數控仿真軟件在機電數控教學中的運用

劉赫釗,張 敬

(1.天津機電職業技術學院,天津 300350;2.天津職業大學,天津 300410)

數控仿真軟件在機電數控教學中的運用

劉赫釗1,張 敬2

(1.天津機電職業技術學院,天津 300350;2.天津職業大學,天津 300410)

機電數控教學普遍存在教學硬件設備不足的情況,在實踐訓練的過程當中學生還需要排隊等候才能進行設備操作,這樣就給機電數控教學帶來了非常大的困難,并且非常不利于此專業人才的培養.文章探討了數控仿真軟件在機電數控教學中的運用,有效解決上述問題的同時,還能夠充分發揮出機電數控教學的優越性,在對老師教課提供便利的同時,還可以有效地提升學生的動手能力,培養學生的創新意識,這樣就有利于提升數控教學的水平.

機械制造技術;數控仿真軟件;機電數控教學

目前的社會是一個技術化、科學化的信息社會,每個行業的發展都離不開自動化信息技術,特別是先進的制造產業,在滿足社會需求的同時還引起了社會的廣泛關注.在先進制造產業發展的過程當中,數控技術是不可或缺的,數控技術在促進社會發展與科學技術進步的過程當中有著非常重要的作用,各種職業院校也越來越注重對數控技術人才的培養,有效地補充數控技術人才市場的空缺.但是在教學的過程當中,因為招生的數量逐漸增大,這樣就使得職業學院原有的數控設備無法滿足學生學習的需要,而且數控機床的價格非常昂貴,并不能在短時間之內滿足學校教學需求.

1 數控仿真軟件概述

數控仿真軟件主要是利用計算機實現對數控機床運行情況的模擬以及編程的軟件,該軟件能夠使用三維或者二維圖形對數控機床的操作過程進行全方位的模擬.在教學的過程當中使用仿真數控軟件,就可以對數控機床的工作流程以及控制面板等內容進行詳細的講解.長期以來,在對數控機床的工作原理、加工過程以及具體的操作技術進行教學的過程當中,學生很難掌握具體的知識理念,并且因為學生缺少實踐的過程,這樣就導致學生很難將學習到的內容與具體的操作有效地結合在一起.在教學的過程當中使用數控仿真軟件對機床的運行過程進行模擬,就可以使學生通過真正的模擬操作有效地掌握每一條指令的意義,并且還可以通過查看數控加工的過程以及方法對編程進行正確的驗證[1].

2 研究現狀

隨著科學技術的快速發展,制造產業已經加強了對計算機技術、自動化技術的使用,這樣所形成的先進制造技術受到了國家的重視,它是有效提升國家在國際中的競爭力與創新能力的根本途徑,在先進的制造技術當中數控技術占有非常重要的地位.所以職業院校,開始從傳統的教學內容向新技術新工藝的實踐教學轉變.但是因為數控專業是機電專業的一個分支,課程在設置的過程當中過于老化,教學理念以及教學方法過于陳舊,教師團隊的力量不足,再加上因為設備不足的情況而導致學生的學習積極性不高,在這種情況下培養一個合格的數控機床專業人才是非常困難的.經過多年的實踐教學,發現在機電數控教學的過程當中合理地使用數控仿真軟件,能夠有效地提升學生學習的積極性,使學生在學習的過程當中能夠更好地掌握數控機床操作技術,培養數控機床人才.

3 數控仿真軟件應用于教學的優缺點

3.1 優點

3.1.1 解決設備不足問題,節約成本、降低損耗

因為數控機床的價格比較貴,而且數控機床的種類繁多,如果在教學的過程當中完全依靠機床的實際操作練習,就需要花費大量的資金,并且在實踐教學的過程當中消耗成本也很大.在教學的過程當中合理地使用數控仿真軟件,能夠使大部分的訓練通過固定的機房完成,這樣就可以有效地增加學生實踐訓練的時間,有效地提升學生對機床操作技能的掌握,并且還可以有效地降低成本的投入,不會出現廢品或者是殘次品的產生,這樣就有效地減少了零件材料以及成本的投入.此外,數控機床軟件的安裝非常容易,并且操作過程簡單,所占據的空間只是機房,占地面積非常小,并且軟件的維護費用低.

3.1.2 彌補設備和師資的不足

數控機床的實踐教學同其他的實踐教學不同,需要大量的設備投入,如果想要每一個學生都能夠有充足的實踐訓練時間,就需要在設備的采購上花幾百萬,這對于不是上級重點專業的學校來講具有一定的困難.所以很多學校都開始采用小班化的教學方法,但是采用小班化的教學方法需要具有雄厚的師資力量,很多學校都沒有這樣的條件.如果在教學的過程當中使用數控仿真軟件就可以有效地解決這一問題.

3.2 缺點

3.2.1 模擬環境參數設置隨意

數控仿真軟件在教學的過程當中提供的是虛擬的教學環境,學生在學習的過程當中可以隨意設置機床的設備參數,這與機床的實際運行情況不符,學生在養成這種習慣之后,在實際的工作過程當中會有很大的影響,這樣就非常容易使得加工產品更加粗糙,嚴重的時候還會損壞機床設備.

3.2.2 實際加工安全防范意識淡薄

使用數控仿真軟件進行教學的過程當中,學生可以通過觀察和模擬的動手操作來完成課程內容,但是在實際的機床操作過程當中,數控機床在運行的過程當中會發出不同的聲音,這樣就有利于工作人員在操作的過程當中調整機床的操作參數,防止事故的發生.但是在模擬的教學過程當中無法提供這種聲音的辨別,這樣就使學生對于機械加工現場的安全防護意識不夠,使學生無法真正體會到現場的工作環境.

4 數控仿真軟件在機電數控教學中的運用

4.1 在實踐訓練中的運用

在機電數控教學的過程當中,因為數控機床的價格比較高,通常需要花費幾十萬甚至是幾百萬才能夠購進一臺數控機床設備,因為市面上的數控機床種類很多,并且每一個數控機床的操作系統都不相同,所以在機電數控教學的過程當中,很難為學生購買相關的機電設備,這樣也就使學生很難接觸到數控機床的運行過程.為此,在進行機電施工教學的過程當中,使用數控仿真軟件進行實踐訓練,可以完成大量數控機床設備終端的配置,就可以有效地解決數控機床設備不足而無法進行實踐教學的問題,并且使學生能夠擁有更多的訓練時間.數控仿真軟件擁有很多系統的功能,學生可以利用軟件中多個數控系統的功能模塊進行機床模擬操作訓練[2].學生還可以使用軟件的模擬功能模擬數控機床的操作,這樣就可以有效地避免因為不熟悉數控機床系統面板的操作而出現安全問題,并且還可以檢驗學生編程的正確性.

4.2 在創新意識培養中的運用

數控方針技術主要是將計算機繪圖技術、網絡并行處理技術、計算機仿真技術等多個項目進行有機的結合而形成的,在教學的過程當中能夠對真實的數控機床運行設備進行模擬,使學生能夠充分地將學到的知識應用到各種模塊的設計過程當中,比如數控機床的后置處理、刀具運行軌跡的編程、相關工藝參數的設計等.通過學生自己反復觀察與研究,能夠使學生腦海中形成數控機床加工的直觀形象,這樣就可以使學生能夠更加熟練地掌握數控機床編程方法.

