順銑和逆銑的教學(xué)方法研究和應(yīng)用

張 偉，陳海濤，石佩斐

（鄭州科技學(xué)院，鄭州450064）

0 引言

“金屬切削技術(shù)”是機(jī)械制造專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，涉及的內(nèi)容多，概念多，學(xué)生理解比較困難，而順銑和逆銑是其中很重要的一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，并且與實(shí)踐應(yīng)用聯(lián)系非常緊密。很多學(xué)生在學(xué)習(xí)和理解這個(gè)知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容時(shí)，常常會(huì)比較迷茫，通常表現(xiàn)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(xué)知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中。

③不能夠把所學(xué)知識(shí)綜合運(yùn)用起來。

鑒于以上問題，如何提高學(xué)生的興趣，把所學(xué)知識(shí)能夠綜合應(yīng)用的生產(chǎn)實(shí)際中，成為教學(xué)的一大難點(diǎn)。

1 提出問題

在上課時(shí)利用多媒體播放視頻，讓學(xué)生仔細(xì)觀察銑刀加工時(shí)的運(yùn)動(dòng)方式和行走軌跡，并提出問題，如果換一種走刀方式，對(duì)于實(shí)際生產(chǎn)加工有沒有什么影響？大大提高了學(xué)生的求知欲和興趣。通過銑削加工的視頻，使學(xué)生對(duì)銑削具有初步的感性認(rèn)識(shí)。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(shí)針加工和逆時(shí)針加工效果是否一樣？實(shí)際加工中應(yīng)該怎樣選擇？同時(shí)，再次提出問題，鍵槽的加工方法有圖1所示3種，應(yīng)該怎樣選擇，是不是加工效果一樣，這樣教學(xué)設(shè)計(jì)目的是通過直觀演示引起學(xué)生興趣，激發(fā)學(xué)生的好奇心，讓他們感到學(xué)有所用，能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)更好地與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)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(xué)生能夠判斷實(shí)際加工中是順銑還是逆銑。根據(jù)銑削加工時(shí)的實(shí)際情況，對(duì)銑刀和工件進(jìn)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(shí)際受力的方向不同，并由此導(dǎo)致不同的加工方法得到的結(jié)果不相同。從某種意義上來說，很多機(jī)械問題本質(zhì)上是力學(xué)和數(shù)學(xué)的問題，學(xué)生通過以前所學(xué)的力學(xué)知識(shí)，通過對(duì)加工過程的分析，能夠獨(dú)立分析出不同的銑削方法可能存在的問題，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，同時(shí)也激發(fā)學(xué)生的成就感和滿足感，能夠切身感覺到學(xué)有所用，學(xué)有所成，大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

對(duì)逆銑進(jìn)行受力分析見圖2，可以明顯看出，在加工到第二個(gè)工位時(shí)，銑刀的受力分析可以簡(jiǎn)化為圖3所示。

圖2 逆銑

圖3 逆銑時(shí)刀具的受力

根據(jù)銑刀的受力分析，可以得出以下結(jié)論：

銑刀的受力方向向下，并進(jìn)一步得出銑刀在逆銑加工時(shí)，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(xué)生深刻理解課本所要表達(dá)的意義。然后與工程實(shí)踐相聯(lián)系，提出以下問題引導(dǎo)學(xué)生：

在逆銑加工時(shí)，對(duì)于實(shí)際的加工質(zhì)量有什么影響，刀具是不是受到指向工件的力？因?yàn)檫@一步已經(jīng)得到論證，學(xué)生普遍都能回答出來。緊接著順理成章提出第二個(gè)問題？當(dāng)切削力較大時(shí)，是不是有可能導(dǎo)致銑刀切入工件，造成工件超差？大部分學(xué)生都會(huì)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(shí)的實(shí)際工作過程，并理解由此可能造成的質(zhì)量缺陷。最后，提出一個(gè)擴(kuò)展性問題，用逆銑加工時(shí)，是否容易造成尺寸偏小等缺陷？通過銑刀的受力分析，讓學(xué)生了解機(jī)械工程領(lǐng)域內(nèi)，很多問題可以通過基本的力學(xué)和數(shù)學(xué)來解決，同時(shí)，讓學(xué)生真正感覺到知識(shí)的魅力，自己所學(xué)的知識(shí)和生產(chǎn)的緊密聯(lián)系性。通過引導(dǎo)，讓學(xué)生自己領(lǐng)悟書本的含義，增強(qiáng)學(xué)習(xí)能力和利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)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(shí)一句話帶過，不能夠與生產(chǎn)實(shí)踐向聯(lián)系，也就無法順利完成應(yīng)用型本科教學(xué)。

