數(shù)控車床仿真軟件在教學(xué)中的應(yīng)用

楊鵬飛

摘 要：現(xiàn)代職業(yè)教育發(fā)展越來越快，眾多專業(yè)中，尤其是數(shù)控這個(gè)熱門的專業(yè)，學(xué)生人數(shù)多，但是機(jī)床的數(shù)量非常有限。數(shù)控仿真軟件的出現(xiàn)，解決了數(shù)控機(jī)床實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)易出事故、機(jī)床損耗嚴(yán)重、費(fèi)用高等缺點(diǎn)。有效的使用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件，對學(xué)生進(jìn)行數(shù)控機(jī)床的基本操作培訓(xùn)，能夠達(dá)到多、快、好、省的目的。在實(shí)訓(xùn)操作中能夠很好地適應(yīng)。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床 仿真軟件 數(shù)控加工

中圖分類號：TG519.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1672-3791（2015）04（b）-0199-02

數(shù)控加工技術(shù)在機(jī)械加工中應(yīng)用的越來越廣泛，大批數(shù)控機(jī)床操作人員的專業(yè)培訓(xùn)成為迫切而又難以解決的問題。在傳統(tǒng)的數(shù)控培訓(xùn)和教學(xué)中都是采用在真實(shí)的機(jī)床上進(jìn)行，學(xué)生在不熟練的情況下對機(jī)床進(jìn)行操作存在很多的安全問題，誤操作會(huì)導(dǎo)致設(shè)備、刀具的損壞，甚至發(fā)生人身傷害。數(shù)控機(jī)床的價(jià)格昂貴，添置數(shù)控機(jī)床是一批很大的投入，這時(shí)就需要一種新的方法來取代這種訓(xùn)練。

1 數(shù)控仿真軟件的介紹

數(shù)控仿真軟件實(shí)際是采用虛擬技術(shù)，它改變了過去人類除了親身經(jīng)歷，就只能間接了解環(huán)境的模式。從而有效地?cái)U(kuò)展了自己的認(rèn)知手段和領(lǐng)域。虛擬現(xiàn)實(shí)不僅僅是一個(gè)演示媒體，而且還是一個(gè)設(shè)計(jì)工具，它以視覺形式產(chǎn)生一個(gè)人性化的多維信息空間，為創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬加工提供了有利的支持。是我們在沒有實(shí)際機(jī)床的情況下，也能驗(yàn)證程序是否正確。

1.1 采用數(shù)控仿真軟件的優(yōu)勢

仿真軟件采用的是虛擬技術(shù)，模擬加工，它可以模擬實(shí)際機(jī)床的加工環(huán)境及其工作狀態(tài)的計(jì)算機(jī)仿真加工系統(tǒng)，只需要一臺(tái)計(jì)算機(jī)安裝軟件即可。它采用虛擬的機(jī)床，虛擬的刀具，虛擬的工件進(jìn)行加工。采用數(shù)控仿真軟件可以大大降低實(shí)習(xí)教學(xué)的成本。模擬加工具有以下優(yōu)勢。

（1）真實(shí)機(jī)床操作起來費(fèi)用較高，采用仿真加工大大降低費(fèi)用。

（2）誤操作容易引起機(jī)床，刀具損壞，采用仿真加工不會(huì)出現(xiàn)這樣的問題。

（3）減少教師的工作量，實(shí)際機(jī)床訓(xùn)練時(shí)教師要在整個(gè)車間跑，采用仿真軟件加工，教師只要在一個(gè)教室中巡回指導(dǎo)就可以了。

（4）便于檢查程序的正確與否，能夠很好地提高學(xué)生的熟練程度。

（5）驗(yàn)證程序的實(shí)際加工效果速度快，省去了很多麻煩。

（6）軟件產(chǎn)生一種真實(shí)場景的仿真，操作者可以通過與仿真場景的交互，來體驗(yàn)一種接近于真實(shí)的場景的感覺。因此，采取這種方法能進(jìn)一步提高操作者的實(shí)際操作技能。

1.2 數(shù)控仿真軟件的種類

現(xiàn)在各個(gè)學(xué)校的數(shù)控專業(yè)都采用數(shù)控仿真軟件進(jìn)行數(shù)控實(shí)習(xí)教學(xué)，如上海宇龍、北京斐克、南京宇航、廣州超軟、武漢金銀花等不同的數(shù)控加工仿真軟件。仿真軟件有著不可替代的優(yōu)勢。它們都能起到三維仿真加工的效果。

2 數(shù)控仿真軟件在教學(xué)中的應(yīng)用

現(xiàn)在該校所有的編程實(shí)習(xí)都是在編程教室采用虛擬機(jī)床完成，達(dá)到一定的熟練程度之后，再到數(shù)控車間到真實(shí)機(jī)床上訓(xùn)練，都取得了良好的教學(xué)效果。虛擬數(shù)控機(jī)床實(shí)際上是虛擬環(huán)境中數(shù)控機(jī)床的模型。與真實(shí)機(jī)床相比，虛擬數(shù)控機(jī)床具有以下的功能和特點(diǎn)。

