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【Abrtract】 This article takes systematic introduction according to practicality with the importance, general design procedure and source material gathering of metal cutting machine foundation as well as with isolation trench setup, workshop ground and equipment foundation etc.
关键词:金属切削机床 基础 隔振沟 设计
【Keywords】 metal cutting machine foundationisolation trenchdesign
中图分类号:F407.4文献标识码:A 文章编号:
在工业设计院,工艺专业是龙头专业,无论是工业设计还是设备基础设计,工艺专业不仅需要详细、深入的理解本专业设备、生产、技术知识,还需不断了解与工艺设计有关的其它专业的知识,这样我们才能协同业主从源头确定最佳方案,为后续设计的顺利的进行打下坚实的基础。本文结合工作实际,将金属切削机床基础的重要性、基础设计一般程序、原始资料的收集、隔振沟的设置、车间地坪及设备基础等一系列问题进行了系统的介绍。
一、金属切削设备基础的重要性及基本要求
设备基础是支撑和固定工厂设备的结构体,其主要任务是将设备可靠地固定在设备基础的相应部位上,将设备的恒荷载、活荷载和设备动荷载传给地基,不产生危害设备运转的地基沉降或基础的震动,不影响车间人员的正常生产和工作,满足设备正常运转的各项要求。如果设备在运转过程中基础出现晃动、不稳固、基础裂缝等后续质量问题,将会对设备产生极大的危害,甚至导致设备损坏影响生产。
金属切削机床是用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的机器,它是制造机器的机器,被称为“工作母机”。设备本身精度(包括几何精度和切削精度)影响加工工件的精度。对于重型机床、精密机床必须要有稳定的设备基础,否则,无法调整机床精度,即使调整后也会反复变化。金属切削机床由于本身具有加工工件所必须的刚度和稳定性,它传递给机床基础的动力作用比机床本身的重力要小得多。因此,金属切削机床设备基础应满足下列基本要求【1】:
1、具有足够的强度、刚度和稳定性。
2、能满足振动控制要求。
3、有利于增强机床床身的静刚度。。
4、保持基础与机床之间适当的质量比例关系。
设备基础在满足上述要求的情况下,还应有良好的经济性。
二、设备基础设计一般程序
在工业设计院,设备基础设计由结构专业主导、工艺专业配合完成。一般程序如下:
1、首先在设计之前应先了解和分析设计任务,并收集有关设计资料。包括地质勘察报告、勘探点数量及勘探孔深度、抗震设防烈度,还应考虑所使用的工程构建所处的环境条件。
2、根据机床类别、工艺要求及地质条件,选择基础形式并确定基础设计方案以及机床的安装方式;
3、确定基础的平面尺寸、基础厚度、埋置深度与安装平面的标高。
4、确定基础的其他结构与尺寸,如地脚螺栓预留孔、槽、坑及隔振沟等结构尺寸;
5、选择混凝土标号,决定基础是否配筋以及是否进行配筋计算;
6、进行地基承载力验算(必要时进行动力计算);
7、绘制基础图。
对于新建厂房内的设备基础设计,一般安排在子项的施工图设计之后,与基础设计有关的地质资料在施工图阶段已经收集、利用;厂房内车间工艺布局已经确定;在设备没有具体订货情况下,受车间空间限制,有些设备基础与邻近厂房柱子干涉时,邻近的厂房柱子在施工图阶段已经根据估算进行下沉。对于老厂房内新增设备基础设计,要特别注意本厂房详勘资料、设备定位后邻近厂房柱子基础大小、相对位置、车间地面等具体资料的收集与核准。
三、与基础设计有关设备技术资料收集
对于重要机床和精密机床,设备制造厂一般向用户提供设备基础图或安装平面图,用户事先做好设备基础,经过一段时间保养,待基础进入稳定阶段,然后再安装机床。设备制造厂提供的基础图不能直接指导施工,需要设计院转化成基础施工图。当需要设计单独基础时,应依据下列资料【1】:
1)机床名称、型号、精度等级、主要技术规格、质量(自重)、外形尺寸、电机功率及传动方式等;
2)机床辅助设备及电气、管道的布置和固定条件。
3)机床安装位置的平面布置图;
4)机床底座与基础接触面的轮廓尺寸,地脚螺栓、预埋件和基础内需要开设的坑、槽、孔、洞等的位置尺寸;
5)机床及加工工件的重力分布情况,移动部件及移动工件的重力及其移动范围;
6)机床基础允许的倾斜、变形数值;
7)机床加工精度及机床刚度、稳定性和防振要求;
8)厂房基础的尺寸、埋置深度及地坪构造等。
上述各项资料并非设计任何基础所必须,收集资料时应根据机床及基础的具体要求有选择地确定其范围。如:安装在厂房中部位置的机床就没必要考虑厂房基础的尺寸和埋置深度;床身较长的机床就必须取得载荷分布的详细资料等。
四、隔振沟的设置
机床的振动与加工质量有着密切的关系,特别是精密机床和高精度机床对振动尤为敏感。机床振动分两个方面,一是机床本身的振动,二是外界传来的干扰振动。机床本身的振动在设备设计时已充分考虑,工厂设计主要考虑外界传来的干扰振动。对于干扰振动需要采取隔离措施,主要措施如下【2】:
1) 在基础四周设置隔振沟,隔振沟的深度应与基础深度相同,宽度宜为100mm,隔振沟内宜空或垫海绵、乳胶等材料。2) 在基础四周粘贴泡沫塑料、聚苯乙烯等隔振材料。3) 在基础四周设缝与混凝土地面脱开,缝中宜填沥青、麻丝等弹性材料。4) 精密机床的加工精度要求较高时,根据环境振动条件,可在基础或机床底部另行采取隔振措施。
采用与基础同深的隔振沟(一般1000mm左右),对地面脉动、外界传来的低频振动基本上不起隔振作用的(而设置较深的沟有困难)对地面传来的冲击振动或较高频率的干扰振动,由于其波长短,有一定的减振效果,尤其是当振动源与隔振沟距离较近时,隔振效果就较为显著。实测表明对龙门刨床设置隔振沟后,由于工作台往复运动产生的较大冲击振动,在隔振沟范围外(距离1m左右)测得的振幅值仅为隔振沟范围内的1/2~1/3。对3t的锻锤基础设置隔振沟与不设置隔振沟,在离振源5m以外处测量,其振幅对应小3~4倍。因此对有较大冲击、振动的机床,为了减少其对外界的影响,也应设置隔振沟【3】。
作为积极振动的隔振沟,必须注意基础自振频率有可能与机床工作时的扰力频率接近而发生共振,反而使振幅增大。设计务必使基础自振频率与机床工作时扰力频率错开30%以上。作为消极隔振的隔振沟也应避免基础自振频率与机床扰力频率以及外来振动频率接近而发生共振。
五、车间地坪及设备基础
不是所有的设备必须设置单独的设备基础,根据机床型号、规格、重量、刚度、稳定性、加工精度、车间工艺的稳定性等情况来确定基础形式。根据生产实践,目前有两类基础形式,一种直接将设备安装在车间地坪上;一种做独立基础。
1、机床直接安装在车间地坪上
部分刚度较高的中小型普通机床,工作时冲击、振动较轻的机床、高刚度机床(即机床床身或底座的长度与其断面高度之比小于5的机床)可以考虑直接安装在车间地坪上。机床直接安装在车间地坪上,对以后车间工艺调整是比较方便的。下表列出了这部分机床的界限以及相应的混凝土地坪厚度表。
2、设备安装在单独基础上
1)应安装在单独基础上的机床
各种大型、重型、超重型金切机床,各种精密、高精度金切机床,底刚度机床(即机床床身或底座的长度与其断面高度之比大于8的机床),具有较大冲击载荷或振动的机床,一般应安装在单独的基础上。对于床身或底座长度与其断面高度之比大于5小于8的中小型机床,可以安装在单独基础上也可以安装在加厚的地坪上。
2)基础尺寸及构造
为了机床能正常工作,减弱自身的振动和外来振动的影响,需要机床基础具有一定的强度、刚度和重量。
基础的平面尺寸一般应比机床底座的外轮廓尺寸大100mm~700mm,视机床尺寸大小、轻重、精度高低以及工作时扰力大小来确定。金属切削机床基础的混凝土厚度参考下表:
注:①表中的L为机床外形的长度(m),h为其高度(m)均是机床样本和说明书上提供的外形尺寸。②表中基础厚度指机床底座下(如垫铁时,指垫铁下)承重部分的混凝土厚度。③有提高加工精度要求的普通机床可按上表中的混凝土厚度增加5%~10%。
参考文献:
李金寿编著的《机床基础与机床安装》
《动力机器基础设计规范》(GB 50040-1996)
机械工业第六设计研究院有限公司《工程设计简明实用专业手册》
金属切削液的管理
1水基切削液的管理
无论是全合成还是半合成型水基切削液的正常pH值一般在8.5以上,为了准确的控制切削液的状态,需要使用电子pH计来检测切削液的pH,应每日进行一次。折光浓度可以采用折光仪来得出,每日检测一次。折光仪是基于折射定律设计的。在实际工作中有一个需关注的问题。切削液在使用超过两个星期后,内部往往混入了大量金属碎屑(对于精磨工艺尤甚),其中较轻的一部分悬浮在体系中,从宏观上看,切削液变“浓”了,其折光率因而也发生了变化,这就导致折光仪的读数无法反映有效成分的真实浓度。这时,仅通过折光仪来判定切削液的状态就不够可靠了,同时应注意切削液的pH及加工后工件的工序间防锈性能,如果二者出现明显下降,则要相应提高切削液的浓度。一般来说,单机供回系统中切削液的使用周期不应超过两个星期,集中净化系统中切削液的使用周期不应超过4个月。切削液寿命临近末期的特征是pH逐渐下降,以致无法控制,加工后的工件常在数小时内生锈。为了准确掌握切削液的状态,还应定期检测切削液中的微生物含量,微生物的繁殖是导致切削液失效的重要原因之一。实际工作中可以采用德国舒美公司的微生物检测片,能在48小时内检出液体中的微生物含量。当微生物含量较高时,必须废弃切削液。如继续使用,微生物和菌类的迅速繁殖会导致加工质量劣化和零件生锈。
2油基切削液的管理
油基切削液一般需要检测粘度、油中颗粒物的含量和颗粒度,在加工流程中同时使用水基切削液和油基切削液时,一般还要通过Karl-Fischer实验检测油基切削液中的含水量。粘度检测是通过粘度仪实验来完成的,检测粘度的目的是为了判定油基切削液是否发生了氧化分解或其他方面的变化。该检测至少每两星期进行一次。油中颗粒物含量和颗粒度是通过真空抽滤法实现的,通过真空抽滤设备和高精度滤片可以将油液和一定尺寸的颗粒物实现分离,通过分析天平称重后可以得出单位油液中颗粒物的含量,如果再配合颗粒度分析仪,则可检出各种尺寸颗粒的相对比例。该检测对于精密加工尤其具有重要意义。Karl-Fischer水分测定实验是通过Karl-Fischer水分测定仪完成的,该实验的方法详见ASTMD1744。由于Karl-Fischer测定仪比较昂贵,该实验可以委托切削液供应商来进行,BP、壳牌等公司一般都备有这类设备代为客户进行检测。油基切削液只能通过管理良好的净化再生过程保持其品质,需要避免水、灰尘、杂质混入,对于洒落的油液,不可以回收再用,以免污染切削液处理设备中的油液。如果油液发生了明显的劣化,就只能淘汰换新。一般来说,在有效的管控下,集中净化设备中的油基切削液往往可以运行两年甚至更长时间而不发生变质劣化。
