淺談數(shù)控仿真軟件在教學(xué)中的應(yīng)用

隨著工業(yè)自動化生產(chǎn)的發(fā)展，社會出現(xiàn)了對數(shù)控機床操作人員的大量需求。越來越多的職業(yè)學(xué)校紛紛開辦數(shù)控技術(shù)專業(yè)，并不斷擴大招生規(guī)模。與此同時，由于數(shù)控設(shè)備的高昂造價，普通機床實訓(xùn)時所采取的一人一機實際動手操作的教學(xué)模式由于資金的問題，已經(jīng)難以被大多數(shù)學(xué)校所接受。在實際教學(xué)過程中，很多學(xué)校采用數(shù)控仿真軟件來模擬操作過程。在實踐中，筆者發(fā)現(xiàn)，數(shù)控加工仿真軟件能在數(shù)控教學(xué)中顯示出橋梁作用，既能緩解教學(xué)實訓(xùn)與資金短缺的矛盾，使理論和實踐有效銜接，又能提高學(xué)生的感官認(rèn)識，刺激其學(xué)習(xí)的主動性和自覺性，增加學(xué)生的動手機會，提高操作的熟練程度。

一、數(shù)控仿真原件介紹

1.仿真功能

具有主流品牌數(shù)控機床的機床操作面板，能夠?qū)崿F(xiàn)毛坯的選擇、工件裝夾方式的選擇、添加刀具、基準(zhǔn)對刀、換刀、自動加工等機床所具備的操作性能，十分接近于實際的機床操作。

2.刀具管理系統(tǒng)

具有數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一管理的刀具材料、特性參數(shù)庫，能夠支持用戶自定義刀具及其相關(guān)特性參數(shù)。

3.檢測功能

手動、自動、加工等模式下的實時碰搜檢測，包括刀具與夾具、壓板，機床等碰撞，也包括機床行程越界及主軸不轉(zhuǎn)時刀具與工件的碰撞。出錯時會有報警或提示，從而防止誤操作的發(fā)生。

4.完善的圖形和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口

三維銑削CAD功能，包括交互設(shè)計、用鼠標(biāo)繪圖和曲線建模、支持輪廓以及凹腔和鉆削加工過程，并且可以將其它軟件生成的NC程序帶入進(jìn)行仿真加工。

二、仿真軟件在教學(xué)中的作用

1.培訓(xùn)成本降低

由于仿真軟件提供了強大的三維仿真效果及較為完整的加工操作頁面，所以絕大部分的實習(xí)內(nèi)容可以在仿真系統(tǒng)中實現(xiàn)，在一定程度上降低了在設(shè)備上的投入，減少了材料、資源的消耗，有利于教學(xué)成本的控制。

2.安全性高

利用仿真軟件進(jìn)行機床的模擬操作，沒有與工件的和設(shè)備的實際接觸，不會出現(xiàn)人員和設(shè)備的損傷。這使學(xué)生在接觸編程操作之初能夠減輕怕出錯的心理負(fù)擔(dān)，敢于進(jìn)行操作。

3.便于學(xué)生自查

在仿真軟件中加入檢測功能，操作中出現(xiàn)的誤操作、編程錯誤等問題能夠在實習(xí)之初就顯現(xiàn)出來，便于學(xué)生根據(jù)實習(xí)指導(dǎo)教材進(jìn)行自查排錯，降低了實習(xí)指導(dǎo)教師的工作強度，提高了授課效率。

三、仿真軟件在教學(xué)使用中需要注意的問題

仿真軟件盡管具備了較高的模擬能力，能夠?qū)崿F(xiàn)下料、裝夾、對刀、編程、三維仿真這一系列加工流程的虛擬操作，但和實際加工仍然存在很大的差別。根據(jù)實習(xí)指導(dǎo)的實際經(jīng)驗，筆者認(rèn)為，在仿真軟件的應(yīng)用上需要注意以下幾點:

1.仿真時的操作要求

在仿真軟件上進(jìn)行操作，刀具不會出現(xiàn)磨損的情況，表面加工質(zhì)量穩(wěn)定，導(dǎo)致學(xué)生在仿真時出于效率的需要，隨意指定切削用量，養(yǎng)成習(xí)慣后引起在實際操作中容易出現(xiàn)事故，造成人身和設(shè)備損壞。因此，在仿真中要求學(xué)生嚴(yán)格按照手冊所給參數(shù)，制訂工藝后按工藝要求進(jìn)行操作。

2.仿真與實際操作的時間比應(yīng)合理

仿真主要是為了保證在實習(xí)開始階段能夠盡快熟練掌握機床面板的操作和程序的編制，為上機床實際操作做好準(zhǔn)備，但不能占據(jù)大部分實習(xí)時間和精力。如前文所說，軟件仿真和實際操作是存在一定差距的。根據(jù)教學(xué)中實踐觀察，筆者發(fā)現(xiàn)，一個零件的仿真和實際操作的時間比放在1:2的比例上較為合適。當(dāng)然，也可以根據(jù)實習(xí)的具體條件盡量增加實際操作的時間。

3.仿真軟件與設(shè)備存在差異

盡管目前每款仿真軟件都包括大部分主流系統(tǒng)的仿真功能，但是和教學(xué)中的實際設(shè)備還是存在一定的差異，有些同系列的設(shè)備也存在不同之處。所以，在教學(xué)之處，應(yīng)根據(jù)各自系統(tǒng)的情況對學(xué)生進(jìn)行介紹。如果仿真和實際設(shè)備具有不共通的操作方法，需要提前明確指出區(qū)別，并給出實際設(shè)備的操作介紹，防止在實操時出現(xiàn)失誤。

4.注重鍛煉學(xué)生的手動編程能力

隨著計算機輔助制造軟件的推廣，在計算機中完成造型以后，可以通過軟件所提供的典型結(jié)構(gòu)加工指令來生成加工指令，然后利用機床數(shù)據(jù)接口導(dǎo)入機床完成加工。同樣，生成的指令也可以導(dǎo)入仿真軟件進(jìn)行模擬，簡化了編程的時間，提高了效率。但是，這種方法在實訓(xùn)中并不可取。由于是實習(xí)，給出的零件圖形并不復(fù)雜，而輔助制造軟件沒有循環(huán)的功能，所生成的NC代碼一般較長，不利于檢查，同時也減少了學(xué)生對較為復(fù)雜程序編寫的思維能力訓(xùn)練，包括機床所提供的一些簡化編程指令和宏指令的應(yīng)用。所以，在實習(xí)中還是應(yīng)該提倡進(jìn)行手動編寫加工程序。

(作者單位:河南省黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院)