《金屬切削原理與刀具》課程的教改探索

張春紅

（上海師范大學信息與機電工程學院，上海2 0 0 0 2 3 4）

《金屬切削原理與刀具》作為機械制造專業一門重要的專業課，學生對本門課的掌握程度，直接關系到后續課程《金屬切削機床》、《機械制造工藝學》和其他專業課程及選修課程的學習。《金屬切削原理與刀具》課程既有理論性較強的部分，也有大量實踐性較強的內容，教學難度大，學生不容易理解和掌握。筆者在數年的教學工作中，對于如何提高本門課程的教學質量及教學效果，使學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 針對培養方案、生產實際及最新技術調整內容

近年來，為了適應理工科教育改革，本課程學時已從54減少為36，為了能在36個學時內，讓學生更好地掌握常用切削加工刀具幾何參數、刀具的使用與選擇以及金屬切削規律，適當刪減一些不常用的切削加工刀具以及非標準刀具的設計的教學內容，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。針對企業目前普遍使用可轉位刀片的刀具以及數控刀具，一方面刪除焊接車刀這部分的教學內容，另一方面增加可轉位刀片刀具以及數控刀具的教學內容，并注意收集企業里面報廢的刀具，作為上課用的教具，讓學生對企業里面所用的刀具有一個直觀上的認識。

密切關注學科發展和應用的最新動態，緊跟本學科的發展，及時捕捉、提取與加工有用的信息，補充到教學內容中來，使學生及時了解本學科的重要發展及發展動向，以開闊眼界。例如在講到切削液的內容時，除了講解書上提到的切削液的作用、分類、特點以外，還需要告訴學生隨著人們環保意識的增強以及研究的不斷深入，切削液帶來的負面效應越來越明顯，人們一方面不斷開發新型切削液外，另一方面正在研究取消切削液，即進行干切削加工，并給學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的要求。再如講到常用刀具材料時，除了講解高速鋼、硬質合金、陶瓷、PCBN、金剛石外，還需要講解涂層刀具中的化學涂層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

緒論作為第一節課，在整門課程的學習中，起著提綱挈領的作用，讓學生明確學習本門課程的重要性、目的以及對學習內容能有一個大概的認識，有助于提高學生的學習積極性；為了充分發揮網絡優勢，緒論第一節課就需要告訴學生與本門課程有關的網站，如數控刀具網，中國刀具超市，并告訴學生這些網站主要有什么樣的信息，從而調動學生的學習興趣；同時為了讓學生了解刀具的最新進展，需要告訴學生隨著金屬切削機床的數控化和柔性化，以及亞微米精密加工和超高速切削的發展，刀具必需具備的特性。

3 注重解決教學中的難點與重點

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容時，明確告訴學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注，同時也是這門課程的重點，對其他章節內容的理解起著至關重要的作用。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給剖面參考系中角度的換算。

由于本章內容要求學生有比較強的空間概念，為了充分調動學生的學習積極性，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個相互垂直的數學上常用的x y z坐標系講到主剖面參考系，讓學生理解基面、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，同時為了確保學生掌握刀具切削部分的各個表面，調動學生參與的積極性和主動性，讓學生指出另一把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，從而讓學生掌握主剖面參考系下的6個基本角度，并給學生總結出90°外圓車刀“一尖兩刃三刀面”，45°車刀“兩尖三刃四刀面”。同時，通過布置習題，增強學生對刀具角度的理解；并通過對習題的講評，使學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 教學方法注重多樣化

（1）使用輔助教學手段，以提高教學效果。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，從而提高教學效果；在講授金屬切削過程時，使用CAI課件教學，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，從而大大提高學生的學習興趣。在講述拉刀、齒輪加工時讓學生觀看錄像，增強對拉削加工以及齒輪加工的感性認識，從而提高學生的理論接受能力。

（2）運用生動、形象的教學語言。為了充分調動學生學習的主動性和積極性，在準確表達教學內容的前提下，注重教學語言的生動、形象性，寓教于樂。如講到主運動、進給運動時，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）結合實際應用講清概念。本門課程旨在培養學生利用金屬切削原理與刀具相關知識解決生產實際問題的能力。在講解一些基本概念時，盡可能從學生熟悉的生活實例或與專業相結合的實例中引出，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入到機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，結合學生金工實習已了解的或將要大量接觸的、與專業有聯系的實例來進行，能夠使學生建立正確的概念，培養學生學習的興趣，調動學生的積極性，可以提高教學效果，也能拓寬學生的思路，有利于學生提高把理論知識轉化為實際應用的能力。

（4）采用對比法教學。在金屬切削原理的教學中，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行考慮，但它們的影響結果卻不盡相同，學生在學起來總是似懂非懂。因此，在講解完這部分內容后，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，有助于幫助學生對此問題的理解，同時又培養了學生的綜合能力和分析能力。

（5）善于向學生發問，激發學生學習興趣。本課程的理論，來源于實踐又服務于實踐。因此在講授課程時，注重引導學生用所學的理論知識來指導生產實踐。主動收集生產實踐中運用金屬切削原理解決生產實踐的案例，在課堂上提出來，讓學生思考，找出解決方法，從而激發學生的學習興趣，如在講述切削力的章節時，提出車削細長軸時，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，從而激發和維持學生學習理論知識的興趣。

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

5 結束語

總之，教學應該以學生為本，針對本課程特點，通過適當調整教學內容，采用靈活多樣的教學方法，充分調動學生的主觀能動性，提高教學效果，從而順利完成本課程大綱提出的教學要求。

[1]陸劍中，孫家寧.金屬切削原理與刀具［M］.北京：機械工業出版社，2006.

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