數(shù)控仿真系統(tǒng)在數(shù)控教學(xué)中的應(yīng)用淺析

費紅梅+呂雅琴

摘要：制造技術(shù)的迅猛發(fā)展帶動了數(shù)控技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)控人才成為了社會需求的技能人才，這就需要在中職院校教學(xué)中培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)的數(shù)控人才。本文主要研究數(shù)控仿真系統(tǒng)在中職院校數(shù)控教學(xué)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：數(shù)控仿真系統(tǒng)；數(shù)控教學(xué)應(yīng)用

隨著機械制造行業(yè)的迅猛發(fā)展，數(shù)控加工技術(shù)在制造業(yè)的應(yīng)用逐漸廣泛，數(shù)控專業(yè)學(xué)科作為一門新興的學(xué)科在中等職業(yè)院校得到迅速的發(fā)展。如何實現(xiàn)數(shù)控教學(xué)的教學(xué)目標(biāo)，培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)的數(shù)控人才，成為了職業(yè)教育領(lǐng)域廣泛關(guān)注的話題。按照教學(xué)的要求，數(shù)控教學(xué)的有效性取決于課堂的實踐操作效果。因此，在數(shù)控教學(xué)課堂中引進數(shù)控仿真系統(tǒng)，為學(xué)生提供模擬真實數(shù)控機床操作的的實踐環(huán)境，有利于學(xué)生對數(shù)控知識與技能的全面掌握，也為實際操作奠定了扎實的基礎(chǔ)。[1]

一、現(xiàn)狀分析

數(shù)控學(xué)科已經(jīng)成為職業(yè)院校爭相開設(shè)的學(xué)科專業(yè)，中職數(shù)控教育為數(shù)控后備人才提供了技術(shù)實踐的環(huán)境，數(shù)控的學(xué)習(xí)是一門實踐的課程，實踐出真知，才能把數(shù)控理論知識轉(zhuǎn)換為服務(wù)的數(shù)控技術(shù)。因此，實踐性的活動課堂必須滿足足夠數(shù)控設(shè)備的要求，數(shù)控技術(shù)應(yīng)用過程需要在數(shù)控機床上進行。即使中職院校得到國家的政策支持而引入真實數(shù)控設(shè)備，但由于學(xué)校作為培養(yǎng)人才的場所，并不是提供數(shù)控服務(wù)的場合，機器設(shè)備置辦的局限性和學(xué)校場地的局限性決定了教學(xué)不能實現(xiàn)真實的數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用教學(xué)。同時，數(shù)控設(shè)備對使用者的要求較高，作為數(shù)控技術(shù)的初學(xué)者在不完全掌握數(shù)控技術(shù)的前提下使用數(shù)控機床設(shè)備，這對數(shù)控機床設(shè)備就是一種損壞?；趯嶋H數(shù)控設(shè)備的安全性能和經(jīng)濟性能，以及后期大額的維護成本的情況下，尋求一種替代模擬性的數(shù)控設(shè)備成為了需求。[2]

二、數(shù)控仿真系統(tǒng)的基本功能

數(shù)控機床幾何仿真和切削過程物理仿真是構(gòu)成數(shù)控仿真系統(tǒng)兩個主要的部分。幾何仿真的單元系統(tǒng)是由軟件和硬件構(gòu)成，這是模擬實際的數(shù)控機床的運轉(zhuǎn)，是一種虛擬的數(shù)控模型，具有真實數(shù)控機床的設(shè)備結(jié)構(gòu)和機器性能，同時對真實的數(shù)控機床的加工環(huán)境進行環(huán)境建模，并在操作頁面上與真實數(shù)控機床的一致。區(qū)別在于，幾何仿真系統(tǒng)不需要切削的條件，不受切削的指標(biāo)參數(shù)、切削力學(xué)的作用。這是理想狀態(tài)下的仿真系統(tǒng)，主要是模擬幾何刀具在數(shù)控仿真系統(tǒng)的運動軌跡，模擬幾何運動的狀態(tài)，研究數(shù)控技術(shù)運用的正確性，并檢驗數(shù)控流程的標(biāo)準(zhǔn)化。切削過程的物理仿真是模擬切削過程中刀具的受力狀態(tài)，并研究幾何刀具運轉(zhuǎn)時的磨損情況，并研究在數(shù)控加工時的對熱量的效應(yīng)，以及彈性變形效應(yīng)，從而模擬如何調(diào)整切削參數(shù)，達到最優(yōu)的切削狀態(tài)。[3]

