數(shù)控加工仿真系統(tǒng)在數(shù)控教學(xué)中的應(yīng)用研究

譚波

摘要：主要研究數(shù)控加工仿真系統(tǒng)在數(shù)控教學(xué)中的應(yīng)用，分析了數(shù)控教學(xué)過程中存在的問題，介紹了數(shù)控加工仿真系統(tǒng)，并對數(shù)控教學(xué)的實(shí)際應(yīng)用措施進(jìn)行了討論。

關(guān)鍵詞：數(shù)控加工仿真;數(shù)控教學(xué)

數(shù)控機(jī)床是高科技產(chǎn)品，種類眾多，技術(shù)含量非常高，價(jià)格十分昂貴，一臺數(shù)控車床或者數(shù)控銑床動(dòng)輒幾十萬，在數(shù)控教學(xué)中全部采用實(shí)際操作的方式進(jìn)行將會造成十分高昂的教學(xué)成本，實(shí)力雄厚的重點(diǎn)院校企業(yè)同樣無力承擔(dān)，所以研究一種仿真系統(tǒng)代替實(shí)際操作成為了數(shù)控教學(xué)主要的發(fā)展方向，本文就對數(shù)控加工仿真系統(tǒng)在數(shù)控教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行研究，試圖摸索出一套更有效，更加節(jié)省的數(shù)控教學(xué)方法。

1.數(shù)控教學(xué)中存在的問題

數(shù)控機(jī)床是機(jī)電一體化設(shè)備，造價(jià)遠(yuǎn)高于普通車床，完全依賴數(shù)控機(jī)床實(shí)際操作進(jìn)行實(shí)訓(xùn)消耗的成本是難以承擔(dān)的。

數(shù)控機(jī)床發(fā)展非常快，型號眾多，更新比較頻繁，學(xué)校將全部型號系統(tǒng)配齊是不現(xiàn)實(shí)的，學(xué)生在學(xué)校接受數(shù)控車床學(xué)習(xí)之后往往發(fā)現(xiàn)工廠中的車床和學(xué)校的差別較大，導(dǎo)致學(xué)生畢業(yè)之后需要在工作崗位上摸索很長時(shí)間才能夠真正適應(yīng)機(jī)床。

數(shù)控機(jī)床采用自動(dòng)運(yùn)行的方式，學(xué)生在初學(xué)階段，極容易因?yàn)榫幊滩缓侠碓斐傻毒吆蜋C(jī)床損壞，維修的造價(jià)很高，甚至可能導(dǎo)致學(xué)生受傷。

2.數(shù)控加工仿真系統(tǒng)

數(shù)控架空仿真系統(tǒng)是在計(jì)算機(jī)技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)飛速進(jìn)步的情況下產(chǎn)生和發(fā)展的，主要用于進(jìn)行實(shí)際設(shè)備的模擬和工作狀態(tài)的仿真，采用計(jì)算機(jī)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)進(jìn)行培訓(xùn)，能夠迅速提高操作者的操作水平，并且不會對真實(shí)設(shè)備造成損壞。

國內(nèi)已經(jīng)有很多學(xué)校在教學(xué)過程中應(yīng)用了計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，在數(shù)控操作人員培訓(xùn)方面更是產(chǎn)生了各種仿真教學(xué)系統(tǒng)。數(shù)控加工仿真系統(tǒng)實(shí)際上就是計(jì)算機(jī)以及其他專用硬件軟件對真實(shí)場景的一種模擬，參與者能夠通過和仿真情況的交互來學(xué)習(xí)數(shù)控機(jī)床的實(shí)際操作。

數(shù)控架空仿真系統(tǒng)以虛擬數(shù)控機(jī)床為核心，虛擬數(shù)控機(jī)床是虛擬制造技術(shù)的一個(gè)執(zhí)行單元，能夠給產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程提供可制造型分析，還可以用作學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)際操作的工具。通過對零件切削過程的模擬來檢查數(shù)控指令是否正確。數(shù)控加工獨(dú)立仿真系統(tǒng)可以獨(dú)立和在線運(yùn)行，獨(dú)立運(yùn)行設(shè)備需要一臺微機(jī)，在顯示屏仿真面上上進(jìn)行數(shù)控機(jī)床模擬，零件切削過程采用三維動(dòng)畫表示，這種模式方式是十分直觀有效的。而在線運(yùn)行則是將教學(xué)系統(tǒng)連接在實(shí)際機(jī)床上，控制硬件通過對真實(shí)場景的仿真，讓學(xué)生獲得一種類似真實(shí)的感覺，提高學(xué)生的實(shí)際操作能力。

3.數(shù)控架空仿真系統(tǒng)應(yīng)用于數(shù)控教學(xué)的策略

3.1數(shù)控加工仿真系統(tǒng)選擇

數(shù)控加工仿真系統(tǒng)種類和軟件形式比較豐富很多數(shù)控機(jī)床自身就帶有仿真系統(tǒng)，然而這些數(shù)控加工仿真系統(tǒng)在教學(xué)中適用性不強(qiáng)，對教師教學(xué)和學(xué)生訓(xùn)練具有一定的局限性。很多先構(gòu)圖之后進(jìn)行自動(dòng)編程仿真的軟件不適用于手工編程，而采用上海宇龍公司開發(fā)的基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的仿真系統(tǒng)則能夠?qū)崿F(xiàn)對數(shù)控銑床、加工中心、車床加工中心加工全過程的仿真，是一種比較理想的仿真系統(tǒng)。