金属切削液处理设备的管理
1金属切削液处理设备的日常管理
日常管理工作一般有:①监控磁性分离装置的功能是否正常。②监控滤材状态并及时更新。③及时清空接渣、接布容器。④监控冷却装置的运行状态。
【关键词】切削液;铝合金;加工
在金属切削过程中,金属和刀具界面会产生大量的热,其温度可达到600~1000℃。这对工件表面质量、尺寸精度、刀具的使用寿命、动能消耗及生产效率都有很大的影响。切削过程中产生的切屑停留会对后续加工工序产生不良影响,如刮花已加工表面、堵塞螺纹孔等;切屑进入夹具体,粘附在夹具定位基准上,影响工件的装夹精度;切屑携带大量的热量堆积在工作台、机床护板上,使机床产生热变形,影响零部件的加工精度。切削液的使用,能及时带走切削产生的热量,大流量切削液的冲刷作用,使切屑能及时的脱离已加工表面,清洗夹具和机床护板,从而使工件达到良好的加工质量。
1 切削液的分类
切削液大体可以分为两大系列:非水溶性(油基)和水溶性(水基)切削液[1]。
油基切削液(也称切削油),以矿物油为基础,用于苛刻的加工场合。粘度低的用于冲洗、冷却场合,如深孔加工,粘度高的用在间歇性切削,如齿轮切削、重型车削等。水溶性切削液按矿物油在其中的含量及液滴的大小等可以分为三类:乳化液、半合成切削液及全合成切削液。乳化液是比较早的传统型的切削液,基础油含量在60%以上,它的稀释液不透光而呈乳白色。全合成切削液中不含任何基础油,其中的主要成分是防锈剂、表面活性剂及一些性能添加剂,它的所有组分均是完全水溶性的,在稀释后呈完全透明状。含油量介于两者之间的为半合成切削液。
2 乳化液三个工艺指标对铝合金加工的影响
在铝合金切削加工过程中,乳化液的浓度、压力、流量这三个工艺指标选择对零部件的加工质量产生巨大影响。
2.1 乳化液的浓度选择
在工厂现场使用的切削液,是由切削液浓缩物加水稀释而成的工作液。
表示切削液的有效含量通常有两种方法:浓度和稀释倍率[2]。浓度表示使用液中含有原液的质量百分数,例如5%的浓度:100kg乳化液中原液含量为5kg,另添加95kg稀释水。稀释倍率浓度:把1份质量的原液与n-1份质量的稀释水相混溶得到的使用液,其稀释倍率定义为n倍。原液现场快速检测浓度使用折光仪,而实验室检测一般使用的是滴定方法来进行检测。
工作液的浓度只有维持在规定的范围内,才能保证切削液发挥其应有的功能。切削液的使用浓度过低,容易发生锈蚀、刀具磨损增大和加工质量降低以及抗菌性能下降、易腐败发臭等问题。相反如果切削液浓度过高,不仅会带来加工成本增加,而且可能导致切削液的清洗性和冷却性下降、消泡性下降、对操作工人的眼睛和呼吸道产生刺激、发生皮肤过敏等一系列问题。因此,维持切削液的合适浓度是水基切削液管理的重要环节,通常都把浓度检查作为切削液管理的重要指标。
开放式切削方式如车削、铣削排屑通畅,切屑液主要起冷却和冲屑作用,对浓度要求不高,一般选用浓度为3%~5%左右的切削液;封闭场合切削如钻孔、攻丝时,加工环境恶劣,排屑不畅,刀具和工件相互挤压,这时切屑液要对刀具进行冷却和,还要冲屑,这种加工方式对切削液的性能要求较高,一般钻孔选用浓度为5%~8%的切削液,攻丝加工时工件受刀具严重挤压,选用含极压添加剂浓度为8%~10%的切削液比较合适。
2.2 切削液的压力选择
切削液的大压力冲刷对零件加工起断屑和冲屑的作用,在一些孔加工场合,特别是深孔加工,切削液的压力对加工表面质量和刀具寿命起到至关重要的影响。据实验统计,在钻φ8×65的孔时,使用切削液为2MPa主轴中心出水的刀具寿命比选用1.5MPa的高20%。选用切削液时需综合考虑机床成本,切削液压力越高,机床所需的配置要求越高,整体成本也越高。机床冷却系统由冷却水箱,过滤器,泵(高压、低压),水管,喷嘴,密封件等组成,提高切削液压力,相关连接组件需要选配高压元件来匹配。一般数控机床都配备普通冲屑冷却系统,加工要求较高时选配中心冷却系统。普通冲屑需求的切削液可以选择小压力,大流量参数,及时地将切削热带走,将附着在工件、护板、夹具上的切屑带走。普通冲屑冷却一般选用压力参数为0.04~0.06MPa。中心冷却系统选用高压泵,高压切削液从主轴中心穿过,再穿过刀体,直接喷射到刀具切削位置,利用高压水流断屑,并将狭窄空间的切屑强力冲出来,从而起到断屑、冷却、、冲屑作用。中心冷却系统按照压力的选择可以分为低压、中压、高压、特高压四个等级。下表1为不同加工工况时的中心冷却压力值的选择。
2.3 切削液的流量选择
切削液的冲刷作用对残留在工件上的切屑进行冲刷,清洗、清洁夹具,并带走切削热。一般来说切削液的流量越大,其冲屑效果越明显,冷却效果越好,但是流量越大所需储存切削液的水箱容量也越大,制造成本、设备占地面积也相应增大,因此切削液流量也不是越大越好,而应该在满足工况情况下越小越好,以到达总成本降低。为了便于散热和供应充足的切削液,水箱的容量应是系统冷却泵流量的3~5倍。
3 乳化液在铝合金加工各工况中的选用
乳化液在加工中的使用主要起冷却、、冲屑等作用。铝合金与大部分钢材和铸铁材料相比,具有一个明显的优点:较低的屈服强度。它的柔韧性会带来两个严重的问题[3]:第一,容易出现粘结的现象,铝质颗粒粘结到切削刀具的表面,严重影响加工件表面粗糙度,或在刀具上形成一条“粘结”的积屑瘤,从而形成了糟糕的切削痕迹。第二,由于铝材具有高度的延展性,它有可能会形成长长的条状裂纹,使切削过程变的困难,同时切下的碎屑难以被切削液带走。在铝合金加工中需考虑的另一个问题是它的高热胀系数。机加工中因变形和摩擦而产生的热能够迅速地扩展到工件上,从而很难准确控制工件尺寸,并且需要更大的切削力。正确地选用金属切削液,不仅可以降低切削温度,减少刀具磨损,延长刀具寿命,而且还可以降低工件表而粗糙度,减少切削功耗。切削液的使用效果,既取决于切削液自身的各种性能,还受工件材料、加工方法和刀具材料等因索影响。
