机械工程学院 陈海涛

一、背景

《金属切削技术》是机械制造专业的一门专业基础课，涉及的内容多，概念多，学生理解比较困难，而顺铣和逆铣是其中很重要的一个知识点，并且与实践应用联系非常紧密。很多学生在学习和理解这个知识点内容时，常常会比较迷茫，通常表现在以下方面：

（1）不能够理解顺铣和逆铣的含义。

（2）不能够把所学知识运用到实际生产当中。

（3）不能够把所学知识综合运用起来。

鉴于以上问题，如何提高学生的兴趣，把所学知识能够综合应用的生产实际中，成为教学的一大难点。利用案例教学，结合生产实际，利用已有的知识解决生产实际问题，能够有效解决以上问题。

二、典型案例的引入

2.1在上课时利用多媒体播放视频，让学生仔细观察铣刀加工时的运动方式和行走轨迹，并提出问题。如果换一种走刀方式，对于实际生产加工有没有什么影响？大大提高了学生的求知欲和兴趣。通过铣削加工的视频，，使学生对铣削具有初步的感性认识。开始提出思考题：在零件的铣削工程中，加工外轮廓的情况下，从上向下看，顺时针加工和逆时针加工效果是否一样？实际加工中应该怎样选择？同时，再次提出问题，键槽的加工方法有以下3种，应该怎样选择，是不是加工效果一样？这样教学设计目的是通过直观演示引起学生兴趣，激发学生的好奇心，让他们感到学有所用，能够将所学知识更好的与生产实际相结合

图a；φ10刀具直接切削加工       图b；φ8刀具逆时针切削加工

图c；φ8刀具顺时针切削加工

图1：键槽的3种铣削加工方法

2.2引入顺铣和逆铣的概念，在深刻理解顺铣和逆铣定义，让学生能够判断实际加工中是顺铣和逆铣。根据铣削加工时的实际情况，对铣刀和工件进行受力分析， 通过受力分析，理解铣削加工过程中顺铣和逆铣实际受力的方向不同，并由此导致不同的加工方法得到的结果不相同。从某种意义上来说，很多机械问题本质上是力学和数学的问题，学生通过以前所学的力学知识，通过对加工过程的分析，能够独立完成不同的铣削方法可能存在的问题，提高了学生的学习积极性，同时也激发了学生的成就感和满足感，能够切身感觉到学有所用，学有所成，大大提高了学生的学习积极性。

图2：逆铣

对逆铣进行受力分析，可以明显看出，在加工到第二个工位时，铣刀的受力分析可以简化如下：

图3：逆铣时，铣刀的受力方向

2.3根据铣刀的受力分析，可以得出以下结论：

铣刀的受力方向向下。 并进一步得出结论铣刀在逆铣加工时，所受力的方向是指向工件方向的，而不仅仅是受到向下的铣削力，通过铣刀的受力分析，可以让学生深刻理解课本所要表达的意义。通过受力分析，就可以与工程实践向联系，可以引导学生在逆铣加工时，对于实际的加工质量有什么影响？

如果大部分学生不能够回答出来，可以做进一步的引导，提出以下问题？在逆铣加工时，刀具是不是受到指向工件的力？因为这一步已经得到论证，学生普遍都能回答出来。紧接着顺理成章提出第二个问题？当切削力较大时，是不是有可能导致铣刀切入工件，造成工件超差？大部分学生都会恍然大悟，原来分析切削力的目的是让大家了解和掌握逆铣时的实际工作过程，并理解由此可能造成的质量缺陷。最后，提出一个扩展性问题，用逆铣加工时，是否容易造成尺寸偏小等缺陷？通过铣刀的受力分析，让学生了解机械工程领域内，很多问题可以通过基本的力学和数学来解决，同时，让学生真正感觉到知识的魅力，自己所学的知识和生产的紧密联系性。通过引导，让学生自己领悟书本的含义，增强学习能力和利用所学知识解决实际问题的能力。

另外，很多书上仅仅给出了铣刀受到向下的力，也有很多老师不能够深刻理解其中的含义，在讲解受力方向时一句话带过，不能够与生产实践向联系，也就无法顺利完成应用型本科教学 。

2.4对工件进行受力分析，根据作用力和反作用力，可以很容易得到工件的受力图：

图4：逆铣时，工件的受力图

受力分析是铣削方式的重点和难点，在讲解时，注意学生的表情，要逐步推导。推导过程中，依据力的合成和分解原则，尽量引导学生去主动探索和得出结论，提高学生学习的主动性，提高课堂教学的互动性，学习效果非常好。

2.5根据图片，开始进行铣削过程分析。从图中明显可以看出，逆铣时，切削厚度从零逐渐增大。因为切削厚度从零开始，就不可避免地会产生挤压、滑行。

总结归纳结论：

（1）因为有挤压存在，导致刀具磨损严重。

（2）刀具的受力方向指向待加工零件方向。

（3）铣削过程平稳。

2.6 让学生按照逆铣时的方法和步骤，逐步分完成顺铣时铣刀和工件的受力分析。从教学效果来看，由于刚学过逆铣受力分析，大部分学生能够推导出结果，并在思路上与老师保持一致。

2.7比较逆铣和顺铣的特点：

表1：顺铣和逆铣的特点对比

2.8 回答讲课前提出的问题。对于键槽的加工，这3种加工方式最终的结果是否一样。从以往经验来看，大部分学生并不能够回答出这些问题，因为书上的例题是加工轮廓或平面，刀具只有一侧受力，这个时候需要教师给出引导，让学生分别分析刀具两侧的加工情况，得出结论，加工键槽时，一部分是逆铣，另外一部分属于顺铣。大部分学生恍然大悟，

按照上面所讲的知识得到结论；

（1）按照图1的 铣削方式，由于逆铣时刀具受到指向工件的力，顺铣时刀具受到远离工件的力，并且由于顺铣和逆铣同时存在，加工出的键槽必然向逆铣的一边偏移。

（2）图2的铣削方式属于顺铣加工， 在加工时，由于刀具受到偏离被加工面，可能导致铣削后键槽偏小。

（3）图3的铣削方式属于顺铣加工， 在加工时，由于刀具受到指向被加工面，可能导致铣削后键槽偏大 。

结论：每次讲完顺铣和逆铣的知识点，学生都会为我送上掌声，在分析和讨论的过程中，学生热情高涨，求知欲强烈，从案例的引入激发学生的好奇心，到一步步引导学生得出最终结论，帮助学生能够结合力学等已有的经验和知识解决实际生产问题，极大地促进了他们知识的重构过程，同时，解决问题的过程让学生充满了自豪感，对知识充满了兴趣，让学生充分理解力学在机械工程实践中的重要性，为解决工程实际问题打下了基础。