模擬軟件在數(shù)控教學(xué)中的應(yīng)用

摘要：《數(shù)控編程》《數(shù)控工藝》《機(jī)械制圖》等課程作為數(shù)控專業(yè)的專業(yè)課，一直是所有學(xué)生迫切希望掌握但又很難掌握的學(xué)科，怎樣促進(jìn)學(xué)生在輕松掌握知識(shí)的同時(shí)又能自如運(yùn)用知識(shí)進(jìn)行實(shí)踐加工是學(xué)生能否順利進(jìn)入單位成為合格的高技能型人才的關(guān)鍵。模擬軟件在數(shù)控教學(xué)中的運(yùn)用會(huì)有效的激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，促使學(xué)生更客觀的運(yùn)用所學(xué)知識(shí)；通過對(duì)模擬軟件的學(xué)習(xí)還可以使學(xué)生更直觀的運(yùn)用數(shù)控專業(yè)的相關(guān)知識(shí)，對(duì)不同學(xué)科知識(shí)進(jìn)行鏈接，融會(huì)貫通，做到學(xué)以致用。

關(guān)鍵詞：模擬軟件；應(yīng)用意義；仿真軟件；caxa數(shù)控車；軟件應(yīng)用；常見問題

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9599 （2012） 20-0000-02

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)在制造業(yè)中的廣泛應(yīng)用，所形成的先進(jìn)制造技術(shù)日益引起各國(guó)的重視，探索一種新型的達(dá)到投入少，見效快，培養(yǎng)的學(xué)生適應(yīng)性強(qiáng)，受企業(yè)歡迎的教學(xué)模式勢(shì)在必行。那怎么才能讓學(xué)生扎實(shí)的掌握知識(shí)、使用知識(shí)對(duì)實(shí)踐進(jìn)行指導(dǎo)呢。我們?cè)诮虒W(xué)中發(fā)現(xiàn)，把數(shù)控模擬軟件用于教學(xué)，是解決這一問題的有效途徑。

1 仿真軟件——《數(shù)控編程》《數(shù)控工藝》課程的應(yīng)用

1.1 便于校驗(yàn)程序，有助與學(xué)生及時(shí)掌握編程要領(lǐng)。數(shù)控加工仿真軟件主要用于數(shù)控編程與操作這一教學(xué)課程。數(shù)控編程的教學(xué)一般都采用常規(guī)的課堂教學(xué)。學(xué)生對(duì)自己所編的程序正確與否是通過教師批改作業(yè)來知曉的。教師檢查程序需逐個(gè)程序段進(jìn)行查閱，內(nèi)容多而十分麻煩，一些書寫格式錯(cuò)誤也不易查出，而這些問題的解決在實(shí)際數(shù)控編程中是十分重要的。引入數(shù)控加工仿真系統(tǒng)進(jìn)行教學(xué)以后，學(xué)生所編程序可以直接利用數(shù)控加工仿真軟件模擬加工演示，對(duì)程序編寫和書寫的錯(cuò)誤能直接看出，學(xué)生自己即可檢查出程序的錯(cuò)誤并自行改正，編程與操作的作業(yè)可以直接在計(jì)算機(jī)上完成，學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)變成主動(dòng)學(xué)習(xí)，使學(xué)生對(duì)這門課程有了濃厚的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性與積極性大為提高。

實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，較多的授課內(nèi)容是需要教師進(jìn)行示范的，教師在機(jī)床上進(jìn)行示范時(shí)，往往是十幾位同學(xué)圍著一臺(tái)機(jī)床，很難保證所有的學(xué)生能夠聽清、看清，教學(xué)效果往往不太理想。而數(shù)控加工仿真軟件的互動(dòng)教學(xué)功能使得教師可以在每個(gè)學(xué)生的屏幕上演示其教學(xué)內(nèi)容，使所有的學(xué)生均能清楚地觀看并進(jìn)行模仿，同時(shí)教師也可以在自己屏幕上看到每個(gè)學(xué)生的操作情況，實(shí)時(shí)了解教學(xué)情況并對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)。另外，并且利用仿真軟件的考試功能可以及時(shí)了解學(xué)生的掌握情況。

