數(shù)控仿真軟件在機電數(shù)控教學(xué)中的運用

劉赫釗,張 敬

(1.天津機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,天津 300350;2.天津職業(yè)大學(xué),天津 300410)

數(shù)控仿真軟件在機電數(shù)控教學(xué)中的運用

劉赫釗1,張 敬2

(1.天津機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,天津 300350;2.天津職業(yè)大學(xué),天津 300410)

機電數(shù)控教學(xué)普遍存在教學(xué)硬件設(shè)備不足的情況,在實踐訓(xùn)練的過程當中學(xué)生還需要排隊等候才能進行設(shè)備操作,這樣就給機電數(shù)控教學(xué)帶來了非常大的困難,并且非常不利于此專業(yè)人才的培養(yǎng).文章探討了數(shù)控仿真軟件在機電數(shù)控教學(xué)中的運用,有效解決上述問題的同時,還能夠充分發(fā)揮出機電數(shù)控教學(xué)的優(yōu)越性,在對老師教課提供便利的同時,還可以有效地提升學(xué)生的動手能力,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識,這樣就有利于提升數(shù)控教學(xué)的水平.

機械制造技術(shù);數(shù)控仿真軟件;機電數(shù)控教學(xué)

目前的社會是一個技術(shù)化、科學(xué)化的信息社會,每個行業(yè)的發(fā)展都離不開自動化信息技術(shù),特別是先進的制造產(chǎn)業(yè),在滿足社會需求的同時還引起了社會的廣泛關(guān)注.在先進制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的過程當中,數(shù)控技術(shù)是不可或缺的,數(shù)控技術(shù)在促進社會發(fā)展與科學(xué)技術(shù)進步的過程當中有著非常重要的作用,各種職業(yè)院校也越來越注重對數(shù)控技術(shù)人才的培養(yǎng),有效地補充數(shù)控技術(shù)人才市場的空缺.但是在教學(xué)的過程當中,因為招生的數(shù)量逐漸增大,這樣就使得職業(yè)學(xué)院原有的數(shù)控設(shè)備無法滿足學(xué)生學(xué)習(xí)的需要,而且數(shù)控機床的價格非常昂貴,并不能在短時間之內(nèi)滿足學(xué)校教學(xué)需求.

1 數(shù)控仿真軟件概述

數(shù)控仿真軟件主要是利用計算機實現(xiàn)對數(shù)控機床運行情況的模擬以及編程的軟件,該軟件能夠使用三維或者二維圖形對數(shù)控機床的操作過程進行全方位的模擬.在教學(xué)的過程當中使用仿真數(shù)控軟件,就可以對數(shù)控機床的工作流程以及控制面板等內(nèi)容進行詳細的講解.長期以來,在對數(shù)控機床的工作原理、加工過程以及具體的操作技術(shù)進行教學(xué)的過程當中,學(xué)生很難掌握具體的知識理念,并且因為學(xué)生缺少實踐的過程,這樣就導(dǎo)致學(xué)生很難將學(xué)習(xí)到的內(nèi)容與具體的操作有效地結(jié)合在一起.在教學(xué)的過程當中使用數(shù)控仿真軟件對機床的運行過程進行模擬,就可以使學(xué)生通過真正的模擬操作有效地掌握每一條指令的意義,并且還可以通過查看數(shù)控加工的過程以及方法對編程進行正確的驗證[1].