3.1 粗、精加工选用原则
粗加工时,加工余量和切削用量较大,产生大量切削热,同时也会产生剧烈的摩擦,因而容易导致刀具迅速出现磨损,且使用切削液的目的是降低切削区域的温度,宜选用冷却性为主的切削液,如水溶性合成型切削液或低浓度的乳化液。
精加工时,切削液的主要作用是提高工件加工精度和降低表而粗糙度,这时宜选用性能和冷却性能都较好的切削液。
3.2 采用不同工艺方法加工时切削液的选用
在进行面铣削加工时,切削速度快,刀具切削量大,切屑多,及时的将切屑冲走以免刮花已加工表面这是铣削加工面临的最大问题,应选用大流量切削液冲洗。在进行孔加工时,排屑困难,刀具、工件和切屑三者之间的摩擦会产生大量的热,这些热量又不能及时传递出去,造成刀具烧伤,严重破坏工件表面粗糙度。为解决这此问题,除了合理选用刀具的几何角度,保证分屑、断屑、排屑之外,选择切削液是关键,这时应选用冷却、、清洗性能较好的切削液,如极压乳化液。下表2列出各种切削方法的对切削液的工况需求。
表2 各种切削方法的比较
4 应用实例
现代市场经济背景下,产品研发生产节拍加快,传统的集群式、专机化生产已不适应现代加工需求。中小批量,多品种加工,柔性生产敏捷制造成为现代制造的发展趋势,这给设备选型、切削液管理带来新的挑战。多任务加工要求机床一次装夹,完成铣面、钻孔、镗孔、铰孔、攻丝等操作,这就要求切削液不仅有良好的冷却性,还有抗极压性等要求,而且有些铝合金零件镶嵌铸铁套,还要求切削液具有一定的防锈功能。某摩托车发动机箱体厂采用立式加工中心,一次装夹完成一个面上所有的铣面、钻孔、镗孔、铰孔、攻丝加工操作。切削液选用德国某品牌铝合金加工专用切削液,具体选用参数如表3所示。
表3 切削液参数选择
为了统一配置管理切削液,公司将乳化液浓度统一调定为7%,能基本满足所有加工工艺需求。切削液每3天添加一次,并每天检测浓度,每使用12个月所有切削液进行彻底更换。公司按照上述参数配置切削液,使产品质量,切削加工成本,管理费用达到一个良好的平衡状态,具有明显的经济效应。
【参考文献】
[1]刘镇昌.金属切削液:选择、配制与使用[M].北京:化学工业出版社,2007.
微量油膜附水滴是指金属切削加工过程中,在既不缩短刀具使用寿命,也不影响加工表面质量的前提下,使切削液的使用量达到最少的技术。所示,其原理是根据油脂的界面化学反应方式,可自然降解油剂的油分子(菜油)会一个一个地并排吸附在水的界面上,将压缩空气与少量的易自然降解的油剂混合汽化后,由于油分子中的亲水基和疏水基的扩张性,即油分子中的负离子和阳离子的扩张性,成千上万个油分子吸附的结果是使水分子的界面上形成一层细小的微米级油雾,然后喷向切削区,对刀具与切屑及刀具与工件的接触界面进行,以减少摩擦和防止切屑粘到刀具上,同时也冷却了切削区(油雾在切削区汽化也会吸收不少切削热)并有利于排屑,从而显著地改善切削加工条件,加工后刀具、工件和切屑都保持在干燥状态,切屑无需处理便可回收利用,达到环保及降低成本的目的。
2.微量油膜附水滴切削液生成装置
要使自然降解油剂的油分子(菜油)一个一个地并排吸附在水滴的界面上而形成油膜,就应合理地设计喷嘴。满足喷嘴尾部能同时通过空气、油剂和水,喷嘴腔中三者可结合形成微量油膜附水滴切削液,喷嘴端口部分实现连续喷射。借鉴有关设计原理,生成微量油膜附水滴切削液,实现连续喷射。当压缩空气高速流过虹吸管口时,虹吸管口会形成局部真空,产生负压,从而能把装在容器中的油剂或水吸入。在虹吸管上安装调压阀来控制油剂或水的流量。空气压缩机产生一定压力的压缩空气,分别通过装有水和可自然降解的植物油(菜油)的容器管口,在负压的作用下,将容器中的水和可自然降解的植物油输出到多段式喷嘴中,使压缩空气、水和油剂在喷嘴腔内充分雾化,并经过多段式喷嘴后形成微量油膜附水滴切削液,在压缩空气的作用下,切削液以一定速度喷射到切削加工区。
3.微量油膜附水滴切削液的使用
微量油膜附水滴切削液在压缩空气的作用下喷射到加工区后,由于水滴表面油膜的扩张性,使最初到达工件表面的油膜起到和减磨作用,从而产生良好的和排屑效果。又由于油膜附水滴进入切削区后,吸收切削热,微小的切削液滴迅速沸腾、汽化、脱离,从而带动切削液滴剧烈翻动进一步汽化,细小水珠相变带走大量的热,提高了散热能力,而油剂吸附在加工表面上起到较好的防锈和作用。切削试验研究发现,在压缩空气的压力条件为2~3MPa、油剂流量为10~20mL/h(压力为0.3~0.5MPa)、水流量为1~2L/h(压力为0.8~1MPa)时,在降低切削力、延长刀具寿命和提高工件表面质量方面的效果最好。传统浇注式切削液浇注时是很难进入切削区的,即使少量的切削液渗透进入切削区后遇到高温壁面,液体产生层状汽化,汽化层会把加工刀具与冷却介质相对分隔,也得不到较好的冷却,因而对刀具寿命和切削力等带来影响。在同等切削加工条件下,微量油膜附水滴切削液的消耗量与传统浇注法的切削液消耗量之比为1∶120。
4.结语
[关键词]机械;质量;措施
中图分类号:TH161.14 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)48-0151-01
