VNUC仿真軟件在數(shù)控教學中的應用

于晨斯 江文清

摘要：本文介紹了VNUC 數(shù)控虛擬仿真軟件功能及特點以及在數(shù)控教學中引入VNUC數(shù)控加工仿真軟件作為輔助教學工具的優(yōu)點。并根據(jù)典型的實例仿真加工簡要介紹了仿真加工在教學中使用的方法。

關鍵詞：數(shù)控仿真；VNUC；教學輔助軟件

數(shù)控技術是用數(shù)字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術。其技術涉及多個領域：(1)機械制造技術；(2)信息處理、加工、傳輸技術；(3)自動控制技術；(4)伺服驅動技術；(5)傳感器技術；(6)軟件技術等。隨著數(shù)控技術在社會生產(chǎn)中的廣泛應用，企業(yè)對數(shù)控專業(yè)畢業(yè)生需求不斷增大，越來越多的院校開辦了數(shù)控專業(yè)，學生人數(shù)也不斷增加。與此同時也為教學帶來了許多困難。數(shù)控設備昂貴，加工成本高，危險性大，指導不便等諸多因素制約了數(shù)控教學特別是操作教學的開展。加工操作又是數(shù)控教學的核心，學生獨立操作的時間和效率受到影響就意味著教學質量的下滑。教學中引入數(shù)控加工仿真系統(tǒng)VNUC解決了這個難題。通過仿真加工完成了許多本應在機床上操作完成的教學任務。

一、VNUC數(shù)控仿真軟件的介紹

VNUC 是一款基于虛擬現(xiàn)實技術的數(shù)控加工技術教學軟件。北京斐克公司結合機床廠家實際加工制造經(jīng)驗與院校教學訓練一體開發(fā)設計了這種機床控制虛擬仿真軟件，通過計算機的編程和建模，將加工過程用三維圖形或者二維圖形的方式演示出來。

VNUC包含了常見型號的數(shù)控機床，如臥式數(shù)控車床、3軸立式數(shù)控銑床和3軸立式數(shù)控加工中心。該軟件更包含了種類繁多的主流數(shù)控系統(tǒng)，如FANUC、GSK、華中HNC、KND和SIEMENS等系統(tǒng)。系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一管理的刀具材料、特性參數(shù)庫, 含數(shù)百種不同材料、類型和形狀的車刀、銑刀, 同時還支持用戶自定義刀具及相關特性參數(shù)。數(shù)控車床上的圓柱狀毛坯可以是實心棒料和空心套筒兩種，銑床或加工中心的毛坯是可以自行定義大小尺寸的長方體毛坯。不論車床還是銑床其毛坯材料的種類十分豐富，操作者可以根據(jù)實際情況來選擇使用。

二、VNUC數(shù)控仿真軟件教學中的應用

數(shù)控機床仿真加工是數(shù)控加工技術課程的輔助教學手段，能充分利用現(xiàn)有資源節(jié)省時間降低風險，最大限度為學生提供動手實踐機會，將課本上所學數(shù)控加工知識通過仿真加工模擬完成。數(shù)控仿真也可以成為一門獨立課程作為數(shù)控專業(yè)課程，通過不同類型典型零件的模擬加工彌補實踐操作中的種種不足。因此VNUC數(shù)控仿真軟件在數(shù)控教學中發(fā)揮著重要的作用。

1） 仿真教學生動活潑，脫離了單純的課本程序與方法，通過情境教學讓學生身臨其境感受加工流程。提高了學生學習的主動性、調動學生學習的積極性，促進學生的開放性、創(chuàng)新性，大膽動手實踐。

2） 仿真教學的引入彌補學校數(shù)控設備的不足，可以達到人人想動手人人能動手的教學目的。

3） 數(shù)控仿真軟件結合職業(yè)教育的特點，充分體現(xiàn)理論指導實踐的理念。老師可以隨時指導，隨時停機甚至重新開始。學生通過邊學邊練在每個細節(jié)中得到充分的鍛煉，對每一道工序可以充分領悟和熟練。