2 研究現(xiàn)狀

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,制造產(chǎn)業(yè)已經(jīng)加強了對計算機技術(shù)、自動化技術(shù)的使用,這樣所形成的先進制造技術(shù)受到了國家的重視,它是有效提升國家在國際中的競爭力與創(chuàng)新能力的根本途徑,在先進的制造技術(shù)當中數(shù)控技術(shù)占有非常重要的地位.所以職業(yè)院校,開始從傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容向新技術(shù)新工藝的實踐教學(xué)轉(zhuǎn)變.但是因為數(shù)控專業(yè)是機電專業(yè)的一個分支,課程在設(shè)置的過程當中過于老化,教學(xué)理念以及教學(xué)方法過于陳舊,教師團隊的力量不足,再加上因為設(shè)備不足的情況而導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不高,在這種情況下培養(yǎng)一個合格的數(shù)控機床專業(yè)人才是非常困難的.經(jīng)過多年的實踐教學(xué),發(fā)現(xiàn)在機電數(shù)控教學(xué)的過程當中合理地使用數(shù)控仿真軟件,能夠有效地提升學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,使學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程當中能夠更好地掌握數(shù)控機床操作技術(shù),培養(yǎng)數(shù)控機床人才.

3 數(shù)控仿真軟件應(yīng)用于教學(xué)的優(yōu)缺點

3.1 優(yōu)點

3.1.1 解決設(shè)備不足問題,節(jié)約成本、降低損耗

因為數(shù)控機床的價格比較貴,而且數(shù)控機床的種類繁多,如果在教學(xué)的過程當中完全依靠機床的實際操作練習(xí),就需要花費大量的資金,并且在實踐教學(xué)的過程當中消耗成本也很大.在教學(xué)的過程當中合理地使用數(shù)控仿真軟件,能夠使大部分的訓(xùn)練通過固定的機房完成,這樣就可以有效地增加學(xué)生實踐訓(xùn)練的時間,有效地提升學(xué)生對機床操作技能的掌握,并且還可以有效地降低成本的投入,不會出現(xiàn)廢品或者是殘次品的產(chǎn)生,這樣就有效地減少了零件材料以及成本的投入.此外,數(shù)控機床軟件的安裝非常容易,并且操作過程簡單,所占據(jù)的空間只是機房,占地面積非常小,并且軟件的維護費用低.

3.1.2 彌補設(shè)備和師資的不足

數(shù)控機床的實踐教學(xué)同其他的實踐教學(xué)不同,需要大量的設(shè)備投入,如果想要每一個學(xué)生都能夠有充足的實踐訓(xùn)練時間,就需要在設(shè)備的采購上花幾百萬,這對于不是上級重點專業(yè)的學(xué)校來講具有一定的困難.所以很多學(xué)校都開始采用小班化的教學(xué)方法,但是采用小班化的教學(xué)方法需要具有雄厚的師資力量,很多學(xué)校都沒有這樣的條件.如果在教學(xué)的過程當中使用數(shù)控仿真軟件就可以有效地解決這一問題.

3.2 缺點

3.2.1 模擬環(huán)境參數(shù)設(shè)置隨意

數(shù)控仿真軟件在教學(xué)的過程當中提供的是虛擬的教學(xué)環(huán)境,學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程當中可以隨意設(shè)置機床的設(shè)備參數(shù),這與機床的實際運行情況不符,學(xué)生在養(yǎng)成這種習(xí)慣之后,在實際的工作過程當中會有很大的影響,這樣就非常容易使得加工產(chǎn)品更加粗糙,嚴重的時候還會損壞機床設(shè)備.

3.2.2 實際加工安全防范意識淡薄

使用數(shù)控仿真軟件進行教學(xué)的過程當中,學(xué)生可以通過觀察和模擬的動手操作來完成課程內(nèi)容,但是在實際的機床操作過程當中,數(shù)控機床在運行的過程當中會發(fā)出不同的聲音,這樣就有利于工作人員在操作的過程當中調(diào)整機床的操作參數(shù),防止事故的發(fā)生.但是在模擬的教學(xué)過程當中無法提供這種聲音的辨別,這樣就使學(xué)生對于機械加工現(xiàn)場的安全防護意識不夠,使學(xué)生無法真正體會到現(xiàn)場的工作環(huán)境.