切削液浇筑到切削区域后,使切削温度降低,刀具与工件表面摩擦减小,对流和气化,以防止划伤以加工表面和机床的导轨并减小刀具磨损。切削液的清洗作用是清除粘附在机床刀具和夹具上的细碎切屑和磨粒细粉,通过切削液的传导,工件表面之间,形成性能较好的油膜而实现的。一方面是切屑,切削液的作用是通过切削液渗透到刀具与切屑,使热量减小,能在金属表面形成保护膜,使机床刀具和工件不受周围介质的腐蚀,请防锈作用。清洗作用的效果取决于切削液的油性,流动性和使用压力。在切削液中加入防锈添加剂后,另一方面将长生的热量带走,请冷却作用。
由于水的热导系数比热容和汽化热较大,因此,水溶液主要起冷却作用,具有良好的冷却清洗和防锈性能,由于其性能较差,所以主要用于粗加工和普加工中。用于切削油的矿物油主要包括机油柴油和煤油等,切削油主要起作用,合成液中不含油,乳化油有矿物油乳化剂配制而成。乳化剂可以使矿物油与水乳化形成稳定的切削液。需采用用切削液,加工方法和技术要求等具体情况进行合理选用,高速钢刀具耐磨性差,刀具材料,切削液应根据工件材料,化学合成液是由水,极压切削油能显著提高效果和冷却作用,切削油中加入硫磷等添加剂后,尤以硫化油应用较广泛。乳化液是乳化油加88%水稀释而成的一种切削液,各种表面活性剂和化学添加剂组成,主要以冷却为主,同时也希望能减少切削力和降低功率消耗,通常粗加工时,可采用4%的乳化液;水溶液是以水为主要成分并加入防锈添加剂的切削液。切削油是以矿物油为主要成分并加入一定的添加剂而构成的切削液。切削时可涂抹在刀具上,耐高温耐高压,形成的膜有极小的摩擦因数,常用的固体剂是二硫化钼,也可添加在切削液中。精加工时,减少机械流,降低刀具磨损,主要目的是改善加工表面质量,可采用28%的乳化液。
因聚冷聚热产生的内应力将导致刀片产生裂纹,常加7:3的煤油与机油的混合液或轻柴油,一般不用切削液。硬质合金刀具耐磨性高,但在铰孔和螺纹时,要求不高时,切削铜合金等有色金属时,以免腐蚀工件表面。一般不用含硫的切削液,一般不用切削液。若要使用切削液,则必须连续充分地供应,切切削铸铁因形成蹦碎状切屑,切削铝合金一般不用切削液,也可以用乳化液。
同时也可以降低积屑瘤和鳞刺的高度,由此可见,加工塑性材料时,因为一般不会形成积屑和鳞刺,加工脆性材料时,避开这个速度区域,由于塑性变形程度增加,粗糙度也大,切削速度对积屑和鳞刺的影响非常显著,同时又可使加工表面粗糙度较小,表面粗糙度值会减小,用较高的切削速度,低速至中速易形成积屑,当进给量更小时,减小进给量可以降低残留面积的高度。常挤压滑过加工表面而切不下切屑而将在加工表面上引起附加的塑性变形,既可提高生产率,所以最重要的是发展各种新刀具材料和相应的新刀具结构,切削深度对加工表面粗糙度的影响是不明显的,塑性变形要占主导地位,切削速度较低易产生鳞刺,这时正常切削就不能进行,因而减小进给量可以使表面粗糙度值减小,所以切削速度对表面粗糙度基本无影响,以便有可能采用更高的切削速度。从几何因素中可知,但进给量减小到一定值时,再减小,粗糙度值不会明显下降,粗糙度反而会有所上升。但过大的切削深度也会因切削热、切削力剧增而影响加工精度和表面质量。一般来说,在实际工作中可以忽略不计,所以切削加工不能选用过小的切削深度,由于刀刃不是绝对尖锐而是有一定的圆弧半径,从而使加工表面粗糙度增大。
由此可见,用较高的切削速度,常挤压滑过加工表面而切不下切屑而将在加工表面上引起附加的塑性变形,加工脆性材料时,低速至中速易形成积屑,切削速度对积屑和鳞刺的影响非常显著。避开这个速度区域,所以最重要的是发展各种新刀具材料和相应的新刀具结构,因为一般不会形成积屑和鳞刺,同时也可以降低积屑瘤和鳞刺的高度,从几何因素中可知,从而使加工表面粗糙度增大。所以切削加工不能选用过小的切削深度。吃刀深度对加工表面粗糙度的影响是不明显的,在实际工作中可以忽略不计。减小进给量可以降低残留面积的高度。因而减小进给量可以使表面粗糙度值减小。由于刀刃不是绝对尖锐而是有一定的圆弧半径,这时正常切削就不能进行,但进给量减小到一定值时,以便有可能采用更高的切削速度。所以切削速度对表面粗糙度基本无影响。加工塑性材料时,切削速度较低易产生鳞刺,粗糙度也大。表面粗糙度值会减小。再减小,塑性变形要占主导地位,粗糙度值不会明显下降。当进给量更小时,一般来说,但过大的切削深度也会因切削力、切削热剧增而影响加工精度和表面质量。由于塑性变形程度增加,粗糙度反而会有所上升。既可提高生产率,同时又可使加工表面粗糙度较小。
积屑瘤的硬度比原材料的硬度要高,由于工件材料是被挤裂的,而刀具刀尖的实际位置也会随着积屑瘤的变化而改变,在加工过程中,同时积屑瘤的存在使得刀具的实际前角变大,因此切屑对刀具的前面产生有很大的压力,滞流层中的一些材料就会粘附在刀具近刀尖的前面上,部分脱落的积屑瘤会粘附在工件表面上,可代替刀刃进行切削,所以这样加工后所得到的工件表面质量和尺寸精度都会受到影响。流动速度相对减慢,并摩擦生成大量的切削热。在这种高温高压下,由于积屑瘤很难形成较锋利的刀刃,在加工中会产生一定的振动。与刀具前面接触的那一部分切屑由于摩擦力的影响,形成滞留层。当摩擦力一旦大于材料内部晶格之间的结合力时,形成积屑瘤。 提高了刀刃的耐磨性,刀具变得较锋利。
对于中、低碳钢以及一些有色金属在精加工前应对于它们进行相应的热处理,冷却液的加入一般可消除积屑瘤的出现,但要与刀具的材料、角度以及工件的形状相适应。材料的塑性越好,如正火或调质等,但过大前角刀头强度降低,而在冷却液中加入成分则效果更好,可提高或降低切削速度,切削温度低,增大前角,?切削刃锋利,前角是刀具上最重要的角度之一,切削变形小,刀具磨损小和加工表面质量高,当加工中出现不想要的积屑瘤时,亦可以消除积屑瘤。产生积屑瘤的可能性越大。因此以提高材料的硬度、降低材料的塑性。
刀具磨削时有以下几种磨损机理。