對(duì)工件進(jìn)行受力分析，根據(jù)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(shí)工件的受力

受力分析是銑削方式的重點(diǎn)和難點(diǎn)，在講解時(shí)，注意學(xué)生的表情，要逐步推導(dǎo)。推導(dǎo)過程中，依據(jù)力的合成和分解原則，盡量引導(dǎo)學(xué)生去主動(dòng)探索和得出結(jié)論，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，提高課堂教學(xué)的互動(dòng)性，學(xué)習(xí)效果非常好。

進(jìn)行銑削過程分析，從圖2中明顯可以看出，逆銑時(shí)，切削厚度從零逐漸增大。因?yàn)榍邢骱穸葟牧汩_始，就不可避免地會(huì)產(chǎn)生擠壓、滑行。總結(jié)歸納結(jié)論：

①因?yàn)橛袛D壓存在，導(dǎo)致刀具磨損嚴(yán)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(wěn)。

讓學(xué)生按照逆銑時(shí)的方法和步驟，逐步分析順銑時(shí)銑刀和工件的受力分析，從教學(xué)效果來看，由于剛學(xué)過逆銑受力分析，大部分學(xué)生能夠推導(dǎo)出結(jié)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(duì)于鍵槽的加工，這3種加工方式最終的結(jié)果是否一樣。從以往經(jīng)驗(yàn)來看，大部分學(xué)生并不能夠回答出這些問題，因?yàn)闀系睦}是加工輪廓或平面，刀具只有一側(cè)受力，這個(gè)時(shí)候需要教師給出引導(dǎo)，讓學(xué)生分別分析刀具兩側(cè)的加工情況，得出結(jié)論，加工鍵槽時(shí)，一部分是逆銑，另外一部分屬于順銑，大部分學(xué)生都能恍然大悟。按照上面所講的知識(shí)得到結(jié)論：

①按照?qǐng)D（a）的銑削方式，由于逆銑時(shí)刀具受到指向工件的力，順銑時(shí)刀具受到遠(yuǎn)離工件的力，并且由于順銑和逆銑同時(shí)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(shí)，由于刀具受到偏離被加工面的力，可能導(dǎo)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(shí)，由于刀具受到指向被加工面，可能導(dǎo)致銑削后鍵槽偏大。

4 總結(jié)

在分析和討論順銑和逆銑的知識(shí)點(diǎn)的過程中，學(xué)生熱情高漲，求知欲強(qiáng)烈，從案例的引入激發(fā)學(xué)生的好奇心，到一步步引導(dǎo)學(xué)生得出最終結(jié)論，幫助學(xué)生能夠結(jié)合力學(xué)等已有的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)解決實(shí)際生產(chǎn)問題，極大地促進(jìn)了他們知識(shí)的重構(gòu)過程，同時(shí)，解決問題的過程讓學(xué)生充滿了自豪感，對(duì)知識(shí)充滿了興趣，讓學(xué)生充分理解力學(xué)在機(jī)械工程實(shí)踐中的重要性，為解決工程實(shí)際問題打下了基礎(chǔ)?，F(xiàn)總結(jié)出如下的教學(xué)特點(diǎn)：

首先引入實(shí)際生產(chǎn)中所遇到的問題，幫助學(xué)生建立一個(gè)真實(shí)的環(huán)境，然后提出了問題激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在授課過程中，通過不斷地提問，讓學(xué)生結(jié)合已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，把力學(xué)和切削技術(shù)和課程內(nèi)容有機(jī)地聯(lián)系在一起。教師通過把教材知識(shí)點(diǎn)逐步分解，把復(fù)雜問題分解成難易適中的問題，學(xué)生結(jié)合已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，能夠較為順利地得到最終答案。這樣學(xué)生積極參與課堂問題的分析和討論，極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)習(xí)的積極性，課堂氣氛熱烈，學(xué)生學(xué)習(xí)情緒高漲，學(xué)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(chǎn)實(shí)際問題，實(shí)際場(chǎng)景激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握更加牢固。