《金屬切削原理與刀具》課程的教改探索

張春紅

（上海師范大學(xué)信息與機(jī)電工程學(xué)院，上海2 0 0 0 2 3 4）

《金屬切削原理與刀具》作為機(jī)械制造專業(yè)一門重要的專業(yè)課，學(xué)生對本門課的掌握程度，直接關(guān)系到后續(xù)課程《金屬切削機(jī)床》、《機(jī)械制造工藝學(xué)》和其他專業(yè)課程及選修課程的學(xué)習(xí)?！督饘偾邢髟砼c刀具》課程既有理論性較強(qiáng)的部分，也有大量實踐性較強(qiáng)的內(nèi)容，教學(xué)難度大，學(xué)生不容易理解和掌握。筆者在數(shù)年的教學(xué)工作中，對于如何提高本門課程的教學(xué)質(zhì)量及教學(xué)效果，使學(xué)生能夠更好地掌握本門課程，做了一些探討與嘗試，取得了一定的效果。

1 針對培養(yǎng)方案、生產(chǎn)實際及最新技術(shù)調(diào)整內(nèi)容

近年來，為了適應(yīng)理工科教育改革，本課程學(xué)時已從54減少為36，為了能在36個學(xué)時內(nèi)，讓學(xué)生更好地掌握常用切削加工刀具幾何參數(shù)、刀具的使用與選擇以及金屬切削規(guī)律，適當(dāng)刪減一些不常用的切削加工刀具以及非標(biāo)準(zhǔn)刀具的設(shè)計的教學(xué)內(nèi)容，如齒輪加工刀具的蝸輪滾刀，螺紋銑削加工、螺紋磨削加工刀具。針對企業(yè)目前普遍使用可轉(zhuǎn)位刀片的刀具以及數(shù)控刀具，一方面刪除焊接車刀這部分的教學(xué)內(nèi)容，另一方面增加可轉(zhuǎn)位刀片刀具以及數(shù)控刀具的教學(xué)內(nèi)容，并注意收集企業(yè)里面報廢的刀具，作為上課用的教具，讓學(xué)生對企業(yè)里面所用的刀具有一個直觀上的認(rèn)識。

密切關(guān)注學(xué)科發(fā)展和應(yīng)用的最新動態(tài)，緊跟本學(xué)科的發(fā)展，及時捕捉、提取與加工有用的信息，補(bǔ)充到教學(xué)內(nèi)容中來，使學(xué)生及時了解本學(xué)科的重要發(fā)展及發(fā)展動向，以開闊眼界。例如在講到切削液的內(nèi)容時，除了講解書上提到的切削液的作用、分類、特點以外，還需要告訴學(xué)生隨著人們環(huán)保意識的增強(qiáng)以及研究的不斷深入，切削液帶來的負(fù)面效應(yīng)越來越明顯，人們一方面不斷開發(fā)新型切削液外，另一方面正在研究取消切削液，即進(jìn)行干切削加工，并給學(xué)生介紹干切削加工時的特點以及對刀具材料以及幾何參數(shù)的要求。再如講到常用刀具材料時，除了講解高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷、PCBN、金剛石外，還需要講解涂層刀具中的化學(xué)涂層CVD、物理涂層PVD、納米涂層以及高速切削時刀具的特點。

2 注重緒論課的講授

緒論作為第一節(jié)課，在整門課程的學(xué)習(xí)中，起著提綱挈領(lǐng)的作用，讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)本門課程的重要性、目的以及對學(xué)習(xí)內(nèi)容能有一個大概的認(rèn)識，有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性；為了充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢，緒論第一節(jié)課就需要告訴學(xué)生與本門課程有關(guān)的網(wǎng)站，如數(shù)控刀具網(wǎng)，中國刀具超市，并告訴學(xué)生這些網(wǎng)站主要有什么樣的信息，從而調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；同時為了讓學(xué)生了解刀具的最新進(jìn)展，需要告訴學(xué)生隨著金屬切削機(jī)床的數(shù)控化和柔性化，以及亞微米精密加工和超高速切削的發(fā)展，刀具必需具備的特性。

3 注重解決教學(xué)中的難點與重點

在每一章講解之前，明確每一章的重點與難點。例如在講解第一章內(nèi)容時，明確告訴學(xué)生本章重點是主剖面參考系中車刀的6個基本角度的概念及標(biāo)注，同時也是這門課程的重點，對其他章節(jié)內(nèi)容的理解起著至關(guān)重要的作用。難點是刀具角度在主剖面參考系、法剖面參考系以及切深進(jìn)給剖面參考系中角度的換算。

由于本章內(nèi)容要求學(xué)生有比較強(qiáng)的空間概念，為了充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，先從日常生活中常見的削蘋果、劈柴、切菜開始，講到課程中的車刀，從3個相互垂直的數(shù)學(xué)上常用的x y z坐標(biāo)系講到主剖面參考系，讓學(xué)生理解基面、切削平面、主剖面3個相會垂直的平面；利用車刀模型告訴學(xué)生在車外圓時前刀面、主后刀面、副后刀面、主切削刃、副切削刃、刀尖，同時為了確保學(xué)生掌握刀具切削部分的各個表面，調(diào)動學(xué)生參與的積極性和主動性，讓學(xué)生指出另一把45°車刀在車外圓及車斷面時切削部分的各個表面；最后講解車刀的6個基本角度，從簡到難，從而讓學(xué)生掌握主剖面參考系下的6個基本角度，并給學(xué)生總結(jié)出90°外圓車刀“一尖兩刃三刀面”，45°車刀“兩尖三刃四刀面”。同時，通過布置習(xí)題，增強(qiáng)學(xué)生對刀具角度的理解；并通過對習(xí)題的講評，使學(xué)生不僅能理解掌握刀具幾何角度的概念，而且還會運用平面圖來表示。

