仿真技術(shù)在數(shù)控維修培訓(xùn)中的應(yīng)用探索

寧宗奇 茹秋生

摘 要：為了提高數(shù)控維修技術(shù)培訓(xùn)的效果，本文提出了將仿真技術(shù)應(yīng)用于數(shù)控維修培訓(xùn)中。論文從軟件應(yīng)用、軟件的適用性和針對(duì)性及特色幾個(gè)方面進(jìn)行了深入的闡述。通過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)，仿真技術(shù)在實(shí)際中應(yīng)用收到了滿(mǎn)意的效果。

關(guān)鍵詞：數(shù)控維修；仿真技術(shù)；培訓(xùn)

數(shù)控技術(shù)是集機(jī)、電、儀、液技術(shù)于一體的高新技術(shù)，它的快速發(fā)展離不開(kāi)數(shù)控機(jī)床裝調(diào)維修人員隊(duì)伍的壯大。數(shù)控機(jī)床裝調(diào)維修人員在機(jī)床生產(chǎn)過(guò)程中，處于組裝、調(diào)試、檢測(cè)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，同時(shí)還承擔(dān)著產(chǎn)品的售后服務(wù)工作，是企業(yè)與用戶(hù)之間的紐帶與橋梁；在數(shù)控機(jī)床的使用中，負(fù)責(zé)數(shù)控機(jī)床性能的調(diào)整、維護(hù)、維修以及數(shù)控加工工藝流程設(shè)計(jì)的參與和實(shí)施等。

數(shù)控機(jī)床裝調(diào)維修工具有工種的復(fù)合性、人員素質(zhì)的綜合性、技術(shù)含量的高科技性等特點(diǎn)，因此迅速提高數(shù)控機(jī)床裝調(diào)維修從業(yè)人員的知識(shí)和技能水平，必將進(jìn)一步促進(jìn)我國(guó)數(shù)控機(jī)床行業(yè)的發(fā)展，對(duì)于提升我國(guó)現(xiàn)代制造業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力有著非常重要的意義。

數(shù)控維修培訓(xùn)如果直接購(gòu)買(mǎi)數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行拆解，一則維修難度高；二則損壞機(jī)床和系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)大；三人身安全難以保障[1]；四資金落實(shí)困難。因此尋找一種方便、經(jīng)濟(jì)、安全且對(duì)設(shè)備維修不造成損壞的培訓(xùn)學(xué)習(xí)方法，成為當(dāng)前一項(xiàng)重要的任務(wù)。

1 仿真軟件的實(shí)際應(yīng)用

數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修仿真培訓(xùn)，借助多媒體輔助教學(xué)軟件培訓(xùn)操作平臺(tái)，通過(guò)在課堂上的講解和演示，使一個(gè)對(duì)數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)完全沒(méi)有直觀印象的學(xué)生，盡快進(jìn)入角色，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.1 初步掌握其基本原理和基本概念，不僅可以對(duì)整機(jī)進(jìn)行解剖，還可對(duì)具體部件進(jìn)行拆卸與安裝，并對(duì)所有的電路進(jìn)行仿真模擬，全方位的讓學(xué)員了解并掌握數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)及原理，下圖1和圖2為某軟件的機(jī)械和電器模塊界面。

1.2 可以動(dòng)手對(duì)機(jī)床加工產(chǎn)品進(jìn)行虛擬仿真操作，了解機(jī)床每個(gè)操作細(xì)節(jié)，熟悉機(jī)床工作原理。

1.3 設(shè)置了與真實(shí)萬(wàn)用表、示波器一樣的“虛擬萬(wàn)用表”、“虛擬示波器”，在該電路系統(tǒng)中就可以實(shí)現(xiàn)測(cè)算、仿真和調(diào)試等功能，為學(xué)生掌握電路原理，排除電路故障打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1.4 進(jìn)行多種情況下不同部件的機(jī)械及電路故障診斷與排除模擬操作，從而能夠積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。為下一步進(jìn)行實(shí)際的維修打下一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。圖3為電器故障仿真設(shè)置圖。

2 教學(xué)內(nèi)容的針對(duì)性與適用性

應(yīng)用軟件對(duì)學(xué)員培訓(xùn)時(shí)，課程內(nèi)容的選擇是關(guān)鍵。課程內(nèi)容針對(duì)企業(yè)比較通用常見(jiàn)的數(shù)控機(jī)床安裝調(diào)試及故障維修，按職業(yè)所需的技能出發(fā)，充分體現(xiàn)專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)的特點(diǎn)；體現(xiàn)整體的概念，課程內(nèi)容采用模擬仿真實(shí)訓(xùn)，注重結(jié)構(gòu)的完整性和全面性，以及綜合能力的培養(yǎng)；體現(xiàn)專(zhuān)業(yè)方向：課程內(nèi)容突出內(nèi)容的實(shí)用性，針對(duì)性強(qiáng)；采用仿真實(shí)訓(xùn)及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)演示的方式進(jìn)行教學(xué)， 具有針對(duì)性、系統(tǒng)性的綜合技能訓(xùn)練，使學(xué)生真正懂得自己所學(xué)習(xí)的技術(shù)用在何處，與哪些相關(guān)的技術(shù)結(jié)合使用。這種仿真及實(shí)踐相結(jié)合教學(xué)方法能讓學(xué)生快速掌握相關(guān)的技術(shù)，學(xué)以致用。