2.1 仿真數(shù)控系統(tǒng)的工具欄及具體功能

虛擬數(shù)控機(jī)床能模仿真實(shí)機(jī)床的任何功能而不會(huì)因?yàn)椴捎媚撤N近似替代而導(dǎo)致某種結(jié)構(gòu)和信息的失真或丟失，并與真實(shí)機(jī)床有完全相同的界面風(fēng)格和對應(yīng)功能，如動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)、縮放、移動(dòng)等功能的實(shí)時(shí)交互操作。通過圖1的工具可以對機(jī)床進(jìn)行屏幕切換，放大，縮小，平移等，觀察工件的加工情況。

此工具欄可以對機(jī)床驗(yàn)證過正確可執(zhí)行的程序保存起來，還可以更換毛坯，刀具等，以下為具體介紹。

2.1.1 強(qiáng)大的刀具庫功能

刀具庫中包括一臺(tái)數(shù)控機(jī)床所需要的所有刀具，并能自由配置刀具庫中的刀具號，從而能模擬任何一種數(shù)控機(jī)床的換刀形式及切削加工的要求。如果刀庫中存在的刀具不合適，還可以對刀具的具體參數(shù)進(jìn)行修改，包括刀具的形式，刀桿的長度，同時(shí)可以更換不同的刀片滿足不同的加工要求。

2.1.2 毛坯材料庫

實(shí)際加工過程需要使用不同的材料，材料的直徑及長度都不一樣，所有的材料都需要購買，在仿真軟件中可以通過修改毛坯的直徑，長度等參數(shù)滿足不同的加工需要，修改完需要的參數(shù)的毛坯點(diǎn)擊更換即可，方便快捷（如圖2所示）。

2.1.3 刀具原點(diǎn)設(shè)置

在工件坐標(biāo)系設(shè)定后，這個(gè)功能能夠精確地得到刀具在工件上相關(guān)點(diǎn)的坐標(biāo)位置。

2.1.4 操作面板及系統(tǒng)面板

如圖3所示，仿真軟件每個(gè)鍵的功能都與真實(shí)機(jī)床的鍵命令一樣，只要仿真軟件能夠能夠熟練使用，真實(shí)機(jī)床就可以熟練使用。由于篇幅有限，具體功能不一一介紹。

2.2 使用中的常見問題及其解決方法

在使用軟件時(shí)進(jìn)行仿真加工，會(huì)出現(xiàn)很多的問題，下面對仿真時(shí)容易出現(xiàn)的問題及其解決方法做簡單介紹。

（1）走刀軌跡與工件實(shí)際位置不符合。

先檢查程序中是否調(diào)用了刀具補(bǔ)償，檢查磨耗中是否有值輸入最后檢查刀具補(bǔ)償號中是否輸入了有效值。

（2）面板上出現(xiàn)死機(jī)圖標(biāo)，不能進(jìn)行任何操作。

（3）軟件中的走刀軌跡與零件形狀不符。

（4）G71指令格式錯(cuò)誤。

檢查G71的程序段是否有錯(cuò)誤，如圖3所示。

使用軟件時(shí)，將程序輸入到機(jī)床中，只要程序不能正常運(yùn)行，軟件都可以檢測出來，還有一些特例在這里都不一一列舉。

3 數(shù)控仿真軟件發(fā)展前景

目前各個(gè)學(xué)校的參加數(shù)控實(shí)習(xí)的學(xué)生人數(shù)增加，以及機(jī)床價(jià)格的昂貴，數(shù)控機(jī)床高精度等特點(diǎn)，把數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件引入到教學(xué)之中，使之用于數(shù)控機(jī)床編程與操作實(shí)習(xí)，是必然趨勢。同時(shí)由于其成本較低，徹底解決了數(shù)控機(jī)床數(shù)量不足的難題，使每位學(xué)員都能有足夠多的實(shí)踐機(jī)會(huì)，因此能夠讓學(xué)生更快地熟悉和了解數(shù)控加工的工作過程，掌握各種數(shù)控機(jī)床的操作方法。其更大的好處還在于，在實(shí)現(xiàn)了同樣培訓(xùn)效果的情況下，將加工出錯(cuò)率及事故發(fā)生率降低到了最低程度。仿真軟件在教學(xué)中的應(yīng)用有一種不可替代趨勢。

總之，用數(shù)控仿真軟件進(jìn)行對數(shù)控編程和操作的訓(xùn)練省時(shí)，大大節(jié)約成本。而且事實(shí)證明，效果較好，是一個(gè)明智的選擇。

參考文獻(xiàn)

[1] 方沂.數(shù)控機(jī)床編程與操作[M].北京：國防工業(yè)出版社，1999.