4 教學(xué)方法注重多樣化

（1）使用輔助教學(xué)手段，以提高教學(xué)效果。例如在講授刀具角度概念、麻花鉆、拉刀時，由于比較抽象，學(xué)生較難理解與掌握，利用比例制作放大的車刀、麻花鉆、拉刀刀具模型，對照模型逐個概念講解，再用掛圖配合，從而提高教學(xué)效果；在講授金屬切削過程時，使用CAI課件教學(xué)，可生動、形象、直觀地演示整個金屬切削的變形過程以及切屑的形成，從而大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在講述拉刀、齒輪加工時讓學(xué)生觀看錄像，增強(qiáng)對拉削加工以及齒輪加工的感性認(rèn)識，從而提高學(xué)生的理論接受能力。

（2）運用生動、形象的教學(xué)語言。為了充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，在準(zhǔn)確表達(dá)教學(xué)內(nèi)容的前提下，注重教學(xué)語言的生動、形象性，寓教于樂。如講到主運動、進(jìn)給運動時，先從手動削蘋果逐步講到車削加工、銑削加工、鉆削加工、磨削加工。

（3）結(jié)合實際應(yīng)用講清概念。本門課程旨在培養(yǎng)學(xué)生利用金屬切削原理與刀具相關(guān)知識解決生產(chǎn)實際問題的能力。在講解一些基本概念時，盡可能從學(xué)生熟悉的生活實例或與專業(yè)相結(jié)合的實例中引出，往往會起到事半功倍的效果。例如：在講解刀具幾何角度的概念時，可以從生活中使用的水果刀、菜刀講起，基本概念和原理搞清后再導(dǎo)入到機(jī)械加工中使用的刀具角度中去。在講授切削過程的基本理論時，結(jié)合學(xué)生金工實習(xí)已了解的或?qū)⒁罅拷佑|的、與專業(yè)有聯(lián)系的實例來進(jìn)行，能夠使學(xué)生建立正確的概念，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，調(diào)動學(xué)生的積極性，可以提高教學(xué)效果，也能拓寬學(xué)生的思路，有利于學(xué)生提高把理論知識轉(zhuǎn)化為實際應(yīng)用的能力。

（4）采用對比法教學(xué)。在金屬切削原理的教學(xué)中，影響切削變形、切削力、切削溫度、刀具耐用度的因素，都是從切削用量、刀具材料、工件材料、加工條件這些方面進(jìn)行考慮，但它們的影響結(jié)果卻不盡相同，學(xué)生在學(xué)起來總是似懂非懂。因此，在講解完這部分內(nèi)容后，以列表的形式比較各個因素的影響因素，并用箭頭表示出來。這種直觀性的列表方法，有助于幫助學(xué)生對此問題的理解，同時又培養(yǎng)了學(xué)生的綜合能力和分析能力。

（5）善于向?qū)W生發(fā)問，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。本課程的理論，來源于實踐又服務(wù)于實踐。因此在講授課程時，注重引導(dǎo)學(xué)生用所學(xué)的理論知識來指導(dǎo)生產(chǎn)實踐。主動收集生產(chǎn)實踐中運用金屬切削原理解決生產(chǎn)實踐的案例，在課堂上提出來，讓學(xué)生思考，找出解決方法，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，如在講述切削力的章節(jié)時，提出車削細(xì)長軸時，采取什么措施避免工件變形；在講到刀具磨損時，提出在金工實習(xí)時，如果刀具磨損很快，如何讓它更耐用，在課堂上不斷提出新的問題，從而激發(fā)和維持學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識的興趣。

（6）指導(dǎo)學(xué)生完成綜合訓(xùn)練題，培養(yǎng)解決生產(chǎn)實際問題的能力。為了使學(xué)生能夠綜合運用所學(xué)的知識解決生產(chǎn)實際問題，提高學(xué)生綜合能力、判斷能力和分析能力。在講完第一部分金屬切削原理后，進(jìn)行一次綜合訓(xùn)練。七八個人一組，給定已知條件，讓學(xué)生選擇合適的刀具材料、刀具角度、切削用量，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性。

5 結(jié)束語

總之，教學(xué)應(yīng)該以學(xué)生為本，針對本課程特點，通過適當(dāng)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，采用靈活多樣的教學(xué)方法，充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，提高教學(xué)效果，從而順利完成本課程大綱提出的教學(xué)要求。

[1]陸劍中，孫家寧.金屬切削原理與刀具［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[2]李勁宏.淺談《刀具》專業(yè)課的“寓教于樂”教學(xué)法[J].裝備制造技術(shù)，2008，（7）：170-172.