在仿真實(shí)訓(xùn)過(guò)程中，學(xué)生可以對(duì)常見(jiàn)的數(shù)控機(jī)床進(jìn)行拆卸、安裝、線路的連接，并能根據(jù)實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中常見(jiàn)的故障進(jìn)行仿真診斷并進(jìn)行故障排除。學(xué)生通過(guò)數(shù)控機(jī)床的安裝調(diào)試及故障診斷與維修仿真實(shí)訓(xùn)后，再到數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行實(shí)踐操作，由于有仿真操作基礎(chǔ)，在實(shí)際操作過(guò)程中可以避免很多的由于誤操作而產(chǎn)生的對(duì)機(jī)床的損害。通過(guò)仿真實(shí)訓(xùn)，還能學(xué)習(xí)到實(shí)踐操作過(guò)程中很難見(jiàn)到的故障診斷，這點(diǎn)對(duì)初學(xué)數(shù)控維修的學(xué)員來(lái)講，意義較為重大。

3 應(yīng)用仿真軟件進(jìn)行培訓(xùn)的特色

3.1 大大減少培訓(xùn)的投資成本

可減少投資購(gòu)買(mǎi)價(jià)格昂貴的數(shù)控機(jī)床數(shù)量、可節(jié)省數(shù)控機(jī)床的維修維護(hù)費(fèi)用、一個(gè)教師便可以輕松管理多個(gè)甚至是一個(gè)班級(jí)的學(xué)生。

3.2 提高培訓(xùn)效率

自然交互習(xí)慣的互動(dòng)操作模式，為學(xué)生提供了一個(gè)生動(dòng)、逼真的學(xué)習(xí)環(huán)境，讓學(xué)生成為虛擬環(huán)境的一名參與者，變被動(dòng)的傳授為主動(dòng)的交互學(xué)習(xí)，對(duì)調(diào)動(dòng)學(xué)員的學(xué)習(xí)積極性，突破教學(xué)的重點(diǎn)、難點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的技能都將起到積極的作用，從而能夠大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)積極性和動(dòng)手操作能力[3]。

3.3 規(guī)避培訓(xùn)操作過(guò)程中的各種風(fēng)險(xiǎn)

真實(shí)的實(shí)驗(yàn)操作總是不可避免的存在一定的危險(xiǎn)性。仿真教學(xué)實(shí)訓(xùn)不僅可以避免因誤操作機(jī)器而造成價(jià)格昂貴的數(shù)控機(jī)床的損壞，而且可以使操作人員避免因誤操作而帶來(lái)的人身傷害。

3.4 打破空間、時(shí)間的限制，學(xué)生可隨時(shí)打開(kāi)電腦進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作

只需打開(kāi)電腦就可以獲得跟實(shí)際試驗(yàn)操作一樣的真實(shí)體驗(yàn)，并可以不厭其煩地反復(fù)練習(xí)，直至掌握操作技能為止。無(wú)需再為有限的實(shí)驗(yàn)設(shè)備操作課程而苦惱。

3.5 仿真平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)功能，為遠(yuǎn)程教育學(xué)習(xí)提供可能。

3.6 仿真平臺(tái)的考核模塊，可供學(xué)員或教師隨機(jī)考試檢測(cè)實(shí)訓(xùn)成績(jī)水平。

4 仿真軟件在實(shí)踐應(yīng)用中效果反饋

上海工程技術(shù)大學(xué)高職學(xué)院2010年在數(shù)控維修課程中嘗試使用數(shù)控維修仿真軟件，收到了較理想的效果。其主要收獲有以下幾點(diǎn)：

4.1 學(xué)生對(duì)數(shù)控維修課程興趣有了大幅度提高，因?yàn)榉抡孳浖寣W(xué)生對(duì)數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)有了更加清晰地了解，感性認(rèn)識(shí)得到了豐富。

4.2 學(xué)生在技能測(cè)試中，成績(jī)較以往有了大幅度的提高。電氣連接和排故平均時(shí)間較上屆學(xué)生縮短了27%。

4.3 在上海市和全國(guó)的數(shù)控維修競(jìng)賽中，表現(xiàn)不俗。在2011年職業(yè)院校數(shù)控維修大賽榮獲二等獎(jiǎng)一項(xiàng)，2010年上海市一類(lèi)競(jìng)賽中，獲數(shù)控維修團(tuán)體銀獎(jiǎng)，個(gè)人第三名和第五名的好成績(jī)。

5 使用仿真軟件應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題

5.1 必須明白再好的課堂教學(xué)效果也不能完全取代實(shí)踐教學(xué)。在培訓(xùn)中盡可能的發(fā)揮培訓(xùn)軟件的優(yōu)勢(shì)，但是在最后還得回歸到真實(shí)的機(jī)床中去檢驗(yàn)和鞏固效果。

5.2 培訓(xùn)的仿真軟件要與時(shí)代發(fā)展相適應(yīng)，這樣培訓(xùn)的效果就會(huì)事半功倍[2]。如果仿真軟件不能夠緊貼生產(chǎn)實(shí)際，教學(xué)內(nèi)容陳舊落后，那么教學(xué)條件再好，教學(xué)管理再先進(jìn)，教學(xué)質(zhì)量也無(wú)法提高。

5.3 使用軟件的培訓(xùn)過(guò)程中，要注意培訓(xùn)的方法和手段，確保培訓(xùn)的效果。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：茹秋生（1970-），男，漢族，山西臨汾人，碩士，上海工程技術(shù)大學(xué)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院教師，副教授、高級(jí)工程師，研究方向機(jī)電自動(dòng)化方面的應(yīng)用和職業(yè)教育方面研究。