數(shù)控仿真軟件在機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用

劉士杰

（安徽三聯(lián)學(xué)院 交通工程學(xué)院，安徽 合肥 230601）

宇龍數(shù)控仿真軟件是學(xué)校與機(jī)床廠共同開發(fā)的一種虛擬仿真軟件，應(yīng)用于機(jī)電一體化、電氣自動化和教育教學(xué)等相關(guān)的專業(yè)和領(lǐng)域，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性和可操作性.該軟件具有安裝操作方便，設(shè)備投資少，損耗小，減少了傳統(tǒng)教學(xué)需要購買數(shù)控機(jī)床和材料的投資成本，在高校教學(xué)中發(fā)揮更大的作用.該軟件能夠根據(jù)教學(xué)需要選擇相關(guān)的數(shù)控機(jī)床設(shè)備、選擇相關(guān)的毛坯和刀具參數(shù)設(shè)置、數(shù)控編程、機(jī)床工件坐標(biāo)系的設(shè)定等等[1].解決了當(dāng)前高校設(shè)備投資大，學(xué)生人數(shù)多，設(shè)備少的局面，使學(xué)生有更多機(jī)會參與實(shí)踐，提高他們的動手和操作能力，同時還能夠?qū)W(xué)生學(xué)習(xí)和操作情況進(jìn)行考核.通過數(shù)控仿真軟件的強(qiáng)大仿真功能和顯示功能，讓學(xué)生很直觀的去觀察加工過程中的切削變化，縮小了課堂學(xué)習(xí)和現(xiàn)場實(shí)踐之間的差距，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和樂趣，活躍了學(xué)習(xí)的氣氛，取得了最佳的學(xué)習(xí)效果[3].通過該軟件的使用不僅使學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣濃厚，而且他們的實(shí)際動手能力和操作水平都上升了一大臺階，促進(jìn)了教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量的提高，改善了學(xué)生厭學(xué)、不學(xué)的學(xué)習(xí)局面.

1 宇龍數(shù)控仿真軟件的特點(diǎn)和功能簡介

宇龍數(shù)控仿真軟件是在美國虛擬制造仿真軟件的基礎(chǔ)上所開發(fā)的一種工廠與教學(xué)相結(jié)合的仿真實(shí)用軟件，在高校的教學(xué)和試驗(yàn)中廣泛使用[1].主要用于數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心和數(shù)控特種加工機(jī)床等方面，解決了學(xué)生實(shí)際動手能力差的劣勢，為理論與實(shí)踐相結(jié)合搭建了一個學(xué)習(xí)的平臺，提高了教育教學(xué)水平，提高學(xué)生積極性.該軟件廣泛應(yīng)用于西門子系統(tǒng)、發(fā)那科系統(tǒng)、華中數(shù)控和廣州數(shù)控等系統(tǒng)，應(yīng)用很廣泛.如圖1、圖2所示為宇龍數(shù)控仿真軟件的三維界面.

圖1 三維仿真軟件數(shù)控車床界面

圖2 三維仿真軟件數(shù)控銑床界面

無論是數(shù)控車床還是數(shù)控銑床，其操作方法和原理都一樣，以數(shù)控車床為例簡單介紹該軟件的使用功能如下：

1.1 選擇機(jī)床類型

打開菜單“機(jī)床/選擇機(jī)床…”，單擊彈出“選擇機(jī)床”對話框，所顯示的界面如圖3所示，選擇FANUC數(shù)控系統(tǒng)和相應(yīng)的機(jī)床.

圖3 選擇機(jī)床類型對話框

1.2 毛坯參數(shù)設(shè)置

定義毛坯時，點(diǎn)擊菜單“零件/定義毛坯”，系統(tǒng)彈出定義毛坯的對話框，有長方形和圓形兩種毛坯可供選擇，如圖4、圖5所示.

1.3 放置零件

點(diǎn)擊工具欄上按鈕，彈出“選擇零件”窗口，選擇定義的毛坯，點(diǎn)擊安裝，結(jié)果如圖6所示.

1.4 選擇刀具

圖4 定義方形毛坯參數(shù)

圖5 定義圓形毛坯參數(shù)

圖6 放置零件

打開菜單“機(jī)床/選擇刀具”圖標(biāo)，系統(tǒng)彈出刀具選擇對話框，如圖7所示.

圖7 選擇刀具

1.5 導(dǎo)入和編輯零件程序

點(diǎn)擊編輯程序按鈕，進(jìn)入程序管理窗口進(jìn)行程序編輯.在點(diǎn)擊操作進(jìn)入下一級菜單，執(zhí)行【READ】命令，完成程序?qū)隱5].

1.6 機(jī)床試切及加工結(jié)果顯示

點(diǎn)擊機(jī)床手動按鈕進(jìn)行試切，然后執(zhí)行數(shù)控程序進(jìn)行數(shù)控加工，其加工結(jié)果如圖8、圖9所示.