(1)磨粒磨损:在工件材料中存在着碳化物、氧化物和氮化物等硬质点。在铸、锻工件表面上存在着硬的夹杂物和切屑、加工表面上粘着硬的积屑残留片,这些硬质点在切削时如同“磨粒”对刀具表面摩擦和刻划作用致使切削刃刀面磨损。磨粒磨损时一种“机械摩擦”性质磨损,时高速钢磨损的主要原因。
(2)相变磨损:工具钢刀具在较高速度切削时,由于切削温度升高,使刀具材料产生相变,硬度降低,若继续切削,会引起前面塌陷和切削刃卷曲。硬质合金刀具在高温(>900℃)、高压状态下切削也会因产生塑性变形而失去切削性能。因此,相变磨损是一种“塑性变形”破损。
(3)黏结磨损:黏结磨损亦称冷焊磨损。当刀具材料与工件材料产生黏结时,两者长生相对运动对黏结点产生剪切破坏,将刀具材料黏结颗粒带走所致。刀面与工件间产生黏结是由于刀面上存在着微观不平度,并在一定温度条件下,刀具前面黏结着机械瘤刀面硬度降低与工件材料黏结及工件与工具元素间亲和造成的。在高温高压作用下刀具表面层材料性能变化,当工件与刀具产生相对运动时,刀具材料的黏结颗粒被带走而形成了黏结磨损。
(4)扩散磨损:扩散磨损是在高温作用下,使工件与工具材料中合金元素相互扩散置换造成的。如:硬质合金中的钨原子和碳原子向切屑扩散,切屑中铁、碳原子向刀具扩散,从而改变刀具表面材料,减低了刀具的硬度和耐磨性从而造成刀具磨损。
(5)化学磨损:化学磨损是在一定温度下,刀具材料与某些周围介质(如空气中的氧,切削液中的极压添加剂硫、氯等)起化学作用,在刀具表面形成一层硬度较低的化合物,而被切屑带走,加速刀具磨损;或者因为刀具材料被某种介质腐蚀,造成刀具磨损。
由上可知,合理选择刀具材料、刀具几何参数以及切削速度和温度的变化对提高刀具的耐磨性、耐热性和化学稳定性都是至关重要的。
图1为硬质合金刀具在不同温度下各种磨损所占的比例关系。
低速时硬质合金容易碎裂,形成不正常磨损,图中未画出。高速时主要磨损是黏结磨损和扩散磨损。在高速区域,扩散磨损增加很快,黏结磨损仍有相当比例总的磨损随切削速度和温度的增加而增加。在中速区域,在扩散磨损还没有急剧增加以前,假如工件材料的硬度下降而硬质合金的硬度基本没有下降,则黏结磨损会相应减少,于是在总的相对磨损曲线上出现一个最低点。因此,针对不同工件材料和刀具材料,可以通过不同办法改善刀具磨损。
对于铰刀丝锥拉刀等低速切削刀具,使用性能好的切削液可以有效的减少刀具磨损,提高刀具的耐用度。
正确使用和选择切削液对刀具保护是至关重要的。切削液对切削过程影响极大,特别是形状复杂的高速钢刀具(如拉削、齿轮加工、螺纹加工)或切削难加工材料等场合影响更加显著。切削液选择得当可以选择更大的切削用量以提高生产率,可以降低成本,提高刀具的耐用度,降低已加工表面的粗糙度值,提高加工精度降低消耗功率。切削液还可以配合各种添加剂,使刀具更加耐热、抗压以及有防锈的作用。
在刀具表面涂覆一层或多层难容金属碳化物。涂层合金有较好的综合性能,基体强度任性好,表面耐磨、耐高温。常见涂层主要有:TiC和TiN和,AI2O3及其复合材料。刀具的涂层如同一道抗热屏障能阻值切削热传递到刀具基体上,尽可能使热传到切屑中,使刀具在切削过程中保持较冷状态。刀具涂层的高化学稳定性阻止了刀具元素向工件扩散,保持刀具材料硬度,大大减少扩散磨损。涂层的高硬度和高耐磨度也有效地减少了磨粒磨损。对前后刀面起到保护作用。
关键词 薄壁零件 加工精度 切削热 弹性心轴
薄壁零件因它具有重量轻,节约材料,结构紧凑等特点而广泛应用于产品生产中。但薄壁零件的加工特别是在车削加工过程中,由于薄壁零件刚性原因,如果不采取措施,常常会因为夹紧力、车削力、车削热、内应力、振动与变形等,使工件产生较大的变形,导致零件的加工质量难以保证。
一、影响薄壁零件加工精度的因素
在机械加工中,零件的加工精度从根本上取决于工件和刀具在加工过程中相互位置的关系。在刀具和工件接触过程中,工艺系统会产生各种误差,影响零件的加工精度。归根结底主要有以下三个方面:1.受力变形:因工件壁较薄,在夹紧力的作用下容易产生变形,从而影响工件的尺寸精度和形状精度;2.受热变形;因工件较薄,切削热引起工件热变形,使工件尺寸难于控制;3.振动变形:在切削力(特别是径向切削力)的作用下,很容易产生振动变形,从而影响工件的尺寸精度、形状、位置精度和表面粗糙度。
二、保证薄壁零件车削加工精度的措施
(一)提高薄壁零件的刚度。在加工过程中,提高零件与工装的刚度是极其重要的。提高薄壁零件与工装的接触刚度,可减小加工过程中工件的变形,也可提高薄壁零件的工艺刚度。提高工件与工装连接配合表面的加工精度(尺寸精度与几何形状精度)和加工表面粗糙度,使工件与工装有效接触面积增大也可提高接触刚度。其次,在零件间预加载荷、消除配合间隙和造成局部预变形,可有效提高工件的工艺刚度。另外,采用具有较高弹性模具的材料或提高接触表面硬度,都可以提高工件的工艺刚度。
(二)设计合理的夹具结构。工件材料为铜合金,车削的最大直径为61mm和最薄处的孔壁厚度为1.5mm的薄壁零件(图一)。
当工件刚度成为生产加工的主要环节时,我们可以采用合适的夹具来提高零件的加工精度。因此,合理的夹具及装夹方式对薄壁零件的加工精度有很大影响。
对于图二所示的夹紧机构,安装工件时,先卸下压盖4,将工件2装到夹具体1上,再将压盖4装上,紧固螺杆3,就可对工件进行轴向夹紧。其缺点是工件与夹具体配合过紧时,装卸过程繁琐;当工件与夹具体配合过松时,装卸显然比较容易,但因工件与夹具体配合时轴向夹紧间隙大,且工件在高速旋转情况下产生一定的离心力,工件的加工精度也会大大降低。