4 數(shù)控仿真軟件在機電數(shù)控教學(xué)中的運用

4.1 在實踐訓(xùn)練中的運用

在機電數(shù)控教學(xué)的過程當中,因為數(shù)控機床的價格比較高,通常需要花費幾十萬甚至是幾百萬才能夠購進一臺數(shù)控機床設(shè)備,因為市面上的數(shù)控機床種類很多,并且每一個數(shù)控機床的操作系統(tǒng)都不相同,所以在機電數(shù)控教學(xué)的過程當中,很難為學(xué)生購買相關(guān)的機電設(shè)備,這樣也就使學(xué)生很難接觸到數(shù)控機床的運行過程.為此,在進行機電施工教學(xué)的過程當中,使用數(shù)控仿真軟件進行實踐訓(xùn)練,可以完成大量數(shù)控機床設(shè)備終端的配置,就可以有效地解決數(shù)控機床設(shè)備不足而無法進行實踐教學(xué)的問題,并且使學(xué)生能夠擁有更多的訓(xùn)練時間.數(shù)控仿真軟件擁有很多系統(tǒng)的功能,學(xué)生可以利用軟件中多個數(shù)控系統(tǒng)的功能模塊進行機床模擬操作訓(xùn)練[2].學(xué)生還可以使用軟件的模擬功能模擬數(shù)控機床的操作,這樣就可以有效地避免因為不熟悉數(shù)控機床系統(tǒng)面板的操作而出現(xiàn)安全問題,并且還可以檢驗學(xué)生編程的正確性.

4.2 在創(chuàng)新意識培養(yǎng)中的運用

數(shù)控方針技術(shù)主要是將計算機繪圖技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)并行處理技術(shù)、計算機仿真技術(shù)等多個項目進行有機的結(jié)合而形成的,在教學(xué)的過程當中能夠?qū)φ鎸嵉臄?shù)控機床運行設(shè)備進行模擬,使學(xué)生能夠充分地將學(xué)到的知識應(yīng)用到各種模塊的設(shè)計過程當中,比如數(shù)控機床的后置處理、刀具運行軌跡的編程、相關(guān)工藝參數(shù)的設(shè)計等.通過學(xué)生自己反復(fù)觀察與研究,能夠使學(xué)生腦海中形成數(shù)控機床加工的直觀形象,這樣就可以使學(xué)生能夠更加熟練地掌握數(shù)控機床編程方法.

4.3 強調(diào)增量式編碼器的特點和回原點教學(xué)

在數(shù)控機床操作過程的理論教學(xué)過程當中,編碼器的工作原理以及特點是非常重要的內(nèi)容.現(xiàn)代數(shù)控機床在操作的過程當中都使用了增量式旋轉(zhuǎn)編碼器,或者在使用的過程當中使用增量式的光柵尺,將其作為檢測反饋元件,這些反饋元件在數(shù)控機床運行斷電之后就失去了對原有位置的記憶,所以,編碼器在每次開機之后都需要讓每一個坐標都回到機械設(shè)備的固定點上,之后再重新建立新的坐標系[3].數(shù)控仿真軟件通過對機床本體上的原點信號進行有效檢測,并且根據(jù)不同的方式找到劇場的原點.在數(shù)控機床仿真平臺上的LabVIEW界面可以非常快速地采集到伺服電機以及直線電機的位置信息,這樣在每次機械設(shè)備開機之后都可以顯示位移位置為0,主要突出了強增量式編碼器的工作特點.在直線電機上面有3個光電開關(guān)傳感器,這3個光電開關(guān)傳感器分別表示正極限位置、原點的位置、負極限位置.數(shù)控仿真軟件平臺找回原點的主要方式是看這3個關(guān)鍵開關(guān)提示的位置信息,使機械設(shè)備上原點位置運動,并且實現(xiàn)回到原點的操作,操作同企業(yè)中實際數(shù)控系統(tǒng)移動到傳感器的極限位置原理相同.