3.2應(yīng)用策略

3.2.1活化教學(xué)方法

傳統(tǒng)教學(xué)方式在數(shù)控教學(xué)中的應(yīng)用效果不是十分理想，因?yàn)閿?shù)控加工有著很強(qiáng)的實(shí)踐性，理論知識的講解不能給學(xué)生產(chǎn)生很強(qiáng)的印象，所以需要采用靈活的教學(xué)方式，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。數(shù)控專業(yè)教師需要不斷提升自身的教學(xué)水平和數(shù)控專業(yè)技能，要具有相當(dāng)?shù)臄?shù)控編程能力，工藝處理能力和機(jī)床實(shí)際操作技術(shù)，采用行動(dòng)導(dǎo)向的教學(xué)方式，將學(xué)生的整體地位充分發(fā)揮出來，讓學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦，提高學(xué)生的主動(dòng)性。教師需要積極對學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)，在學(xué)生在仿真系統(tǒng)操作過程中遇到的困難進(jìn)行生動(dòng)的講解，盡量集中每堂課的知識點(diǎn)，由淺入深，循序漸進(jìn)，讓學(xué)生有層次的掌握編程方法和實(shí)際操作技巧。

3.2.2應(yīng)用仿真系統(tǒng)，實(shí)地操作

數(shù)控加工仿真系統(tǒng)在數(shù)控編程和操作理論教學(xué)中能夠得到有效的利用，是提高學(xué)生數(shù)控實(shí)際操作能力有效的輔助教學(xué)工具。教師需要在教學(xué)過程中將仿真系統(tǒng)的可操作性充分利用起來，不能在教學(xué)過程中過分依賴仿真系統(tǒng)，弱化數(shù)控理論知識的學(xué)習(xí)加強(qiáng)，也不能一味采用“獨(dú)角戲”的教學(xué)方式，紙上談兵，導(dǎo)致學(xué)生對機(jī)床的恐懼心理。

在數(shù)控編程和操作課程操作過程中，應(yīng)該將教學(xué)的中心放在編程方法和在編程過程中解決工藝問題的措施。學(xué)生則利用仿真系統(tǒng)，進(jìn)行程序校驗(yàn)，熟悉不同型號不同種類機(jī)床的操作問題。在上機(jī)操作之前，教師要給學(xué)生提出明確的課題，教師需要首先在數(shù)控加工仿真系統(tǒng)中進(jìn)行演示，或者利用多媒體進(jìn)行演示，學(xué)生上機(jī)過程需要巡回指導(dǎo)，學(xué)生通過在數(shù)控仿真系統(tǒng)進(jìn)行編程和操作，提高了學(xué)生自學(xué)能力和解決問題的能力，同時(shí)有效避免了初學(xué)者對車床造成的破壞。

3.2.3編排合理的教學(xué)內(nèi)容

按照三個(gè)層次安排教學(xué)內(nèi)容。基礎(chǔ)模塊對數(shù)控系統(tǒng)最常見的車床、銑床、加工中心以及編程方法、操作方法和應(yīng)用進(jìn)行研究，這是數(shù)控教學(xué)的“基本功”，是非常重要的知識環(huán)節(jié)，學(xué)生一定要非常熟練，并且能夠靈活應(yīng)用。

之后安排提高模塊的教學(xué)內(nèi)容。對三種機(jī)床的編程和操作方面進(jìn)行詳細(xì)講解，加深學(xué)生對不同數(shù)控機(jī)床編程方法的理解。

另一模塊是擴(kuò)展模塊，對國產(chǎn)主流數(shù)控系統(tǒng)的編程操作方法進(jìn)行講解，拓寬學(xué)生視野。

3.2.4在課程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

傳統(tǒng)數(shù)控技術(shù)專業(yè)課程設(shè)計(jì)往往采用圖紙和課程設(shè)計(jì)的方式進(jìn)行，但是在學(xué)生的課程設(shè)計(jì)報(bào)告中我們發(fā)現(xiàn)很多問題，在零件工藝分析、加工路線和工藝卡片等方面存在著明顯不足，這樣的課程設(shè)計(jì)不是我們想要的。

引入數(shù)控加工系統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)則將課程設(shè)計(jì)分解為理論和實(shí)際操作兩部分，在實(shí)踐部分，要求學(xué)生首先在仿真系統(tǒng)上進(jìn)行手動(dòng)編程，之后檢查第一部分內(nèi)容的合理性，之后根據(jù)編程在實(shí)際數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行操作，進(jìn)一步驗(yàn)證方案的可行性，采用這種課程設(shè)計(jì)方案顯著體伽勒課程設(shè)計(jì)的效率，同時(shí)也鍛煉了學(xué)生思考和分析的能力。

4.結(jié)束語

數(shù)控加工仿真軟件應(yīng)用于數(shù)控教學(xué)，能夠顯著提高學(xué)生的實(shí)際操作能力，并能幫助學(xué)生對多種操作系統(tǒng)車床的操作和編程方法進(jìn)行了解，而且能夠減少初學(xué)者對成實(shí)際車床設(shè)備的損壞，并一定程度上保護(hù)了學(xué)生的人身安全。

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