(三)切削热对加工的影响及控制。在加工过程中,刀具和工件接触摩擦会产生大量的切削热,切削热使刀具和工件温度急剧上升,从而造成它们的热变形,严重影响工件的加工品质。特别是薄壁零件的热容量较小,极易在切削热影响下产生变形,并导致零件尺寸增大。因此,在加工过程中要充分考虑到零件在温升膨胀后的伸长问题。零件受温度影响一般表现为轴向伸长或径向膨胀。
轴套类零件壁的厚度越薄,其热胀冷缩现象越显著,又因为铜合金材料的热膨胀系数较大,因此切削热对零件精度影响很大。
下面通过计算来验证温度变化对工件变形引起的径向膨胀的影响。
套筒类零件的外径膨胀缩量λ=ad(t)=1.76×10-5,mm/(mm・℃)×50℃=0.066mm
式中,a=1.76×10-5,mm/(mm・℃)为铜合金的热膨胀系数;d=75mm。
对于零件的轴向伸长所引起的变形,如果我们进行轴向的刚性压紧,温升后必然导致夹紧力的增大,变形难以控制。而在夹具中采用弹性装置,锥度开口弹性套受轴向力左移过程中产生径向均匀的弹性变形,使薄壁零件夹紧,很好的解决了轴向弹性变形的问题。
(四)减小切削力。在切削加工时,使零件产生变形的力主要是径向切削力。零件在加工过程中所受径向切削力的大小与所用的刀具及车削用量等有直接关系。刀具的选择应尽可能选择主偏角大的刀具。但主偏角为90°的刀最好不要选用。因为主偏角为90°的车刀切削过程中虽然径向分力几乎为零但这种刀具极易产生扎刀现象。刀具的主偏角最好选择在45°~75°之间。
因为粗加工产生的切削力可以通过对零件的热处理进行彻底的消除。零件的粗加工时就要选择小的切削深度和小的进给量。使用几何参数正确的刀具,这样可以减小切削力对零件的影响。
(五)选择合理的切削液。金属切削液在金属切削过程中具有相当重要的作用。实践证明,选用合适的金属切削液,能降低切削温度60-150℃,降低表面粗糙度1-2级,减小切削阻力15-30%,成倍的提高刀具使用寿命。并能把切削过程中产生的屑从切削区域冲走,因而提高了生产效率和产品质量。故在薄壁零件的切削过程中必须使用合适的切削液,以降低切削过程中产生的热量堆积,提高表面质量和加工精度,降低切削成本,对薄壁零件的切削起到事半功倍的作用。
降低冷作硬化的手段通常有:减小切削刃钝圆半径从而减小对加工件表面的挤压变形;加快切削速度;降低刀具后刀面与加工件表面的摩擦等。表面层残余应力对加工表面质量的影响由于加工件切削过程中塑性形变及切削热量的原因导致的金属残余应力,也是影响加工件表面质量的重要因素,由于残余应力的存在,会导致加工件表面极其微小的裂纹在应力的作用下变深变宽,使得零件断裂。
制定科学合理的加工工艺流程在机械零件加工中,设计科学、合理的加工流程,制定符合规范的加工工艺,能够使零件的表面质量得到保证。只有对加工工艺及操作流程做出明确、科学的规范,才能使加工工作有理论可依据,有章法可遵循。与此同时,制定的流程、规范要能够满足机械加工的要求,工艺流程要短且准。改善零件的表面粗糙度在对零件切削加工时,为了改善零件表面的粗糙度,在刃具刀尖圆弧的选择上要选取较大半径的,同时要选择较小的进给量,这样就可以使表面粗糙度得到改善。另外,选择合理的切削液,适当的增大刀具的前角,提高刀具的刃磨质量,都能够有效的改善零件表面粗糙度。在磨削加工时,砂轮的选择和磨削的用量也是很重要的,其合理的选取及适合的磨削液,都可以起到减少加工件表面粗糙度的作用。
减小残余拉应力,防止烧伤、裂纹的产生表面层残余应力的危害是十分严重的,残余应力形成过程中释放的热量可导致零件磨削烧伤,残余应力的存在又可能会导致零件产生断裂。无论是烧伤还是断裂,对零件的安全使用影响都非常大,因此如何消除残余应力,以及降低磨削热量是机械表面加工工作的重点问题,一般情况下是通过减少磨削热的发生和加速磨削热的传出两个方式来解决此问题。减少加工中的振动现象当加工中出现振动而影响加工质量时,要根据振动产生的原因、规律来采取合理并且有效的控制手段,要对振动类型、振动频率和振动干扰作用作出正确的判断。随切削过程的停止而消失的为自激振动,随干扰作用的去除而消失的是强迫振动,要根据各种振动自身的特性,采用科学的手段对其消除。
降低塑性变形为了保证机械加工表面的质量,就要采取措施降低加工过程中的塑性形变,一般可采用如下措施:①加大切削的速度;②选用对表面粗糙度要求较高的材料,并在加工前对材料进行调质处理;③使用具有大前角和大后角的白钢刀或焊接刀,并要保证刀具刃口锋利;④保证切削液浓度适中,冷却充分。合理选择切削参数切削参数是机械加工里的一个重要参数,它直接影响加工加工件的表面质量,并能有效抑制积屑瘤的形成,以及使加工残留面积高度减小,让加工件的表面更光滑细腻,粗糙度得到有效降低。切削参数的内容主要包括如下几方面:(1)刀具的角度;(2)切削的速度;(3)切削的深度;(4)切削的进给速度;合理的选择上述参数,就能确定一个合理的切削参数,进而提高加工件表面质量。切削液的选择合理的选择切削液是提高机械加工表面质量的又一关键所在,合理的选择切削液可以改善加工件与刀具间的摩擦系数,降低切削力和切削温度,从而减轻刀具的磨损,保证工件的加工质量。加工件主要工作表面最终工序加工方法的选择所谓“编筐编篓,重在收口”,机械加工也同样存在这种现象,其加工件主要表面的最终工序及加工方法起着“收口”的重要作用,因其在加工件表面留下的残余应力会直接影响加工件的后期性能及形变,故而在加工方式的选择上一定要充分考虑加工过程、工件的工作条件以及可能被破坏的形式。
【关键词】绿色;制造;机械
【中图分类号】F416.42
【文献标识码】A
【文章编号】1672-5158(2012)12-0002-01
一、绿色制造工艺
绿色制造工艺的最终目的就是合理利用资源和能源以及减少对环境的污染,其是绿色制造的核心问题。绿色制造工艺可分为:节约资源型工艺技术、降低能耗型工艺技术、环境保护型工艺技术。