1.2 彌補(bǔ)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的不足。實(shí)訓(xùn)教學(xué)是數(shù)控教學(xué)的重要組成部分。但是數(shù)控機(jī)床，價(jià)格較之普通機(jī)床要昂貴得多，數(shù)控機(jī)床的操作訓(xùn)練若完全依賴數(shù)控機(jī)床進(jìn)行，投入大消耗多成本高。像我校實(shí)訓(xùn)基地有數(shù)控車床2臺(tái)，數(shù)控銑床2臺(tái)，每一屆模具、機(jī)電和數(shù)控專業(yè)學(xué)生人數(shù)共300多人，根本無法滿足實(shí)訓(xùn)要求。另外數(shù)控機(jī)床的系統(tǒng)多，型號(hào)多且更新較快，對(duì)學(xué)校而言是不可能將所有的系統(tǒng)配齊的，我們學(xué)校實(shí)訓(xùn)基地采用的是海德曼的數(shù)控車床，數(shù)控系統(tǒng)是knd的，這樣會(huì)出現(xiàn)學(xué)生在校期間所學(xué)的系統(tǒng)與工廠中不符的情況，使到了工廠后不能盡快適應(yīng)，還需一段時(shí)間的培訓(xùn)后才能進(jìn)行生產(chǎn)。再者數(shù)控機(jī)床是自動(dòng)運(yùn)行的，學(xué)生在初學(xué)時(shí)，常常會(huì)由于在編程中的疏忽或操作中的失誤造成刀具或機(jī)床的損壞，甚至造成人身危害。利用仿真軟件就可以解決這一問題。由于仿真軟件可以模擬實(shí)際的加工，可以把學(xué)生分成幾批，教師的機(jī)床操作講解可以在計(jì)算機(jī)上利用仿真軟件來實(shí)現(xiàn)，大大減少在數(shù)控機(jī)床設(shè)備上的資金投入，也大大減少工件材料和能源的消耗，從而可以降低培訓(xùn)成本。而且仿真軟件可根據(jù)需要選擇相應(yīng)的機(jī)床和系統(tǒng)對(duì)學(xué)生進(jìn)行授課，提高學(xué)生對(duì)不同數(shù)控系統(tǒng)及不同數(shù)控機(jī)床的適應(yīng)能力，使學(xué)生到了工廠后能在最短的時(shí)間內(nèi)融入到生產(chǎn)當(dāng)中。

1.3 利用仿真軟件實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和遠(yuǎn)程培訓(xùn)。隨著社會(huì)對(duì)數(shù)控技能人才需求量的增大，學(xué)校的功能不僅僅是培養(yǎng)在校學(xué)生，還擔(dān)負(fù)著社會(huì)勞動(dòng)力的培訓(xùn)任務(wù)。這對(duì)學(xué)校的硬件條件提出了更高的要求。利用仿真軟件和網(wǎng)絡(luò)搭建的平臺(tái)，進(jìn)行遠(yuǎn)程教育成為一種新的教學(xué)模式。它打破了地域和時(shí)間的限制，增加了培訓(xùn)人員的數(shù)量，縮短了培訓(xùn)的周期。

2 CAXA數(shù)控車——《機(jī)械制圖》《數(shù)控工藝》課程的應(yīng)用

2.1 有效加強(qiáng)二維繪圖、識(shí)圖能力，提高繪圖識(shí)圖效率。CAXA數(shù)控車軟件提供了CAD模塊。在CAXA數(shù)控車XP中，點(diǎn)、直線、圓弧、樣條、組合曲線的曲線繪制或編輯，其功能意義相同，操作方式也一樣。由于不同種類曲線組合的目的不一樣，不同狀態(tài)的曲線功能組合也不盡相同

CAXA數(shù)控車中，曲線有點(diǎn)、直線、圓弧、樣條、組合曲線等類型。在曲線生成工具條中，大部分曲線功能都有相應(yīng)的工具按鈕，若應(yīng)用界面上沒有“曲線生成”工具條，則有兩種方法可以使“曲線工具”條出現(xiàn)：通過對(duì)不同命令的編輯方便的完成零件圖的二維繪制。

