數(shù)控仿真軟件在教學(xué)中的應(yīng)用

馬勇俠

摘要：數(shù)控仿真系統(tǒng)就是學(xué)生通過在電腦上利用軟件進(jìn)行編程和建模，將加工過程用二維圖形或三維圖形以動態(tài)形式演示出來的軟件，使在傳統(tǒng)數(shù)控教學(xué)中，需要在數(shù)控實(shí)驗(yàn)室或?qū)嵙?xí)工廠才能完成的大部分教學(xué)演示功能在計算機(jī)虛擬軟件環(huán)境中就能實(shí)現(xiàn)，使數(shù)控教學(xué)模式變得更加靈活、方便。

關(guān)鍵詞：數(shù)控仿真系統(tǒng)；數(shù)控教學(xué)；實(shí)訓(xùn)

隨著計算機(jī)技術(shù)、自動化及智能技術(shù)在制造業(yè)中的廣泛應(yīng)用，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展成為制造工業(yè)現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)，在新技術(shù)急劇發(fā)展，大規(guī)模數(shù)控人才的需求下，我們學(xué)校也積極響應(yīng)開辦數(shù)控技術(shù)專業(yè)，用以培養(yǎng)更多的數(shù)控人才。與此同時，伴隨而來的是數(shù)控設(shè)備昂貴與資金短缺的矛盾日益凸顯。昂貴的數(shù)控設(shè)備費(fèi)用和學(xué)校短缺的資金制約了各個學(xué)校數(shù)控人才的培養(yǎng)，數(shù)控加工仿真軟件的出現(xiàn)緩解了這個矛盾。

一、數(shù)控仿真系統(tǒng)介紹

數(shù)控仿真系統(tǒng)就是學(xué)生通過在電腦上利用軟件進(jìn)行編程和建模，將加工過程用二維圖形或三維圖形以動態(tài)形式演示出來的軟件，使在傳統(tǒng)數(shù)控教學(xué)中，需要在數(shù)控實(shí)驗(yàn)室或?qū)嵙?xí)工廠才能完成的大部分教學(xué)演示功能在計算機(jī)虛擬軟件環(huán)境中就能實(shí)現(xiàn)，使數(shù)控教學(xué)模式變得更加靈活、方便。全面的仿真數(shù)控加工的過程，包括機(jī)床設(shè)定、定義毛坯、刀具準(zhǔn)備、G代碼處理、面板操作等，操作的安全性很高，不會因?yàn)閷W(xué)生的錯誤操作而造成人身傷害，更不會損壞機(jī)床；不需要原材料，投入資金少，占地小，不會造成資源的浪費(fèi)；利用網(wǎng)絡(luò)可以搭建交流平臺，為師生提供良好的交互空間等。有虛擬現(xiàn)實(shí)型的，能夠虛擬仿真出類似于真實(shí)三維數(shù)控加工環(huán)境。這類軟件有上海宇龍的數(shù)控加工仿真系統(tǒng)，南京斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件（SSCNC），北京斐克科技有限公司的VNUC系統(tǒng)等等。

二、數(shù)控仿真軟件在教學(xué)中的作用

與傳統(tǒng)的教學(xué)模式相比，仿真教學(xué)對教學(xué)效果的提高起到了積極的影響，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

1、彌補(bǔ)設(shè)備不足，節(jié)約教學(xué)成本。利用數(shù)控仿真軟件可以彌補(bǔ)數(shù)控設(shè)備不足，充分利用現(xiàn)有資源，為學(xué)校節(jié)約大量的教學(xué)經(jīng)費(fèi)和設(shè)備投資費(fèi)用數(shù)控的機(jī)床的種類繁多，價格昂貴。如果學(xué)生實(shí)訓(xùn)以數(shù)控機(jī)床來完成的話，投入大，成本高。數(shù)控機(jī)床教學(xué)與實(shí)習(xí)不比鉗工或電工實(shí)習(xí) ，他的設(shè)備投入量是很大的，如果要使每個學(xué)生有充足的實(shí)習(xí)時間，可能要投入上百萬甚至上千萬， 這對一般的職業(yè)院校財力顯然是難以承受的。仿真軟件的使用，不僅可以解決設(shè)備不足的問題，還增加了學(xué)生的實(shí)訓(xùn)時間和動手機(jī)會，從而減少在數(shù)控設(shè)備上的資金投入，提高了學(xué)生對數(shù)控機(jī)床和加工的熟練程度，同時也減少了工件材料和能源的消耗，節(jié)約了教學(xué)成本。