(一)节约资源型工艺技术
所谓节约资源型工艺技术是指生产过程中对工艺系统的组成进行简化并对原材料的消耗进行节省的一种技术。在传统加工过程中,消耗大量的原材料,对于全社会的可持续发展有着不利影响,因此,机械制造业秉承绿色理念,积极推广减少资源消耗的绿色技术。
(1)少无切削加工技术。随着新技术、新工艺的发展,在机械制造行业中,精铸、冷挤压等成型技术和工程塑料的应用越来越成熟。少无切削加工技术越来越受机械工业的欢迎。少无切削加工技术适用于对异性孔类零件、齿轮花键、端面爪齿件、台阶种类件等类似零件的加工,尤其适合有色金属制作。
(2)干式加工技术。干式切削是指在机械加工中为了保护环境和降低成本而有意识地减少使用或不使用切削液的加工方法。随着人类对水资源的节约和环境保护的高度重视,而切削液所造成的影响和污染已经是不能再置之不理。
(3)减少加工余量。采用先进的制造技术,随着切削速度的提高,切削力下降,工件变形小,从而保证加工质量。
(二)降低能耗型工艺技术
所谓降低能耗型工艺技术是指在生产过程中对能量损耗降低的一种技术。降低能耗型工艺技术主要包括以下几个方面:
(1)常用节能技术。大量钢铁、煤炭、电力和有色金属等资源都是机械制造企业在生产过程中所必须的,随着能源的紧缺,节能减耗型工艺技术中变得非常重要。常用节能技术主要包括技术节能、工艺节能、管理节能、适度利用新能源、绿色设备、改进方式。
(2)方式和剂的改进。首先,设备剂的改进。设备剂宜发展油气。油气的概念首次是由德国的一家公司提出来的,使油气得到了广泛的应用。之所以选择油气主要是因为其具有很多优点,例如,可以让轴承寿命提高3-6倍;油耗量较小,相当于喷油的十分之一到三十分之一;油气剂使用的场合有高速工况、高温工况,受赃物、化学性流体侵蚀的场合;油气有利于环保,往外界排放的剂最少,且油不雾化;使设备运行和维护费用有所降低。其次,工艺的改进。干切削是最理想的方式,主要是从环保节能的角度来看,但是干切削加工时,刀具寿命会缩短,并且精度和表面光洁度受到了影响。因此,只有在特殊的情况下,才采用干切削。新发展的最小量(MQL)加工方法的应用,使技术发生了巨大的变化。MQL系统用油量极少。对于排除切削和冷却作用,运送油的压缩空气可以实现。
MQL的使用具有一定的优势:1)用油量少;2)切削上几乎无油;3)只有很少的油附着在工件上,工件清洗工序可以得到简化,或者清洗剂的寿命可以得到大幅度的延长;4)不需要管理;5)消耗大量能耗的冷却循环系统可以省去;6)MQL装置可以很方便地在机床上安装。经过实践发现,使用MQL时,冷却效果存在有限的问题。针对这一问题,开发了油水复合雾MQL加工方法。此方法主要就是雾化油和水,同时喷到切削点。可以根据加工实际晴况对油、水的混合比进行调整,并可以根据喷嘴的形状和配置情况做成水包油的同轴供应方式,或者是混合供应方式。
(三)环境保护型工艺技术
所谓环境保护型工艺技术是指在生产过程中利用一定的工艺技术将产生的对环境有影响的物质尽可能减少的一项技术。传统的机械制造往往对周围环境造成大气污染、水污染和其他污染。
二、加强绿色机械制造工艺的措施
(一)遵循绿色发展理念
我国的经济属于出口导向型经济。我国外资利用的比重基本上都用于制造业。而目前制造业的输出国多半是发达国家。发达国家就把一些高污染的制造业转移到对环保要求不高的国家中去,其中就包括我国,而这些国家为了发展经济、解决就业,也积极的承接这些产业的转移,甚至降低环境标准,导致了自身成为环境污染避难所。这种做法事实上是一种短视的行为。这些破坏的治理粗略根本没有考虑到可持续发展,应该予以抛弃,必须遵循绿色发展理念。
(二)选择绿色原材料
绿色制造所选择的材料既要有良好地适用性能,又要满足制造工艺特性以及与环境有较好地协调性,选择绿色材料是实现绿色制造的前提和关键因素之一。绿色制造要求选择材料应考虑以下几个原则:(1)优先选用可再生材料,尽量选用回收材料,提高资源利用率,实现可持续发展;(2)选用原料丰富,低成本,少污染的材料代替价格昂贵,污染大的材料;(3)尽量选择环境兼容性好的材料,避免选用有毒、有害和有辐射性的材料。这样有利于提高产品的回收率,节约资源,减少产品毁弃物,保护生态环境。
(三)绿色切削加工技术
机械加工过程中主要的污染源算是切削液,而且切削液的费用也是相当高的,其约占整个零件制造成本的六分之一。通过绿色切削加工技术来解决切削液所带来的问题,实践证明,这种方法是非常重要的。所谓绿色切削加工技术就是指对环境和资源问题进行充分考虑的一种加工技术,在整个加工过程中要求以绿色为主,也就是说对环境的污染降到最低以及对资源的利用率最高。目前,干式切削、低温切削和绿色湿式切削是我国对绿色切削的主要研究。其中目前比较可行的加工方法就是绿色湿式切削。此时,急需解决的问题有新型环保切削液的研制、合理使用切削液和净化处理废液。作为21世纪一项新的课题——绿色切削加工技术,其越来越受到广泛重视。在实际应用中,虽然这些绿色切削加工技术还存在很多需要解决的问题,但是他们的优越性已经掩盖住了他们的问题,绿色切削加工技术是未来绿色制造业的重要组成部分。
(四)人才支撑
人才是每个行业都不可缺少的一部分,并且其具有重要作用。因此,对于机械类行业而言,绿色制造理念的实施还是需要大量具有绿色制造理念的人才。机械制造工艺能否实现绿色制造的前提就是机械类行业是否具有绿色制造理念的人才。因此,对于制造专业的教育而言,教学与实践相脱离,很显然就与职业教育为企业服务的原则不相符。由此可知,通过机械专业课程教学改革来培养适应企业需求的人才,这是制造专业亟须注意和解决的问题。