利用基本曲線繪制功能雖然可以生成復(fù)雜的幾何圖形，但卻非常麻煩和浪費(fèi)時(shí)間。如同大多數(shù)CAD/CAM軟件一樣，CAXA數(shù)控車提供了曲線編輯功能，可有效地提高繪圖速度。其命令包括：曲線裁剪、曲線過渡、曲線的打斷、曲線的組合、曲線的拉伸等。曲線的幾何變換方式包括：平面鏡像、平面旋轉(zhuǎn)、鏡像、平移、縮放、旋轉(zhuǎn)和陣列。這些命令不但使二維繪圖更加便捷，同時(shí)有效的促使學(xué)生認(rèn)識(shí)零件圖紙，使學(xué)生在繪圖的同時(shí)培養(yǎng)識(shí)圖能力，為就業(yè)做準(zhǔn)備。

2.2 進(jìn)行加工模擬，實(shí)現(xiàn)二維仿真。CAXA數(shù)控車提供了多種數(shù)控車加工功能，如輪廓粗車、輪廓精車、切槽加工、螺紋加工、鉆孔加工和機(jī)床設(shè)置等。在二維繪圖基礎(chǔ)上，通過相關(guān)命令對(duì)零件進(jìn)行加工。逼真的模擬實(shí)踐機(jī)床刀具的運(yùn)動(dòng)動(dòng)作。

2.3 通過后之處理生成程序，降低編程難度，快速實(shí)現(xiàn)編程。代碼生成就是按照當(dāng)前機(jī)床類型的配置要求，把已經(jīng)生成的加工軌跡轉(zhuǎn)化成G代碼數(shù)據(jù)文件，即CNC數(shù)控程序。有了數(shù)控程序就可以直接輸入機(jī)床進(jìn)行數(shù)控加工代碼反讀就是把生成的G代碼文件反讀出來，生成刀具軌跡，以檢查生成的G代碼的正確性。通過caxa數(shù)控車的編程及反讀，不但解決編程困難、不易檢查的問題，同時(shí)可以直接載入仿真軟件配合仿真加工，更加有效的進(jìn)行模擬加工。訓(xùn)練學(xué)生編排工藝的能力。

3 模擬軟件在數(shù)控教學(xué)中有以下弊端

無論數(shù)控仿真軟件還是caxa數(shù)控車軟件都是一種模擬實(shí)訓(xùn)加工的應(yīng)用軟件，它們不可能完全代替實(shí)訓(xùn)教學(xué)。它們只是加工過程的模擬而并非真實(shí)加工過程，并無法代替學(xué)生在真實(shí)切削加工的實(shí)際感受。比如數(shù)控刀具的選用與安裝、刀具的磨削、零件的裝夾等這些必須要自己動(dòng)手操作。例如我校所采用的vnuc仿真軟件，雖然在軟件中可以選擇不同的工件材料，但是編程時(shí)選擇任何切削用量，都可以仿真加工出工件來。因此會(huì)出現(xiàn)在仿真軟件上模擬加工正確的程序，應(yīng)用在實(shí)際中有可能出現(xiàn)打刀、加工質(zhì)量不能保證、生產(chǎn)效率降低等問題。這是一個(gè)很重要的問題，在編制程序時(shí)必須要考慮清楚，選擇合適的切削用量值。

4 解決

仿真軟件使用只能作為縮短實(shí)訓(xùn)時(shí)間，提高實(shí)訓(xùn)效率的一種輔助手段，而不能完全拋開實(shí)際機(jī)床的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。必須合理的安排實(shí)訓(xùn)時(shí)間，通過實(shí)際操作來糾正不足。作為老師必須在開始就要講明白軟件仿真與實(shí)際加工的區(qū)別、差距等問題，只有把軟件仿真教學(xué)與實(shí)際加工有機(jī)地結(jié)合起來，取長(zhǎng)補(bǔ)短，才能有效地提高教學(xué)效率。

5 結(jié)語(yǔ)

由于軟件仿真和實(shí)際操作尚存在差距，因此，我們的數(shù)控教學(xué)只能用軟件仿真進(jìn)行初期感性訓(xùn)練和基本程序與指令代碼的練習(xí)，而不能把整個(gè)教學(xué)活動(dòng)完全放在軟件上，對(duì)實(shí)際加工必須有足夠的重視，有效地組織數(shù)控教學(xué)，使我們的數(shù)控教學(xué)既科學(xué)又客觀，既高效又實(shí)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]宛劍業(yè).caxa數(shù)控車實(shí)用教程[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社.