孔德新 張昕 杜云峰

摘 要 根據(jù)數(shù)控人才培養(yǎng)中遇到的問題提出了數(shù)控仿真軟件引入數(shù)控教學(xué)的重要性，論述了數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的產(chǎn)生，以及在數(shù)控車床編程與加工教學(xué)中，如何有效地使用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件，體現(xiàn)了數(shù)控專業(yè)教學(xué)中的一種新的教學(xué)方法和教學(xué)模式。進(jìn)一步分析了仿真軟件在數(shù)控教學(xué)中的優(yōu)缺點(diǎn)，并提出相應(yīng)的彌補(bǔ)措施。

關(guān)鍵詞 數(shù)控車床 數(shù)控仿真

中圖分類號(hào)：TG519.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的產(chǎn)生

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，尤其是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和理念的發(fā)展，目前在國(guó)內(nèi)已經(jīng)有很多學(xué)校將計(jì)算機(jī)仿真初步運(yùn)用于數(shù)控操作人才培訓(xùn)的教學(xué)之中，也產(chǎn)生了各種仿真教學(xué)系統(tǒng)。簡(jiǎn)單來講就是利用計(jì)算機(jī)和其他的專用硬件軟件去產(chǎn)生一種真實(shí)場(chǎng)景的仿真，參與者可以通過與仿真場(chǎng)景的交互來體驗(yàn)一種接近于真實(shí)的場(chǎng)景的感覺。因此能進(jìn)一步培訓(xùn)操作者的實(shí)際工作技能。

2 數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的應(yīng)用效果

2.1 理論教學(xué)應(yīng)用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)可以極大地提高學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣

在引入數(shù)控加工仿真系統(tǒng)應(yīng)用軟件之前，數(shù)控編程與操作課程教學(xué)模式主要是課堂教學(xué)，學(xué)員對(duì)自己所編的程序正確與否是通過教員審查來知曉的。教員檢查程序需逐個(gè)程序段進(jìn)行查閱，內(nèi)容多而十分麻煩，一些書寫錯(cuò)誤也不易查出，而這些問題在實(shí)際數(shù)控編程中是十分重要的。至于數(shù)控操作問題，在黑板上講解各個(gè)按鍵的作用、名稱與使用更是一件費(fèi)力不討好的事，習(xí)者枯燥，教者乏味。

引入仿真系統(tǒng)進(jìn)行教學(xué)以后，學(xué)員所編程序可以直接在數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的模擬加工演示，對(duì)程序編寫和書寫的錯(cuò)誤能直接看出，機(jī)床操作面板的使用與零件的加工過程也和實(shí)際加工情況十分相似，學(xué)員可以從任意角度觀察數(shù)控機(jī)床加工過程，毛坯加工為成品的過程歷歷在目，直觀形象，便于學(xué)習(xí)與掌握，編程與操作的作業(yè)可以直接在計(jì)算機(jī)上檢查，每次有檢查，次次有結(jié)果，使學(xué)員對(duì)這門課程有了濃厚的學(xué)習(xí)興趣。

2.2 技能訓(xùn)練應(yīng)用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)可降低訓(xùn)練成本提高訓(xùn)練效率和安全性

數(shù)控機(jī)床是一種較為昂貴的機(jī)電一體化的新型設(shè)備，如果初學(xué)時(shí)就讓學(xué)員直接在數(shù)控機(jī)床上操作，可能出現(xiàn)撞壞刀具等現(xiàn)象，甚至因操作失誤對(duì)學(xué)員造成人身危害。引入數(shù)控加工仿真系統(tǒng)進(jìn)行技能操作，可以大大降低實(shí)訓(xùn)的消耗，約30個(gè)機(jī)位的計(jì)算機(jī)包括30個(gè)結(jié)點(diǎn)的正版數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件，所需費(fèi)用相當(dāng)于一臺(tái)三十萬元的數(shù)控機(jī)床，卻能解決30-90個(gè)學(xué)員的初階段的技能訓(xùn)練問題，學(xué)員可以對(duì)未能完成的實(shí)習(xí)實(shí)行項(xiàng)目保存，對(duì)已完成的實(shí)習(xí)課題進(jìn)行調(diào)入回顧，而后再進(jìn)行幾次實(shí)際操作就能達(dá)到事半功倍的效果，大大提高了實(shí)習(xí)效率降低了實(shí)習(xí)成本。學(xué)員可以將編程與程序校驗(yàn)放在計(jì)算機(jī)上完成，然后將所編程序輸入數(shù)控機(jī)床，對(duì)零件進(jìn)行加工，安全性及效率均大為提高。