2、利用數(shù)控仿真軟件能有效的結(jié)合理論學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)同步教學(xué)。和其它專業(yè)課一樣，數(shù)控課程也是非常抽象的學(xué)科，它注重的是實(shí)踐性。學(xué)生很多，加上職業(yè)學(xué)校的學(xué)生基礎(chǔ)素質(zhì)較差，并且好動，教師只有一個，在機(jī)床上授課是不太可能。更何況初學(xué)時學(xué)生對數(shù)控機(jī)床的操作和編程指令不熟悉，在實(shí)際機(jī)床操作時，難免會出現(xiàn)誤操作甚至?xí)惺鹿?。比如對刀過程，其實(shí)是很容易的事情，但如果用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，僅在課堂上紙上談兵，大多數(shù)學(xué)生將難以理解，但如果利用仿真軟件一邊演示一邊教學(xué)，通過車刀對工件的仿真切削，學(xué)生就很容易理解。數(shù)控仿真軟件以其和實(shí)際機(jī)床相同的用戶界面和可操作性，很大程度上激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。采用數(shù)控仿真軟件，可以有效的檢驗(yàn)學(xué)生所編制的程序和選擇的加工路線是否得到優(yōu)化；裝夾和定位方式以及工藝安排是否合理；選擇的刀具和刀具補(bǔ)償是否正確。同時，還可以通過測量，對所加工的工件進(jìn)行尺寸測量等。

3、驗(yàn)證程序編制的正確性，減少實(shí)際操作中出錯的機(jī)會。在實(shí)際機(jī)床操作時，程序的校驗(yàn)都是通過圖形模擬功能來完成校驗(yàn)，這樣機(jī)床的占用時間較長，圖形模擬也只能看到零件大概輪廓，對程序中的一些錯誤診斷不出。學(xué)生可以在實(shí)際操作機(jī)床前，利用數(shù)控仿真系統(tǒng)輸入程序，觀察零件的加工過程，檢查程序編制是否正確。從而較快的提高訓(xùn)練成績，激發(fā)學(xué)習(xí)的信心，一定程度上培養(yǎng)刻苦鉆研和創(chuàng)新精神，形成好學(xué)氛圍。

4、拓寬學(xué)生的知識面。學(xué)校購買的機(jī)床大多數(shù)是FANUC系統(tǒng)，也有少數(shù)學(xué)校購買的是華中系統(tǒng)，但企業(yè)使用的西門子系統(tǒng)、廣州數(shù)控等系統(tǒng)比較多。為了使學(xué)生在畢業(yè)后有更多的就業(yè)選擇，在進(jìn)行仿真教學(xué)時可以不僅僅練習(xí)FANUC系統(tǒng)編程、加工，還應(yīng)拓展數(shù)控系統(tǒng)的學(xué)習(xí)。利用仿真軟件學(xué)習(xí)其他企業(yè)常用的數(shù)控系統(tǒng)的編程和操作，使學(xué)生了解并掌握不同系統(tǒng)、不同數(shù)控機(jī)床編程與操作方法。提高學(xué)生對不同系統(tǒng)、不同操作面板的編程與操作的適應(yīng)能力，拓展學(xué)生知識面。

5、提高理論教學(xué)效果，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。如果將數(shù)控仿真軟件引入理論教學(xué)，可以在課堂上將學(xué)生編寫的程序逼真地演示出來，可以及時發(fā)現(xiàn)程序中存在的問題，對指令的理解更加容易，學(xué)生可以在教室中看到和實(shí)際加工基本相同的加工過程，學(xué)生更容易理解數(shù)控加工操作及加工過程。這不但有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高數(shù)控理論教學(xué)效果，更有助于學(xué)生編程能力的提高，也為以后的實(shí)際操作奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)。 事實(shí)證明，數(shù)控仿真教學(xué)是一種節(jié)約成本，安全有效的教學(xué)模式和教學(xué)途徑與此同時，而數(shù)控仿真系統(tǒng)以它靈活、安全、易實(shí)施的優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用于現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)教學(xué)中。

總之，隨著仿真軟件的較快發(fā)展，有的與實(shí)際加工已相差很小，具有較高的仿真模擬效果。但是兩者之間始終還有差距存在，采用數(shù)控仿真軟件進(jìn)行模擬加工時，學(xué)生也無法切身體驗(yàn)到在實(shí)際加工中安全生產(chǎn)的重要性。二者不能混為一談相互替代，只有在教學(xué)中科學(xué)、合理、有效的利用仿真軟件才能為教學(xué)服務(wù)。并在教學(xué)過程中積極思考其在應(yīng)用中產(chǎn)生的問題，主動應(yīng)對措施，并將仿真訓(xùn)練與實(shí)踐操作訓(xùn)練有機(jī)結(jié)合，就一定能發(fā)揮仿真教學(xué)的最佳效果，收到了事半功倍的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]王貴明主編 《數(shù)控實(shí)用技術(shù)》 北京 機(jī)械工業(yè)出版社，2001

[2]《數(shù)控系統(tǒng)及仿真技術(shù)》，畢俊喜，機(jī)械工業(yè)出版社，2013.6.1.