順銑和逆銑的教學方法研究和應用

張 偉，陳海濤，石佩斐

（鄭州科技學院，鄭州450064）

0 引言

“金屬切削技術”是機械制造專業的一門專業基礎課，涉及的內容多，概念多，學生理解比較困難，而順銑和逆銑是其中很重要的一個知識點，并且與實踐應用聯系非常緊密。很多學生在學習和理解這個知識點內容時，常常會比較迷茫，通常表現在以下方面：

①不能夠理解順銑和逆銑的含義。

②不能夠把所學知識運用到實際生產當中。

③不能夠把所學知識綜合運用起來。

鑒于以上問題，如何提高學生的興趣，把所學知識能夠綜合應用的生產實際中，成為教學的一大難點。

1 提出問題

在上課時利用多媒體播放視頻，讓學生仔細觀察銑刀加工時的運動方式和行走軌跡，并提出問題，如果換一種走刀方式，對于實際生產加工有沒有什么影響？大大提高了學生的求知欲和興趣。通過銑削加工的視頻，使學生對銑削具有初步的感性認識。開始提出思考題：在零件的銑削工程中，加工外輪廓的情況下，從上向下看，順時針加工和逆時針加工效果是否一樣？實際加工中應該怎樣選擇？同時，再次提出問題，鍵槽的加工方法有圖1所示3種，應該怎樣選擇，是不是加工效果一樣，這樣教學設計目的是通過直觀演示引起學生興趣，激發學生的好奇心，讓他們感到學有所用，能夠將所學知識更好地與生產實際相結合。

圖1 鍵槽的3種銑削加工方法

2 引入概念，分析問題

引入順銑和逆銑的概念，在深刻理解順銑和逆銑的定義，讓學生能夠判斷實際加工中是順銑還是逆銑。根據銑削加工時的實際情況，對銑刀和工件進行受力分析，通過受力分析，理解銑削加工過程中順銑和逆銑實際受力的方向不同，并由此導致不同的加工方法得到的結果不相同。從某種意義上來說，很多機械問題本質上是力學和數學的問題，學生通過以前所學的力學知識，通過對加工過程的分析，能夠獨立分析出不同的銑削方法可能存在的問題，提高了學生的學習積極性，同時也激發學生的成就感和滿足感，能夠切身感覺到學有所用，學有所成，大大提高學生的學習積極性。

對逆銑進行受力分析見圖2，可以明顯看出，在加工到第二個工位時，銑刀的受力分析可以簡化為圖3所示。

圖2 逆銑

圖3 逆銑時刀具的受力

根據銑刀的受力分析，可以得出以下結論：

銑刀的受力方向向下，并進一步得出銑刀在逆銑加工時，所受力的方向是指向工件方向的，而不僅僅是受到向下的銑削力.通過銑刀的受力分析，可以讓學生深刻理解課本所要表達的意義。然后與工程實踐相聯系，提出以下問題引導學生：

在逆銑加工時，對于實際的加工質量有什么影響，刀具是不是受到指向工件的力？因為這一步已經得到論證，學生普遍都能回答出來。緊接著順理成章提出第二個問題？當切削力較大時，是不是有可能導致銑刀切入工件，造成工件超差？大部分學生都會恍然大悟，原來分析切削力的目的是讓大家了解和掌握逆銑時的實際工作過程，并理解由此可能造成的質量缺陷。最后，提出一個擴展性問題，用逆銑加工時，是否容易造成尺寸偏小等缺陷？通過銑刀的受力分析，讓學生了解機械工程領域內，很多問題可以通過基本的力學和數學來解決，同時，讓學生真正感覺到知識的魅力，自己所學的知識和生產的緊密聯系性。通過引導，讓學生自己領悟書本的含義，增強學習能力和利用所學知識解決實際問題的能力。

另外，很多書上僅僅給出了銑刀受到向下的力，也有很多老師不能夠深刻理解其中的含義，在講解受力方向時一句話帶過，不能夠與生產實踐向聯系，也就無法順利完成應用型本科教學。

對工件進行受力分析，根據作用力和反作用力，可以很容易得到工件的受力圖如圖4所示。

圖4 逆銑時工件的受力

受力分析是銑削方式的重點和難點，在講解時，注意學生的表情，要逐步推導。推導過程中，依據力的合成和分解原則，盡量引導學生去主動探索和得出結論，提高學生學習的主動性，提高課堂教學的互動性，學習效果非常好。

進行銑削過程分析，從圖2中明顯可以看出，逆銑時，切削厚度從零逐漸增大。因為切削厚度從零開始，就不可避免地會產生擠壓、滑行。總結歸納結論：

①因為有擠壓存在，導致刀具磨損嚴重。

②刀具的受力方向指向待加工零件方向。

③銑削過程平穩。

讓學生按照逆銑時的方法和步驟，逐步分析順銑時銑刀和工件的受力分析，從教學效果來看，由于剛學過逆銑受力分析，大部分學生能夠推導出結果，并在思路上與老師保持一致。

3 解決問題

回答講課前提出的問題，對于鍵槽的加工，這3種加工方式最終的結果是否一樣。從以往經驗來看，大部分學生并不能夠回答出這些問題，因為書上的例題是加工輪廓或平面，刀具只有一側受力，這個時候需要教師給出引導，讓學生分別分析刀具兩側的加工情況，得出結論，加工鍵槽時，一部分是逆銑，另外一部分屬于順銑，大部分學生都能恍然大悟。按照上面所講的知識得到結論：

①按照圖（a）的銑削方式，由于逆銑時刀具受到指向工件的力，順銑時刀具受到遠離工件的力，并且由于順銑和逆銑同時存在，加工出的鍵槽必然向逆銑的一邊偏移。

②圖（b）的銑削方式屬于順銑加工，在加工時，由于刀具受到偏離被加工面的力，可能導致銑削后鍵槽偏小。

③圖（c）的銑削方式屬于逆銑加工，在加工時，由于刀具受到指向被加工面，可能導致銑削后鍵槽偏大。

4 總結

在分析和討論順銑和逆銑的知識點的過程中，學生熱情高漲，求知欲強烈，從案例的引入激發學生的好奇心，到一步步引導學生得出最終結論，幫助學生能夠結合力學等已有的經驗和知識解決實際生產問題，極大地促進了他們知識的重構過程，同時，解決問題的過程讓學生充滿了自豪感，對知識充滿了興趣，讓學生充分理解力學在機械工程實踐中的重要性，為解決工程實際問題打下了基礎。現總結出如下的教學特點：

首先引入實際生產中所遇到的問題，幫助學生建立一個真實的環境，然后提出了問題激發了學生的學習興趣。在授課過程中，通過不斷地提問，讓學生結合已有的知識和經驗，把力學和切削技術和課程內容有機地聯系在一起。教師通過把教材知識點逐步分解，把復雜問題分解成難易適中的問題，學生結合已有的知識和經驗，能夠較為順利地得到最終答案。這樣學生積極參與課堂問題的分析和討論，極大地調動了學習的積極性，課堂氣氛熱烈，學生學習情緒高漲，學生的參與度有了很大提高。特別是通過順逆銑理論解決最終的生產實際問題，實際場景激發學生的主動學習，學生對知識的掌握更加牢固。