虛擬數(shù)控機(jī)床在數(shù)控維修教學(xué)中的應(yīng)用研究

胡靖晟1江西省冶金工業(yè)學(xué)校；2江西省冶金技師學(xué)院

虛擬數(shù)控機(jī)床在數(shù)控維修教學(xué)中的應(yīng)用研究

胡靖晟12
1江西省冶金工業(yè)學(xué)校；2江西省冶金技師學(xué)院

隨著市場(chǎng)的發(fā)展變化以及數(shù)控技術(shù)的進(jìn)步，為培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的數(shù)控人才，我們的數(shù)控維修教學(xué)也要不斷改革演進(jìn)，以培養(yǎng)技術(shù)高、素質(zhì)好、動(dòng)手能力強(qiáng)的人才為主要目標(biāo)，但是實(shí)訓(xùn)教學(xué)常會(huì)因教學(xué)設(shè)備不足而受限，數(shù)控實(shí)訓(xùn)教學(xué)未能取得良好的效果，而虛擬數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn)很好地彌補(bǔ)了實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的這一缺陷，不僅能夠滿足數(shù)控維修教學(xué)的需求，在一定程度上也鍛煉了學(xué)生的數(shù)控操作水平，對(duì)提高教學(xué)效果大有裨益。文章從當(dāng)前數(shù)控維修教學(xué)存在的問題入手，對(duì)虛擬數(shù)控機(jī)床的概念與功能進(jìn)行闡述，分析了虛擬數(shù)控機(jī)床應(yīng)用于數(shù)控維修教學(xué)的優(yōu)勢(shì)和作用，以期為今后的教學(xué)提供有價(jià)值的參考。

數(shù)控維修；教學(xué)；虛擬機(jī)床

前言

數(shù)控市場(chǎng)對(duì)人才的需求已不僅僅局限于數(shù)控操作、數(shù)控編程，對(duì)技術(shù)含量更高的數(shù)控維修人才越來越重視，數(shù)控技術(shù)涉及到機(jī)械、液壓、電氣、計(jì)算機(jī)、編程等多個(gè)領(lǐng)域，不僅要求具有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，并且要有熟練的操作技能，而維修水平的高低在一定程度上也決定了機(jī)床的利用率和使用壽命，應(yīng)用到數(shù)控技術(shù)的模具、汽車、裝備制造、航空航天等行業(yè)對(duì)數(shù)控人才更是求賢若渴。在這一發(fā)展背景下，傳統(tǒng)的數(shù)控維修教學(xué)方法也要適當(dāng)做以調(diào)整，不僅要及時(shí)對(duì)新技術(shù)加以研究，更要加大對(duì)學(xué)生實(shí)訓(xùn)實(shí)操教學(xué)的力度，增加實(shí)踐機(jī)會(huì)，鞏固理論知識(shí)，提高動(dòng)手能力。此時(shí)，虛擬數(shù)控機(jī)床的發(fā)展為數(shù)控維修教學(xué)帶來了新的生機(jī)，使用虛擬技術(shù)解決了因機(jī)床不足而致使的教學(xué)實(shí)踐難的問題，無論對(duì)于增強(qiáng)學(xué)生實(shí)訓(xùn)還是提高教學(xué)效果，都是不可忽視的有效助力。

1.當(dāng)前數(shù)控維修教學(xué)中存在的問題

1.1 數(shù)控系統(tǒng)落后

我國(guó)高校的數(shù)控機(jī)床平臺(tái)配置的多為國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)型、普及型的數(shù)控系統(tǒng)，缺乏高端系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)的類型相對(duì)單一，隨著數(shù)控行業(yè)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床越來越復(fù)雜化，中、高檔數(shù)控機(jī)床逐漸應(yīng)用推廣，由此教學(xué)現(xiàn)用的數(shù)控系統(tǒng)顯出其劣勢(shì)，已不能滿足當(dāng)前數(shù)控行業(yè)發(fā)展的教學(xué)需要，數(shù)控系統(tǒng)的多樣化以及機(jī)床功能的復(fù)合化是未來數(shù)控教學(xué)應(yīng)當(dāng)注意的重點(diǎn)。