4.4 在模塊化教學(xué)中的運用

在機電數(shù)控教學(xué)的過程當中,教師需要根據(jù)實際情況將教學(xué)內(nèi)容劃分成多個模塊,然后制定明確的目標,有效地組織學(xué)生對各項內(nèi)容進行學(xué)習(xí).在教學(xué)的過程當中,使用數(shù)控仿真軟件對教學(xué)內(nèi)容進行模塊化教學(xué),這樣就可以使學(xué)生能夠更好地掌握數(shù)控機床的操作技能.老師可以使用數(shù)控仿真軟件來完成網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的建設(shè),并且還可以通過這種情況很好地了解到學(xué)生對專業(yè)內(nèi)容的掌握程度,可以及時地對學(xué)生進行指導(dǎo),使學(xué)生的實際操作能力能夠得到很好的提升.

4.5 靈活使用仿真軟件,增強學(xué)生的認知,提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興致

在機電數(shù)控教學(xué)的過程中,傳統(tǒng)的數(shù)控教學(xué)知識只是黑板上進行傳授,但是機電數(shù)控教學(xué)是一項非常復(fù)雜的任務(wù),傳統(tǒng)教學(xué)很容易使學(xué)生覺得教學(xué)很無趣,當老師使用數(shù)控加工仿真軟件進行教學(xué)之后,學(xué)生編寫的程序就可以直觀地顯示在數(shù)控仿真教學(xué)軟件上,并且還可將程序中可能存在的問題顯示出來,機械數(shù)控設(shè)備在生產(chǎn)的過程中,數(shù)控仿真軟件操作面板的應(yīng)用與相關(guān)零件的生產(chǎn)流程同現(xiàn)實企業(yè)機械設(shè)備的操作流程一樣,這樣學(xué)生就能更好地了解到企業(yè)數(shù)控機場的真實情況,全面掌握數(shù)控機床工作的整個流程,這樣有利于學(xué)生更好地理解學(xué)習(xí)到的知識.

5 結(jié)語

綜上所述,數(shù)控仿真軟件在使用的過程中具有一定的直觀性,能夠有效地幫助學(xué)生更好地掌握學(xué)習(xí)的知識,對機電專業(yè)教學(xué)具有一定的推廣意義.使用數(shù)控仿真軟件教學(xué)只是可以為學(xué)生提供最基本的學(xué)習(xí)技巧以及訓(xùn)練過程,并不能真的將仿真教學(xué)應(yīng)用到實際的工作當中,所以教師在教學(xué)的過程中應(yīng)該將教學(xué)的內(nèi)容進行細化,合理規(guī)劃教學(xué)過程中的難點以及重點,結(jié)合實際案例,使學(xué)生能夠更快、更好地掌握所學(xué)到的知識,并且將其更好地應(yīng)用到實際工作過程中.

[1]宋新華,薛海華,宋斌.數(shù)控仿真軟件在數(shù)控教學(xué)中的應(yīng)用:以車削零件加工為例[J].價值工程,2015(22):147-148.

[2]馬永麗.淺談數(shù)控仿真軟件在數(shù)控教學(xué)中的使用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報,2013(14):161.

[3]劉士杰.數(shù)控仿真軟件在機電一體化專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用[J].赤峰學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版),2013(11):35-36.

Application of the numerical control simulation software in electromechanical numerical control teaching

Liu Hezhao1, Zhang Jing2
(1.Tianjin Electromechanical Vocational College, Tianjin 300350, China; 2.Tianjin Vocational Institute, Tianjin 300410, China)

In the process of electromechanical numerical control teaching, there is a shortage of teaching hardware equipment. In the course of practice training, students need to wait in line to carry on the equipment operation, which brings great difficulty to the teaching of electromechanical teaching, and is not conducive to the cultivation of professional talents. This paper discusses the application of numerical control simulation software in electromechanical numerical control teaching, and can effectively solve the above problems, but also can give full play to the superiority of electromechanical numerical control teaching, while providing convenience for teachers to teach, but also can effectively enhance the practical ability of students, to cultivate students' innovation consciousness, so as to improve the level of numerical control teaching.

mechanical manufacturing technology; numerical control simulation software; electromechanical numerical control teaching

劉赫釗(1992- ),男,河北滄州人,助教,學(xué)士;研究方向:產(chǎn)學(xué)結(jié)合數(shù)控加工實訓(xùn)教學(xué).