圖8 工件試切

圖9 加工結(jié)果顯示

通過以上步驟對數(shù)控加工仿真軟件的功能操作，總結(jié)其軟件的特點(diǎn)如下：

（1）軟件仿真能力強(qiáng)，仿真程度高.

（2）全部為中文操作面板，使學(xué)生方便操作，易于學(xué)習(xí).

（3）在虛擬環(huán)境下操作，安全方便，效率高.

（4）通過三維仿真軟件的加工過程，可以使學(xué)生迅速掌握操作的技巧和技能.

（5）有錯誤提示功能，當(dāng)機(jī)床或程序出現(xiàn)問題或出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)會提示錯誤信息，不會造成機(jī)床事故的發(fā)生，保障人身安全.

（6）代替真實(shí)加工，循環(huán)利用，節(jié)能環(huán)保，降低費(fèi)用同時，也取得較好的實(shí)踐效果.

2 用于教學(xué)及其所產(chǎn)生的效果

在傳統(tǒng)的教學(xué)實(shí)踐過程中，學(xué)生所做的實(shí)驗(yàn)主要是演示實(shí)驗(yàn)或者驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)不能夠充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性和創(chuàng)新性.學(xué)生只能按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的步驟一步一步的做實(shí)驗(yàn)，限制了學(xué)生的發(fā)散思維能力.通過宇龍數(shù)控仿真軟件，學(xué)生能夠?qū)Ω鞣N數(shù)控機(jī)床靈活選用，在不同的數(shù)控機(jī)床之間其加工原理和性能能夠更直觀的展現(xiàn)在學(xué)生面前[4].大大提高了學(xué)生熱愛學(xué)習(xí)，肯于動手和敢于操作的能力，同時也提高了他們的學(xué)習(xí)自信心.

指導(dǎo)老師只給出具體的機(jī)械零件圖或者工程圖及相關(guān)要求，讓同學(xué)們根據(jù)圖紙要求，進(jìn)行數(shù)控編程，選擇相應(yīng)的數(shù)控機(jī)床設(shè)備和毛坯尺寸，選擇相關(guān)刀具，合理的切削用量和切削速度，然后進(jìn)行數(shù)控切削加工，然后再進(jìn)行零件測量和相關(guān)的檢驗(yàn)，并對所加工的零件進(jìn)行分析、比較，找出原因并提出改進(jìn)措施、再加工，最后得出結(jié)論[2].

通過以上這些環(huán)節(jié)的反復(fù)學(xué)習(xí)和加工實(shí)踐，讓每個學(xué)生都參與操作實(shí)踐，使同學(xué)們印象更為深刻，提高他們做事的態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng).同時也加深了對理論知識的學(xué)習(xí)，提高自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新才能，提高高校學(xué)生的學(xué)習(xí)水平和教學(xué)質(zhì)量，為社會輸出大批合格人才.

3 結(jié)束語

數(shù)控宇龍仿真軟件是將各數(shù)控知識融合在一起，在使用學(xué)習(xí)前，要學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)基本知識、機(jī)械制造基礎(chǔ)、機(jī)械制圖、數(shù)控機(jī)床的基本知識、數(shù)控操作、數(shù)控編程、加工中心的基本知識及其它學(xué)科知識等才能更好的操作和使用它.通過數(shù)控仿真軟件的操作，同學(xué)們更容易將理論知識應(yīng)用于實(shí)踐.通過對不同零件的加工，加工工藝，加工過程中出現(xiàn)的問題和現(xiàn)象，加工誤差等進(jìn)行現(xiàn)場分析.同時通過解決問題也反過來提高他們的做事態(tài)度和自信心，仿真加工的效果也提高了學(xué)習(xí)的興趣，激發(fā)了同學(xué)們的創(chuàng)新思維能力.

利用當(dāng)今的現(xiàn)代教學(xué)設(shè)備、仿真軟件和實(shí)驗(yàn)設(shè)備，使學(xué)生人人都有機(jī)會參與實(shí)踐，參與操作，使學(xué)生切實(shí)的從實(shí)踐中得到鍛煉和提高.教師也能夠通過軟件操作，提高了自己的教學(xué)水平，掌握當(dāng)前的機(jī)電一體化專業(yè)發(fā)展的趨勢，提高自己的科研水平和教學(xué)效果，在教學(xué)與科研中實(shí)現(xiàn)雙豐收.

〔1〕孔勝平,王渝俊.數(shù)控仿真技術(shù)實(shí)訓(xùn)[M].北京：清華大學(xué)出版社,2011.6.

〔2〕潘相偉.淺談上海宇龍數(shù)控數(shù)控仿真軟件在中職數(shù)控專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用[J].中國科技博覽,2010（33）：262.

〔3〕袁宗杰,鄧愛國.數(shù)控仿真技術(shù)實(shí)用教程[M].北京：清華大學(xué)出版社,2007.

〔4〕上海宇龍軟件工程有限公司.宇龍仿真軟件說明書[C].

〔5〕陳為國.數(shù)控加工編程技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2012.7.