VNUC仿真軟件在數控教學中的應用

于晨斯 江文清

摘要：本文介紹了VNUC 數控虛擬仿真軟件功能及特點以及在數控教學中引入VNUC數控加工仿真軟件作為輔助教學工具的優點。并根據典型的實例仿真加工簡要介紹了仿真加工在教學中使用的方法。

關鍵詞：數控仿真；VNUC；教學輔助軟件

數控技術是用數字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術。其技術涉及多個領域：(1)機械制造技術；(2)信息處理、加工、傳輸技術；(3)自動控制技術；(4)伺服驅動技術；(5)傳感器技術；(6)軟件技術等。隨著數控技術在社會生產中的廣泛應用，企業對數控專業畢業生需求不斷增大，越來越多的院校開辦了數控專業，學生人數也不斷增加。與此同時也為教學帶來了許多困難。數控設備昂貴，加工成本高，危險性大，指導不便等諸多因素制約了數控教學特別是操作教學的開展。加工操作又是數控教學的核心，學生獨立操作的時間和效率受到影響就意味著教學質量的下滑。教學中引入數控加工仿真系統VNUC解決了這個難題。通過仿真加工完成了許多本應在機床上操作完成的教學任務。

一、VNUC數控仿真軟件的介紹

VNUC 是一款基于虛擬現實技術的數控加工技術教學軟件。北京斐克公司結合機床廠家實際加工制造經驗與院校教學訓練一體開發設計了這種機床控制虛擬仿真軟件，通過計算機的編程和建模，將加工過程用三維圖形或者二維圖形的方式演示出來。

VNUC包含了常見型號的數控機床，如臥式數控車床、3軸立式數控銑床和3軸立式數控加工中心。該軟件更包含了種類繁多的主流數控系統，如FANUC、GSK、華中HNC、KND和SIEMENS等系統。系統采用數據庫統一管理的刀具材料、特性參數庫, 含數百種不同材料、類型和形狀的車刀、銑刀, 同時還支持用戶自定義刀具及相關特性參數。數控車床上的圓柱狀毛坯可以是實心棒料和空心套筒兩種，銑床或加工中心的毛坯是可以自行定義大小尺寸的長方體毛坯。不論車床還是銑床其毛坯材料的種類十分豐富，操作者可以根據實際情況來選擇使用。

二、VNUC數控仿真軟件教學中的應用

數控機床仿真加工是數控加工技術課程的輔助教學手段，能充分利用現有資源節省時間降低風險，最大限度為學生提供動手實踐機會，將課本上所學數控加工知識通過仿真加工模擬完成。數控仿真也可以成為一門獨立課程作為數控專業課程，通過不同類型典型零件的模擬加工彌補實踐操作中的種種不足。因此VNUC數控仿真軟件在數控教學中發揮著重要的作用。

1） 仿真教學生動活潑，脫離了單純的課本程序與方法，通過情境教學讓學生身臨其境感受加工流程。提高了學生學習的主動性、調動學生學習的積極性，促進學生的開放性、創新性，大膽動手實踐。

2） 仿真教學的引入彌補學校數控設備的不足，可以達到人人想動手人人能動手的教學目的。

3） 數控仿真軟件結合職業教育的特點，充分體現理論指導實踐的理念。老師可以隨時指導，隨時停機甚至重新開始。學生通過邊學邊練在每個細節中得到充分的鍛煉，對每一道工序可以充分領悟和熟練。

4） 數控仿真教學中教師可以根據實際情況和教學目標引入不同類型的真實實例進行加工教學，甚至可以設計錯誤的環節讓學生更透徹的了解實踐中可能出現的問題和危險。

三、VNUC數控仿真軟件的典型零件加工

下面通過一個車床的典型零件加工來反映數控仿真加工在教學中的應用（如圖1所示）。在進行仿真加工教學環節之前一般會完成工藝以及編程等的基礎課程的學習，通過所學知識在進行加工仿真之前應該進行準備工作，根據加工需求，進行工藝分析，編織程序生成NC代碼（根據所輔助課程體系不同，可采用手工編程或利用CAD/CAM軟件自動生成）在預備工作完成之后，利用VNUC進行零件的虛擬加工仿真。仿真加工步驟與實際加工基本相似，教學中可充分利用軟件特點結合實踐達到對學生綜合能力的鍛煉。

四、圖1

步驟1：機床、數控系統的選擇（本實例選擇大連機床廠臥式車床，華中世紀星數控系統）。

步驟2：設置毛坯，根據加工零件的需要設置毛坯大小并且選擇毛坯的材料。（這里取代實踐加工中毛坯的選擇，選擇材料45# 鋼，Φ30×110棒料）。

步驟3：開起數控系統，回零定義機床坐標原點。（與實際加工中開啟數控機床順序一致，啟動數控系統，設置機床原點）。

步驟4：通過VNUC毛坯裝夾面板選擇適當的夾具與裝夾方案（這里取代實踐加工中的裝夾步驟，本工件選擇三爪卡盤）。

步驟5：切削刀具的選擇，根據零件的加工工藝，程序中定義刀具編號選擇所需的刀具并且定義好刀具的類型，長度，角度，補償等各個參數。（這里與實際中選擇刀具原理一致，本實例選擇外圓車刀、外槽刀并設置刀具參數）。

步驟6： 進行對刀操作。對好所需加工刀具（無論車床銑床對刀方式步驟與實際操作一致）。

步驟7：加載NC代碼（等同在實際數控系統中錄入程序）。

步驟8：進行自動加工完成零件的仿真過程。（相當于實際加工中按循環啟動加工零件，這里仿真系統可調節觀看速度大大縮短實際加工時間）

步驟9：在上述工作完成之后，觀察加工過程是否有異常現象，如過切、欠切、超程等，根據反饋進行即使調整。并且通過仿真加工驗證工藝流程、程序、操作過程的正確與否。

在教學過程中，教師可利用計算機網絡教學的優勢，通過教師機演示幫助學生完成這個工作過程，可以做到每個細節的精益求精。對加工中的重點難點可反復演示大大縮短了教學過程。通過軟件自帶錄像功能錄制過程達到鞏固教學效果反復溫習的目的，同時也能增強學生積極性，滿足他們求知的成就感。

五、結語

隨著數控專業不斷發展，教學手段不斷完善VNUC數控仿真軟件在廣大院校中普及開來。數控仿真技術引入教學大大緩解了設備不足與學生動手能力培養的矛盾，提升了教學效果。在未來數控教學的探索與發展中還將發揮更大的作用。

參考文獻

[1]楊靜云。數控加工技術。高等教育出版社.2010

[2]蔚 剛，張秀芬。VNUC數控加工仿真方法及其教學應用研究。內江科技2010年第7期

[3]于杰。 數控加工工藝與編程。國防工業出版社, 2009

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文