用并安装三爪卡盘、顶尖等夹具，完成工件的装夹与校正。 教学重难点 车刀的正确装夹：特别是刀尖严格对准工件中心线的方法和重要性。 三爪卡盘的正确使用：包括卡爪的安装、工件的初步装夹与找正。 一夹一顶装夹方法：前顶尖与尾座顶尖的配合使用，鸡心夹头的安装。 工件找正：尤其是在四爪卡盘上对不规则工件进行找正的方法与技巧（对中职生可适当降低要求，以体验为主）。 车刀几何角度的理解与应用：将抽象的刀具角度概念与实际的切削效果（如断屑、排屑、加工表面质量）联系起来。 根据加工任务灵活选用工具夹具：培养学生分析图纸，根据工件形状、精度要求选择最佳装夹方案的综合能力。 场地与器材 1. 教学场地： · 理实一体化教室或多媒体教室+数控车工实训车间。 · 要求配备投影仪、白板、可播放操作视频的设备。 2. 器材与设备清单： 类别 名称 数量 备注 设备 普通车床（CA6140或类似型号） 10-15台 根据学生人数分组，2-3人/组 车刀 外圆粗车刀（45°、90°） 每组2-3把 焊接式或机夹式 切断刀 每组1把 内孔镗刀 1-2把 可教师演示用 量具 划线盘、百分表及磁力表座 每组1套 用于找正 刀架高度调整垫片 每组1套 夹具 三爪自定心卡盘（已安装在车床上） 每台车床1个 核心教学器材 四爪单动卡盘 2-3个 可安装在部分车床上供演示和小组体验 固定顶尖、回转顶尖 每组各1个 鸡心夹头、拨盘 每组1套 卡盘扳手、刀架扳手 每组1套 强调安全使用 工件毛坯 45钢棒料 (Φ30-50mm x 100mm) 每组2-3根 安全防护 防护眼镜 每人1副 必须佩戴 工作服、工作帽 每人1套 必须穿戴 防屑挡板 每台车床 教学方法 任务驱动教学法： 核心方法。设置明确任务，如“完成一根阶梯轴的车削”，将工具夹具的使用融入到完成任务的过程中，使学习更有目的性。 项目实施 过程步骤 第一部分：车削工具（刀具）的使用 车削工具，即车刀，是直接负责对工件进行切削的部分。其选择和使用直接关系到加工质量、效率和成本。 一、 车刀的主要类型与选用 车刀通常按加工功能和结构分类。 1. 按加工功能分类： · 外圆车刀：用于车削工件的外圆表面。是最常用的车刀。 · 内孔车刀（镗刀）：用于车削工件的内孔。 · 切槽刀/切断刀：用于切削沟槽或切断工件。 · 螺纹车刀：刀尖形状为60°或55°等，专门用于车削螺纹。 · 成形车刀：刀口为特定形状，用于一次车出成形表面。 · 端面车刀：用于车削工件的端面。 2. 按结构分类： · 整体式车刀：早期高速钢车刀，刀头和刀杆为一体。 · 焊接式车刀：将硬质合金刀片焊接在碳钢刀杆上。 · 机夹式可转位车刀（现代主流）：刀杆前端有刀片槽，通过机械夹固方式（螺钉、压板等）安装可转位刀片。刀片磨损后，只需松开夹紧机构，将刀片转换一个新的切削刃即可继续使用，无需磨刀，效率极高。 3. 刀片材质与牌号选择： · 硬质合金：最常用，性价比高。分为P（蓝色，用于加工钢件）、M（黄色，通用）、K（红色，用于加工铸铁、有色金属）等组别。 · 涂层硬质合金：表面涂覆TiN、TiCN、Al₂O₃等耐磨层，寿命和切削速度显著提高。 · 陶瓷/金属陶瓷：用于高速精加工钢和铸铁。 · 立方氮化硼（CBN）：用于加工高硬度铸铁和淬火钢。 · 金刚石（PCD）：用于加工非铁金属、复合材料和非金属材料。 选用原则：根据被加工材料（钢、铝、铸铁？）、加工类型（粗加工、精加工？）、机床功率和刚性等因素综合选择。 二、 车刀的使用要点 1. 正确安装： · 刀尖高度：刀尖必须与工件旋转中心等高。过高或过低会改变刀具实际工作角度，导致切削不顺利、崩刃甚至安全事故。通常使用垫片来调整高度。 · 中心线垂直：车刀安装应尽量与工件轴线垂直，除非有特殊角度要求。 · 悬伸量最小：刀杆从刀架中伸出的长度应尽可能短，以提供最大的刚性，减少振动。通常悬伸量不超过刀杆高度的1.5倍。 · 夹紧牢固：使用合适的扳手，按规定的顺序和扭矩拧紧刀架螺钉，确保刀具在切削过程中不会松动。 2. 切削参数的选择： · 切削速度 (Vc)：主要取决于工件材料和刀片材质。材料越硬，速度应越低；刀片越好，速度可越高。 · 进给量 (f)：粗加工时选较大进给以提高效率；精加工时选较小进给以保证表面光洁度。 · 切削深度 (ap)：根据加工余量和机床功率选择。粗加工时尽可能一次切深大些，避免小切深大进给，以免磨损刀尖。 3. 切屑控制：现代刀片都设计有断屑槽。选择合适的进给量和切深，使切屑能顺利折断并排出，避免形成长的带状切屑缠绕工件，造成危险。 第二部分：车床夹具的使用 夹具用于定位和夹紧工件，确保其在切削力作用下保持正确的位置。 一、 常见夹具类型与使用 1. 三爪卡盘（自定心卡盘）： · 用途：最常用的夹具，用于夹持圆形、六方形等规则对称工件。 · 使用：三个卡爪同步运动，能自动定心，装夹快捷。但定心精度有限（通常有0.05-0.1mm的误差），不适合高精度二次装夹。 2. 四爪卡盘（单动卡盘）： · 用途：每个卡爪可单独移动，用于夹持方形、椭圆形或不规则形状工件。 · 使用：需要借助百分表进行仔细校正，可以达到非常高的定心精度。操作比三爪卡盘复杂，要求操作者技能更高。 3. 花盘： · 用途：一个大的铸铁圆盘，盘面上有许多通槽和T型槽，用于通过压板和螺栓装夹形状特别复杂、无法用卡盘装夹的大型或不规则工件。 · 使用：需要很高的技巧来配置平衡块，以防止旋转时产生剧烈振动。 4. 心轴： · 用途：当工件已加工有孔，需要以孔为基准精加工外圆时使用。心轴装在两顶尖之间。 · 类型：锥度心轴、过盈配合心轴、弹性可胀心轴等。 5. 顶尖： · 用途：用于支持长径比大的轴类零件（如长轴），与卡盘配合使用，形成“一夹一顶”或两端都用顶尖的装夹方式。 · 类型： · 固定顶尖：刚性好，定位精度高，但顶尖与中心孔之间是滑动摩擦，易发热磨损。 · 回转顶尖：内部有轴承，顶尖随工件一起转动，避免了摩擦发热，应用更广泛。 二、 夹具使用要点 1. 清洁：安装工件前，必须彻底清洁卡盘爪、工件定位表面，任何微小的铁屑或污物都会导致定位不准和加工误差。 2. 合理的夹紧力： · 力太小，工件会松动，非常危险。 · 力太大，会导致工件变形（尤其是薄壁件），加工后松开工件会发现圆变成了椭圆。应使用扭矩扳手，并分步、对称地拧紧卡爪（如四爪卡盘）。 3. 支撑与平衡：对于悬伸较长的工件，必须使用尾座顶尖支撑，防止工件弯曲和振动。在花盘上装夹不对称工件时，必须配置平衡块。 4. 安全第一：确保工件被牢固夹紧后，才能启动机床。在高速旋转前，应先点动试转，观察工件是否与刀架、床身等发生干涉。 第三部分：工具与夹具的保养维护 正确的保养能延长工具夹具寿命，保证加工精度，防止安全事故。 一、 车刀的保养 1. 清洁：每次使用后，用刷子清除刀杆和刀片上的切屑和冷却液。避免用手直接清理，以防割伤。 2. 检查： · 刀片：检查切削刃是否磨损（后刀面磨损、月牙洼磨损等）或崩刃。及时转位或更换新刀片，不要使用已钝化的刀具，否则会烧损工件、增加机床负荷。 · 刀杆：检查刀杆的夹紧部位是否有磨损或变形，螺钉是否完好。 3. 存放：应使用专用的刀具柜或刀架进行存放，避免刀具相互碰撞损坏刃口。涂覆防锈油以防生锈。 4. 刃磨：对于可重磨刀具（如高速钢车刀、整体硬质合金刀具），刃磨时要保证几何角度的准确性，并注意冷却，避免退火。 二、 夹具的保养 1. 日常清洁（最重要！）： · 每天工作结束后，必须用铜刷和抹布彻底清理卡盘卡爪的滑道和齿面上的切屑和污垢。 · 严禁用压缩空气直接吹卡盘，这会导致切屑被吹入卡盘内部，加速精密螺纹的磨损。 2. 定期润滑： · 卡盘需要定期（根据使用频率，通常每周或每月）从注油口注入专用的二硫化钼润滑脂。这能保证卡爪移动顺畅，夹持力均匀。 · 回转顶尖内部轴承需要定期清洗并更换高级润滑脂。 3. 防锈：长期不用的夹具，应清洗干净后涂上防锈油，并用油纸包裹，存放在干燥处。 4. 检查与精度恢复： · 定期检查三爪卡盘的定心精度。如果误差过大，可以对卡爪进行“修车”（在本身机床上轻轻车削卡爪端面和内孔），以恢复精度。 · 检查卡爪的夹紧力是否均匀下降，必要时由专业人员进行维护。 · 检查各部位螺钉是否松动。 5. 正确操作：避免用锤子等重物敲打卡爪和夹具表面。拆卸工件时，应使用专用扳手，而不是盲目加长力臂来拧松。 总结 熟练掌握车削工具和夹具的使用与保养，是一名优秀车床操作工或工艺工程师的核心能力。记住以下核心思想： · 选择对的，而非贵的：根据加工任务合理选择刀具和夹具。 · 精准与稳固：正确安装和校正，确保系统刚性。 · 清洁是信仰：良好的清洁习惯是保证精度和寿命的基础。 · 预防性维护：定期、规范的保养远胜于故障后的维修。 教学小结 本节课我们重点学习了车削工具与夹具的核心使用方法。同学们要牢记两大核心要点：一是车刀装夹必须保证“刀尖严格对准工件中心”，这是保证切削顺利和加工质量的基础；二是要根据工件形状正确选用夹具，“三爪求快，四爪求精”，长轴必须采用“一夹一顶”并配合鸡心夹头。安全规范是生命线，操作前务必检查夹紧是否牢固，切记“扳手不离卡盘”是绝对禁止的。希望大家通过反复练习，将这些操作要领转化为扎实的技能。 教学反思 学生掌握情况：反思学生是否能够掌握车削工具、夹具的使用，是否存在普遍性问题。 教学改进：根据学生的反馈和表现，调整教学方法和内容，提高教学效果。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $