張超 楊廷奇

【摘 要】本文以斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件在數(shù)控教學(xué)中的應(yīng)用為研究對(duì)象，介紹了軟件和功能特點(diǎn)，分析了數(shù)控仿真軟件在教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)、不足和改進(jìn)措施。斯沃仿真軟件應(yīng)用在教學(xué)中不但能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，還彌補(bǔ)了數(shù)控機(jī)床數(shù)量不足等問題，使教學(xué)質(zhì)量得到提高。

【關(guān)鍵詞】斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件；數(shù)控教學(xué)；教學(xué)質(zhì)量

中圖分類號(hào)： TG659-4；TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）20-0137-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.20.060

【Abstract】This paper takes SiWo numerical control simulation software's application in numerical control teaching as the research object， introduces the software and function characteristics， analyzes the advantages， insufficiency and improvement measures of numerical control simulation software in teaching. Practice has proved that the application of SiWo CNC simulation software not only makes up for the lack of equipment， but also mobilizes students' enthusiasm for learning and improves the quality of teaching.

【Key words】SiWo NC simulation software；CNC teaching；Quality of teaching

0 引言

隨著數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的廣泛應(yīng)用，數(shù)控技術(shù)人才的需求也在增加，但數(shù)控操作者上崗前高質(zhì)量培訓(xùn)是個(gè)棘手問題?，F(xiàn)結(jié)合我院《數(shù)控技術(shù)及編程》這門課程來進(jìn)行研究，由于學(xué)生存在基礎(chǔ)薄弱，學(xué)習(xí)被動(dòng)，對(duì)學(xué)習(xí)興趣差等問題，以及實(shí)驗(yàn)（訓(xùn)）室數(shù)控機(jī)床數(shù)量少，購買設(shè)備投入成本高等客觀條件。在這樣的大環(huán)境下，如何能培養(yǎng)出一個(gè)合格的數(shù)控技術(shù)人才？值得我們思考。通過幾年的數(shù)控教學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)數(shù)控仿真軟件能在理論教學(xué)與實(shí)踐中起到橋梁作用，打破了理論和實(shí)踐嚴(yán)重脫節(jié)的現(xiàn)象，使理論與實(shí)踐有效的無縫銜接，同時(shí)增加了學(xué)生動(dòng)手、動(dòng)腦的機(jī)會(huì)，提高了操作者的熟練程度。因此，把斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件用于教學(xué)能很好的解決上述問題。

1 斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件簡(jiǎn)介

斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件是運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)數(shù)控加工過程進(jìn)行模擬仿真的專業(yè)軟件。該軟件模擬機(jī)床加工過程，把真實(shí)加工過程通過三維動(dòng)態(tài)展示出來，使每一個(gè)學(xué)生對(duì)數(shù)控加工建立感性認(rèn)識(shí)，學(xué)生通過上機(jī)操作，掌握數(shù)控車床、數(shù)控鏜銑及立、臥加工中心的各系統(tǒng)時(shí)間很短，可手動(dòng)編程或讀入自動(dòng)編程數(shù)控程序，有效解決了因數(shù)控設(shè)備不足和有一定危險(xiǎn)性，很難做到讓學(xué)生“一人一機(jī)”的問題。在培養(yǎng)全面、熟練掌握數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用型、高技能人才方面，斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件發(fā)揮了重要作用。

斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件包括12大類50個(gè)系統(tǒng)90個(gè)控制面板，支持宏編程、參數(shù)編程、螺旋插補(bǔ)、極坐標(biāo)編程，提供鏡像、縮放、旋轉(zhuǎn)等特殊指令和NC代碼語法檢測(cè)與分析[1]。斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件也是目前國內(nèi)為數(shù)不多綠色版免安裝的數(shù)控仿真軟件。

2 斯沃?jǐn)?shù)控仿真系統(tǒng)功能

2.1 支持多數(shù)控系統(tǒng)的操作

此軟件包含多種數(shù)控系統(tǒng)。如：發(fā)那科、西門子、華中等數(shù)控系統(tǒng)，根據(jù)數(shù)控車、數(shù)控銑、加工中心等不同機(jī)床配備多種數(shù)控系統(tǒng)。學(xué)生可以通過此軟件熟悉多種數(shù)控系統(tǒng)的操作，熟悉不同數(shù)控機(jī)床操作面板。

2.2 模擬對(duì)刀

學(xué)生可以通過斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件，模擬不同數(shù)控系統(tǒng)對(duì)刀?？梢詫?duì)數(shù)控車床上常用刀具如：90o外圓車刀、外切槽刀、外螺紋車刀、內(nèi)孔車刀等進(jìn)行對(duì)刀練習(xí)；也可以對(duì)數(shù)控鏜銑床及立、臥加工中心上常用刀具如：平面銑刀、立銑刀、球頭銑刀等進(jìn)行對(duì)刀練習(xí)。

2.3 具有數(shù)控程序處理功能

能夠通過DNC導(dǎo)入各種CAD/CAM軟件生成的數(shù)控程序，例如Mastercam、Pro/E、UG、CAXA等，手工編制的NC程序也可以被導(dǎo)入，通過操作面板手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入、輸出代碼。

2.4 檢驗(yàn)程序的正確性

學(xué)生將課堂上所學(xué)的程序輸入到斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件里，并進(jìn)行程序調(diào)試，不僅可以模擬真實(shí)的數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工，使學(xué)生了解加工過程，還可以檢查程序的正確性。

2.5 全面的記錄操作功能和檢測(cè)功能

可以記錄學(xué)生操作的整個(gè)過程，方便回放查看，去除不必要?jiǎng)幼?。檢查主軸、刀具和工件三者之間是否發(fā)生碰撞和干涉，也可檢驗(yàn)由用戶指定的物體之間的干涉，由NC代碼驅(qū)動(dòng)機(jī)械加工，通過程序預(yù)檢查功能和加工中的動(dòng)態(tài)檢查功能，對(duì)干涉即將出現(xiàn)的位置做出預(yù)警，從而防止了誤操作的發(fā)生。

2.6 具有互動(dòng)教學(xué)功能

教師通過“互動(dòng)教學(xué)”功能演示其教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生可以非常清楚地觀看和練習(xí)，能對(duì)學(xué)生操作情況進(jìn)行監(jiān)控并指導(dǎo)。利用仿真軟件的“考試功能”對(duì)學(xué)生進(jìn)行考試，進(jìn)一步了解學(xué)生的掌握情況，從而對(duì)教學(xué)進(jìn)度做出調(diào)整[2]。利用斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件虛擬教學(xué)，使抽象內(nèi)容形象化、直觀化，達(dá)到了最佳的教學(xué)效果。

3 斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件在數(shù)控教學(xué)中優(yōu)勢(shì)

（1）由于數(shù)控機(jī)床發(fā)展速度較為迅猛，升級(jí)換代周期較短，如果大量購置數(shù)控機(jī)床，一段時(shí)間之后，主流數(shù)控系統(tǒng)有所更新，無疑也需更換機(jī)床，投入非常巨大。斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件在教學(xué)中不僅解決系統(tǒng)更新問題，而且能解決了資金投入大的問題。

（2）作為安全操作的前提培訓(xùn)。數(shù)控機(jī)床操作在一定程度上要比操作普通設(shè)備的危險(xiǎn)性大，這是因?yàn)樵诩庸み^程中有一定的不可預(yù)知性，一旦按下循環(huán)啟動(dòng)按鈕，加工過程完全由系統(tǒng)控制，尤其是在對(duì)系統(tǒng)不熟悉的情況下，不能準(zhǔn)確預(yù)讀下一步操作，就可能發(fā)生教學(xué)事故[3]。在仿真軟件上進(jìn)行安全操作培訓(xùn)可降低在機(jī)床上操作事故的發(fā)生率[4]。

（3）進(jìn)行初步校驗(yàn)程序。如果讓學(xué)生全部在數(shù)控機(jī)床上校驗(yàn)程序，需要花費(fèi)的時(shí)間很長(zhǎng)?？梢栽谒刮?jǐn)?shù)控仿真軟件中進(jìn)行校驗(yàn)，然后到機(jī)床設(shè)備中進(jìn)行加工校驗(yàn)，可大大縮短時(shí)間。

（4）可以學(xué)習(xí)多種數(shù)控系統(tǒng)編程。斯沃?jǐn)?shù)控仿真系統(tǒng)具有發(fā)那科、西門子、華中世紀(jì)星等眾多數(shù)控系統(tǒng)功能，學(xué)生通過上機(jī)操作該軟件，掌握不同機(jī)床不同數(shù)控系統(tǒng)的編程，同時(shí)可手動(dòng)或CAD/CAM編程和加工。

（5）斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件中有撞刀、超程、干涉、過切等檢測(cè)，一般的數(shù)控機(jī)床在實(shí)際加工中是不會(huì)檢測(cè)的，這也讓學(xué)生在加工前就能處理危險(xiǎn)，對(duì)安全文明操作進(jìn)一步了解，學(xué)生還可以利用“一個(gè)軟件多種系統(tǒng)”的優(yōu)勢(shì)，勤加練習(xí)，為今后就業(yè)開拓視野。

（6）豐富了課堂教學(xué)，可以作為第二課堂的補(bǔ)充。老師在講解準(zhǔn)備功能G指令和輔助功能M指令時(shí)，可以使用軟件進(jìn)行演示走刀過程，從而有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)效果。

4 斯沃仿真軟件在數(shù)控教學(xué)中的不足及改進(jìn)措施

（1）斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件無法替代學(xué)生在機(jī)床上加工的真實(shí)感受。譬如：在實(shí)際加工時(shí)學(xué)生必須佩戴防護(hù)眼鏡，女生必須把頭發(fā)盤到帽子里，加工過程中機(jī)床的艙門不允許打開等等，在仿真過程中這些細(xì)節(jié)往往被學(xué)生忽視，易造成嚴(yán)重教學(xué)事故。因此，在教學(xué)中老師要反復(fù)強(qiáng)調(diào)規(guī)范化操作，確保安全第一[5]。如果想讓斯沃仿真軟件發(fā)揮更大作用，必須合理安排仿真教學(xué)和實(shí)操教學(xué)學(xué)時(shí)分配，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。

（2）仿真加工中不能合理選擇數(shù)控機(jī)床切削用量三要素及工藝過程參數(shù)。譬如：在仿真加工過程中刀具、切削用量對(duì)加工零件影響，產(chǎn)品表面粗糙度及加工環(huán)境等無法感受。因此，在教學(xué)中，老師要解釋影響工件加工精度的一些主要因素，合理安排機(jī)械加工工藝，是保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率重要保證，使學(xué)生養(yǎng)成一種嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。

（3）在仿真過程中毛坯裝夾和對(duì)刀過于簡(jiǎn)單，不能和實(shí)際操作相比[5]。例如我們加工長(zhǎng)軸時(shí)，必須用頂尖。但在仿真模擬中有沒有尾座和頂尖，不會(huì)影響加工結(jié)果。毛坯只有圓柱和方形，夾具只有卡盤、壓板和虎鉗，無常用的組合裝夾等，這些和實(shí)際相比相差很大，學(xué)生在實(shí)際中通過反復(fù)訓(xùn)練才能真正提高操作能力。

5 結(jié)論

斯沃?jǐn)?shù)控仿真是借助計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)數(shù)控加工操作過程進(jìn)行模擬仿真專業(yè)軟件，它不僅能使學(xué)生掌握數(shù)控機(jī)床的基本原理，又能掌握數(shù)控機(jī)床編程技巧[6]。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量、減少培訓(xùn)成本，把該軟件用于實(shí)際生產(chǎn)和教學(xué)培訓(xùn)中意義重大。總之，只有熟練掌握斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件的整套運(yùn)行過程，才能很好地發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。最后通過強(qiáng)化工藝、安全等方面的訓(xùn)練，才能培養(yǎng)出一名合格的數(shù)控技術(shù)人才。斯沃仿真軟件應(yīng)用在教學(xué)中不但能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，還彌補(bǔ)了數(shù)控機(jī)床數(shù)量不足等問題，使教學(xué)質(zhì)量得到提高。

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