1.2 設(shè)備配置短缺

數(shù)控維修教學(xué)中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)就是讓學(xué)生實(shí)際操作，這需要學(xué)校建立相應(yīng)的數(shù)控機(jī)床實(shí)驗(yàn)室，提供機(jī)床、功能部件等實(shí)驗(yàn)設(shè)備器材，配備實(shí)驗(yàn)室需要場(chǎng)地較大，功能部件的種類又相對(duì)繁多，價(jià)格也不低，對(duì)于資金的需求很大，如果學(xué)校沒有雄厚的資金支持，那么建立實(shí)驗(yàn)室就成為空談，硬性設(shè)備配置不足，在很大程度上會(huì)影響實(shí)訓(xùn)教學(xué)，制約了學(xué)生實(shí)踐能力的提升。

1.3 實(shí)訓(xùn)教學(xué)不足

①拆裝實(shí)訓(xùn)不足。目前許多高校實(shí)訓(xùn)課程都有教授機(jī)床部件的拆裝，但是拆裝實(shí)訓(xùn)課程中所用的部件多是淘汰下來的或者是有故障的產(chǎn)品，并且部件較為滯后，品種也不多，這樣一來學(xué)生所接觸到的機(jī)床部件與實(shí)際市場(chǎng)發(fā)展中應(yīng)用的部件相差甚遠(yuǎn)，即使學(xué)生學(xué)會(huì)了課程上的部件拆裝，走出學(xué)校后也無法實(shí)際應(yīng)用于工作崗位，那么這種實(shí)訓(xùn)對(duì)于學(xué)生來說其實(shí)是沒有任何實(shí)際意義的；②電氣連接實(shí)訓(xùn)不足。數(shù)控機(jī)床技術(shù)需要學(xué)生熟悉掌握電氣技術(shù)，在實(shí)訓(xùn)操作中，數(shù)控系統(tǒng)與伺服系統(tǒng)的連接需要反復(fù)插拔電纜，多次的反復(fù)插拔極易對(duì)電纜連接處造成影響，甚至?xí)绊懙綌?shù)控系統(tǒng)的操作穩(wěn)定性，并且反復(fù)插拔還會(huì)造成導(dǎo)線等相關(guān)材料的過度消耗，造成資源浪費(fèi)，并且維修起來也需要大量的時(shí)間和工具，一一進(jìn)行排查，這些都在一定程度上影響了學(xué)生的動(dòng)手操作率；③傳感檢測(cè)器實(shí)驗(yàn)不足。目前高校的數(shù)控機(jī)床實(shí)驗(yàn)室多用作數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床的調(diào)試方面，而對(duì)于數(shù)控機(jī)床的傳感檢測(cè)涉獵甚少，偶爾有學(xué)校涉及到這方面，也尚處在論證和建設(shè)階段，機(jī)床的傳感檢測(cè)元器件是機(jī)床精度的重要保證，也是故障頻發(fā)的一個(gè)源頭，因此加強(qiáng)學(xué)生對(duì)于機(jī)床傳感檢測(cè)器的培訓(xùn)勢(shì)在必行。

2.虛擬數(shù)控機(jī)床概述

虛擬數(shù)控機(jī)床技術(shù)就是借助于計(jì)算機(jī)虛擬制造的執(zhí)行單元。這種技術(shù)可以在計(jì)算機(jī)上以仿真加工的形式模擬真實(shí)生產(chǎn)環(huán)境，通過計(jì)算機(jī)的屏幕將機(jī)床全面、逼真的顯現(xiàn)出來，讓學(xué)生更直觀的理解和掌握機(jī)床系統(tǒng)模式、生產(chǎn)流程、加工環(huán)境，并且虛擬數(shù)控能夠及時(shí)捕捉故障信息和生產(chǎn)疏漏，以便于對(duì)加工工藝的合理性、穩(wěn)定性、加工精度進(jìn)行相應(yīng)的評(píng)估和預(yù)測(cè)，降低生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)，提高生產(chǎn)效率。數(shù)控機(jī)床相較于真實(shí)機(jī)床對(duì)于數(shù)控維修教學(xué)來說具有很大優(yōu)勢(shì)，能夠有效降低傳統(tǒng)數(shù)控機(jī)床操作的危險(xiǎn)性，并且成本耗費(fèi)小，微元處理可行性高，其仿真功能所呈現(xiàn)出的效果并不亞于真實(shí)化模擬，并且教學(xué)方式靈活貼切，學(xué)生也樂于主動(dòng)深入研究。