三、數(shù)控仿真系統(tǒng)在數(shù)控教學(xué)的應(yīng)用

1、模擬實際數(shù)控機床進行實踐性操作。由于真實數(shù)控設(shè)備的安全性和經(jīng)濟性，學(xué)生能使用真實數(shù)控設(shè)備的機會有限。教學(xué)中若采取純理論的教學(xué)，理論高度的抽象性，學(xué)生沒能接觸實物，運用抽象性思維也無法真正掌握數(shù)控技術(shù)的。同時，在真實數(shù)控機床的技術(shù)應(yīng)用不可能只在理想狀態(tài)下進行，對未知的影響因素是無法預(yù)警的。因此數(shù)控仿真系統(tǒng)作為一種代替性的數(shù)控設(shè)備，為學(xué)生提供了實踐性的載體。為了保證學(xué)生數(shù)控技術(shù)學(xué)習(xí)的有效性，仿真系統(tǒng)在操作流程和操作頁面都保證與真實數(shù)控機床一致，對實際的刀具安裝、工件裝夾、對刀等一系列的數(shù)控流程都有模擬，數(shù)控機床的加工動態(tài)和機械運用軌跡都能通過仿真系統(tǒng)模擬，并在后期反映出運動圖像，為學(xué)生的自我總結(jié)提供了可參考的依據(jù)，同時數(shù)控仿真系統(tǒng)的操作動作能通過演示表現(xiàn)，使數(shù)控仿真系統(tǒng)更為直觀、真實。

2、實現(xiàn)人機交流。數(shù)控程序的指令具有指向性，在正確的代碼運行下，指導(dǎo)數(shù)控的加工過程。而數(shù)控的程序指令是否正確，關(guān)系著數(shù)控實現(xiàn)加工時是否發(fā)生過度切削、欠缺切削、干涉碰撞切削的現(xiàn)象。數(shù)控仿真具有校驗的程序指令功能，其能控制數(shù)控代碼，對加工發(fā)生異常實現(xiàn)數(shù)控檢查和調(diào)整，真實模擬數(shù)控機床加工過程。對加工過程的真實運轉(zhuǎn)過程和真實加工結(jié)果有圖像、指標(biāo)等指向性顯示，便于學(xué)生能及時發(fā)現(xiàn)加工程序的錯誤，并對錯誤的程序和錯誤的信息作出及時的預(yù)警和判斷，提高學(xué)生對加工程序的敏感度，實現(xiàn)人和機械設(shè)備的交流和溝通，是人機互動一種有效形式。學(xué)生在人機交流中，反復(fù)對仿真數(shù)控系統(tǒng)進行調(diào)試和加工，根據(jù)反饋的信息作出優(yōu)化程序設(shè)計的調(diào)整，提高加工程序的科學(xué)性和合理性。

3、增加學(xué)生對數(shù)控參數(shù)理性認識。數(shù)控教學(xué)中，對數(shù)控的參數(shù)僅僅限于“拿來主義”。數(shù)控的參數(shù)應(yīng)用都是教師設(shè)定或是課本定理設(shè)定的。參數(shù)的選取對于學(xué)生來說是模糊的概念，學(xué)生對參數(shù)的理性認識并不透徹，僅僅限于最表層的概念含義。數(shù)控的安全參數(shù)、利用效率、切削速度、進給率、切削深度等參數(shù)的合理性的探究不足，學(xué)生對這些參數(shù)的應(yīng)用的合理性和科學(xué)性的認識不夠，因此在數(shù)控的學(xué)習(xí)并未深刻。因此，仿真數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用，提高實踐性的同時，也加深了學(xué)生理性認識，學(xué)生通過在對切削過程的動態(tài)力學(xué)的探究中，對刀具的變形程度、磨損深度進行合理性預(yù)測，在明辨加工質(zhì)量中，對影響質(zhì)量的參數(shù)因素進行分析判斷，并作出調(diào)整優(yōu)化參數(shù)的措施，為達到切削的加工效果。這個過程就加深了學(xué)生對參數(shù)的認識，并提高了對產(chǎn)品質(zhì)量預(yù)測能力。

4、實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和遠程培訓(xùn)。現(xiàn)代社會不缺乏理論扎實的人才，缺乏的是技能人才。職業(yè)院校肩負著培養(yǎng)社會勞動力量的責(zé)任和使命，因此，職業(yè)院校的教學(xué)任務(wù)繁重而艱巨。職業(yè)院校的數(shù)控教學(xué)中，結(jié)合數(shù)控仿真系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)平臺，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)遠程教學(xué)，實現(xiàn)無地域限制的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，因此，學(xué)生可以根據(jù)遠程仿真系統(tǒng)實現(xiàn)在家自學(xué)，培養(yǎng)對數(shù)控學(xué)習(xí)的興趣，激發(fā)學(xué)習(xí)積極性。但由于網(wǎng)絡(luò)遠程教學(xué)的局限性，無法實現(xiàn)仿真系統(tǒng)的模擬實踐，只是通過視頻演示模擬數(shù)控加工的過程，對刀具路徑、切削深度、切削廣度等加工參數(shù)的觀摩僅限于網(wǎng)絡(luò)觀看，沒有課堂實踐更具真實。因此，數(shù)控仿真系統(tǒng)的遠程教學(xué)應(yīng)用還應(yīng)結(jié)合課堂的實踐操作。

參考文獻

[1] 姚俊.數(shù)控仿真系統(tǒng)在中職數(shù)控教學(xué)的應(yīng)用[J].華章.2014（17）：67-68.

[2] 楊韜.數(shù)控仿真系統(tǒng)在數(shù)控機床教學(xué)實踐中的應(yīng)用[J].中國科技博覽，2014（8）：227-227.

[3] 張紅英. 數(shù)控仿真系統(tǒng)在數(shù)控機床教學(xué)實踐中的應(yīng)用[J]. 交通職業(yè)教育，2006，（03）：35-36.