3 仿真軟件在數(shù)控技術(shù)專業(yè)教學(xué)中的不足及彌補(bǔ)措施

3.1 仿真加工缺乏真實(shí)感，學(xué)員安全意識(shí)淡薄

實(shí)際加工中操作人員必須嚴(yán)格按照安全操作規(guī)程進(jìn)行加工，并要求其具備相應(yīng)的“聽辨能力”，能根據(jù)機(jī)床不同狀態(tài)下發(fā)出的聲音及時(shí)調(diào)整參數(shù)，減少機(jī)床發(fā)生故障和停機(jī)的概率。而在仿真中，便無法學(xué)習(xí)到真正的“聽辨能力”，并且一些嚴(yán)格的操作規(guī)程也無法得以實(shí)施。如加工過程中不要把頭和手隨意伸進(jìn)機(jī)床中、加工前關(guān)閉機(jī)床安全門等，這些環(huán)節(jié)在仿真時(shí)往往都可忽略不計(jì)，而對(duì)于在練習(xí)時(shí)出現(xiàn)的撞刀等現(xiàn)象也毫不在意。如果學(xué)員的不良習(xí)慣一旦養(yǎng)成，會(huì)在實(shí)際生產(chǎn)中造成重大損失。因此，在平時(shí)的教學(xué)過程中教員要不斷強(qiáng)調(diào)安全操作，嚴(yán)格要求，并給學(xué)員講解仿真與實(shí)操的差別。

3.2 工藝參數(shù)設(shè)置隨意，無法保證產(chǎn)品質(zhì)量

利用仿真系統(tǒng)進(jìn)行編程與操作練習(xí)時(shí)，往往容易忽視切削用量、刀具的選用，零件的裝夾等問題。同時(shí)仿真軟件也無法判斷工件的表面粗糙度、矯正尺寸精度等。如果學(xué)員在仿真時(shí)忽略了這些內(nèi)容，在實(shí)際機(jī)床上加工時(shí)也會(huì)不自覺的忽略這些對(duì)數(shù)控加工十分重要的部分，從而導(dǎo)致加工的工件無法達(dá)到尺寸精度要求，更有甚者發(fā)生碰撞等事故。因此，教員一定要求學(xué)員按照實(shí)際操作加工中的要求來做，如正確裝夾零件，合理選用刀具及切削用量；對(duì)刀的步驟和動(dòng)作也要規(guī)范，讓學(xué)員在學(xué)習(xí)的初期就養(yǎng)成正確的習(xí)慣。

3.3 仿真加工與實(shí)際機(jī)床有一定差異，易使學(xué)員產(chǎn)生錯(cuò)覺，影響教學(xué)質(zhì)量

由于虛擬加工技術(shù)起步較晚，現(xiàn)在的仿真軟件與實(shí)際機(jī)床還存在一定差異。如利用車刀在數(shù)控仿真系統(tǒng)上加工工件時(shí)，只要背吃刀量不大于刀刃長(zhǎng)度就可以直接切削。而在實(shí)際數(shù)控機(jī)床上加工，則會(huì)因?yàn)槭艿綑C(jī)床、刀具和材科等性能的影響，不可能選取太大背吃刀量。再如切斷刀在實(shí)際加工中只能用來切槽或者切斷加工。而在仿真系統(tǒng)中即使用來車削外圓也不會(huì)有錯(cuò)誤提示。

綜上所述，數(shù)控仿真軟件在數(shù)控技術(shù)專業(yè)教學(xué)中的合理應(yīng)用，既可以提高數(shù)控人才的培養(yǎng)質(zhì)量和效率，還可以緩解學(xué)校的資金壓力，但其缺點(diǎn)也不容忽視。只有在教學(xué)中將仿真訓(xùn)練與實(shí)踐操作訓(xùn)練有機(jī)結(jié)合，擺正仿真軟件在整個(gè)專業(yè)教學(xué)中的位置，才能充分地發(fā)揮其作用，才能真正為教學(xué)服務(wù)。