3.虛擬數(shù)控機(jī)床在數(shù)控維修教學(xué)中的應(yīng)用

3.1 輔助理論教學(xué)

數(shù)控機(jī)床的功能日益復(fù)合化，這類中高檔的機(jī)床構(gòu)件、工作原理、裝配也日益復(fù)雜，傳統(tǒng)的教學(xué)課件以及flash動(dòng)畫已經(jīng)不能滿足清晰展現(xiàn)機(jī)床的需要，這對(duì)于學(xué)生理解掌握理論基礎(chǔ)帶來了一定的困難，而虛擬數(shù)控機(jī)床以及功能部件可以通過計(jì)算機(jī)來以任何角度旋轉(zhuǎn)、展示，進(jìn)行逼真的三維動(dòng)畫解析，能夠讓學(xué)生充分觀察機(jī)床內(nèi)部結(jié)構(gòu)和原理，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解與掌握。

3.2 輔助拆裝實(shí)訓(xùn)

機(jī)床部件的實(shí)際拆裝實(shí)訓(xùn)需要大量、多種類的零部件，實(shí)際的拆裝操作對(duì)于部件的損毀風(fēng)險(xiǎn)較高，對(duì)學(xué)校來說也是不小的資金壓力，而虛擬拆裝可以通過計(jì)算機(jī)來進(jìn)行機(jī)床整體、零部件的拆裝模擬，并且可以反復(fù)強(qiáng)化，不僅鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力，同時(shí)也降低了拆裝實(shí)訓(xùn)的成本投入。

3.3 輔助電氣連接實(shí)訓(xùn)

機(jī)床電氣連接的實(shí)訓(xùn)主要是完成電器柜的連接，通過虛擬數(shù)控機(jī)床，學(xué)生可以自行完成電氣布局規(guī)劃，選擇元器件，連接導(dǎo)線完成電氣連接，并且虛擬系統(tǒng)還設(shè)置了虛擬的萬用表和示波器，學(xué)生在完成電氣連接后可以檢測(cè)線路是否正常以及進(jìn)行電氣故障排查。虛擬電氣連接能夠有效緩解實(shí)訓(xùn)中電氣耗材量大，資源浪費(fèi)的現(xiàn)象。

3.4 輔助機(jī)床故障診斷

故障診斷是數(shù)控維修教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)，一般情況下在故障診斷中需要利用計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行檢查，由計(jì)算機(jī)顯示診斷信息，學(xué)生可以通過分析相關(guān)的數(shù)據(jù)信息及時(shí)找到機(jī)床的故障之處并加以診斷和維修，并且通過虛擬機(jī)床可以對(duì)機(jī)床的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置和調(diào)試，提高學(xué)生對(duì)機(jī)床的維護(hù)、維修能力。

總之，隨著虛擬技術(shù)的不斷發(fā)展，虛擬數(shù)控機(jī)床在數(shù)控維修教學(xué)中應(yīng)用也越來越普遍，基于其便捷性以及可操作性，對(duì)于學(xué)生來說通過虛擬機(jī)床能夠強(qiáng)化理論知識(shí)，加深對(duì)機(jī)床構(gòu)造、原理、功能的掌握，提高實(shí)踐動(dòng)手能力，這對(duì)于數(shù)控維修教學(xué)是十分必要的。

[1]梁曉哲.數(shù)控虛擬加工系統(tǒng)及應(yīng)用[J].科技信息,2010,(26).