4.3 強調增量式編碼器的特點和回原點教學

在數控機床操作過程的理論教學過程當中,編碼器的工作原理以及特點是非常重要的內容.現代數控機床在操作的過程當中都使用了增量式旋轉編碼器,或者在使用的過程當中使用增量式的光柵尺,將其作為檢測反饋元件,這些反饋元件在數控機床運行斷電之后就失去了對原有位置的記憶,所以,編碼器在每次開機之后都需要讓每一個坐標都回到機械設備的固定點上,之后再重新建立新的坐標系[3].數控仿真軟件通過對機床本體上的原點信號進行有效檢測,并且根據不同的方式找到劇場的原點.在數控機床仿真平臺上的LabVIEW界面可以非常快速地采集到伺服電機以及直線電機的位置信息,這樣在每次機械設備開機之后都可以顯示位移位置為0,主要突出了強增量式編碼器的工作特點.在直線電機上面有3個光電開關傳感器,這3個光電開關傳感器分別表示正極限位置、原點的位置、負極限位置.數控仿真軟件平臺找回原點的主要方式是看這3個關鍵開關提示的位置信息,使機械設備上原點位置運動,并且實現回到原點的操作,操作同企業中實際數控系統移動到傳感器的極限位置原理相同.

4.4 在模塊化教學中的運用

在機電數控教學的過程當中,教師需要根據實際情況將教學內容劃分成多個模塊,然后制定明確的目標,有效地組織學生對各項內容進行學習.在教學的過程當中,使用數控仿真軟件對教學內容進行模塊化教學,這樣就可以使學生能夠更好地掌握數控機床的操作技能.老師可以使用數控仿真軟件來完成網絡教學平臺的建設,并且還可以通過這種情況很好地了解到學生對專業內容的掌握程度,可以及時地對學生進行指導,使學生的實際操作能力能夠得到很好的提升.

4.5 靈活使用仿真軟件,增強學生的認知,提升學生的學習興致

在機電數控教學的過程中,傳統的數控教學知識只是黑板上進行傳授,但是機電數控教學是一項非常復雜的任務,傳統教學很容易使學生覺得教學很無趣,當老師使用數控加工仿真軟件進行教學之后,學生編寫的程序就可以直觀地顯示在數控仿真教學軟件上,并且還可將程序中可能存在的問題顯示出來,機械數控設備在生產的過程中,數控仿真軟件操作面板的應用與相關零件的生產流程同現實企業機械設備的操作流程一樣,這樣學生就能更好地了解到企業數控機場的真實情況,全面掌握數控機床工作的整個流程,這樣有利于學生更好地理解學習到的知識.

5 結語

綜上所述,數控仿真軟件在使用的過程中具有一定的直觀性,能夠有效地幫助學生更好地掌握學習的知識,對機電專業教學具有一定的推廣意義.使用數控仿真軟件教學只是可以為學生提供最基本的學習技巧以及訓練過程,并不能真的將仿真教學應用到實際的工作當中,所以教師在教學的過程中應該將教學的內容進行細化,合理規劃教學過程中的難點以及重點,結合實際案例,使學生能夠更快、更好地掌握所學到的知識,并且將其更好地應用到實際工作過程中.

[1]宋新華,薛海華,宋斌.數控仿真軟件在數控教學中的應用:以車削零件加工為例[J].價值工程,2015(22):147-148.

[2]馬永麗.淺談數控仿真軟件在數控教學中的使用[J].科技創新導報,2013(14):161.

[3]劉士杰.數控仿真軟件在機電一體化專業教學中的應用[J].赤峰學院學報(自然科學版),2013(11):35-36.

Application of the numerical control simulation software in electromechanical numerical control teaching

Liu Hezhao1, Zhang Jing2
(1.Tianjin Electromechanical Vocational College, Tianjin 300350, China; 2.Tianjin Vocational Institute, Tianjin 300410, China)

In the process of electromechanical numerical control teaching, there is a shortage of teaching hardware equipment. In the course of practice training, students need to wait in line to carry on the equipment operation, which brings great difficulty to the teaching of electromechanical teaching, and is not conducive to the cultivation of professional talents. This paper discusses the application of numerical control simulation software in electromechanical numerical control teaching, and can effectively solve the above problems, but also can give full play to the superiority of electromechanical numerical control teaching, while providing convenience for teachers to teach, but also can effectively enhance the practical ability of students, to cultivate students' innovation consciousness, so as to improve the level of numerical control teaching.

mechanical manufacturing technology; numerical control simulation software; electromechanical numerical control teaching

劉赫釗(1992- ),男,河北滄州人,助教,學士;研究方向:產學結合數控加工實訓教學.