4） 數(shù)控仿真教學中教師可以根據(jù)實際情況和教學目標引入不同類型的真實實例進行加工教學，甚至可以設計錯誤的環(huán)節(jié)讓學生更透徹的了解實踐中可能出現(xiàn)的問題和危險。

三、VNUC數(shù)控仿真軟件的典型零件加工

下面通過一個車床的典型零件加工來反映數(shù)控仿真加工在教學中的應用（如圖1所示）。在進行仿真加工教學環(huán)節(jié)之前一般會完成工藝以及編程等的基礎課程的學習，通過所學知識在進行加工仿真之前應該進行準備工作，根據(jù)加工需求，進行工藝分析，編織程序生成NC代碼（根據(jù)所輔助課程體系不同，可采用手工編程或利用CAD/CAM軟件自動生成）在預備工作完成之后，利用VNUC進行零件的虛擬加工仿真。仿真加工步驟與實際加工基本相似，教學中可充分利用軟件特點結合實踐達到對學生綜合能力的鍛煉。

四、圖1

步驟1：機床、數(shù)控系統(tǒng)的選擇（本實例選擇大連機床廠臥式車床，華中世紀星數(shù)控系統(tǒng)）。

步驟2：設置毛坯，根據(jù)加工零件的需要設置毛坯大小并且選擇毛坯的材料。（這里取代實踐加工中毛坯的選擇，選擇材料45# 鋼，Φ30×110棒料）。

步驟3：開起數(shù)控系統(tǒng)，回零定義機床坐標原點。（與實際加工中開啟數(shù)控機床順序一致，啟動數(shù)控系統(tǒng)，設置機床原點）。

步驟4：通過VNUC毛坯裝夾面板選擇適當?shù)膴A具與裝夾方案（這里取代實踐加工中的裝夾步驟，本工件選擇三爪卡盤）。

步驟5：切削刀具的選擇，根據(jù)零件的加工工藝，程序中定義刀具編號選擇所需的刀具并且定義好刀具的類型，長度，角度，補償?shù)雀鱾€參數(shù)。（這里與實際中選擇刀具原理一致，本實例選擇外圓車刀、外槽刀并設置刀具參數(shù)）。

步驟6： 進行對刀操作。對好所需加工刀具（無論車床銑床對刀方式步驟與實際操作一致）。

步驟7：加載NC代碼（等同在實際數(shù)控系統(tǒng)中錄入程序）。

步驟8：進行自動加工完成零件的仿真過程。（相當于實際加工中按循環(huán)啟動加工零件，這里仿真系統(tǒng)可調節(jié)觀看速度大大縮短實際加工時間）

步驟9：在上述工作完成之后，觀察加工過程是否有異常現(xiàn)象，如過切、欠切、超程等，根據(jù)反饋進行即使調整。并且通過仿真加工驗證工藝流程、程序、操作過程的正確與否。

在教學過程中，教師可利用計算機網(wǎng)絡教學的優(yōu)勢，通過教師機演示幫助學生完成這個工作過程，可以做到每個細節(jié)的精益求精。對加工中的重點難點可反復演示大大縮短了教學過程。通過軟件自帶錄像功能錄制過程達到鞏固教學效果反復溫習的目的，同時也能增強學生積極性，滿足他們求知的成就感。

五、結語

隨著數(shù)控專業(yè)不斷發(fā)展，教學手段不斷完善VNUC數(shù)控仿真軟件在廣大院校中普及開來。數(shù)控仿真技術引入教學大大緩解了設備不足與學生動手能力培養(yǎng)的矛盾，提升了教學效果。在未來數(shù)控教學的探索與發(fā)展中還將發(fā)揮更大的作用。

參考文獻

[1]楊靜云。數(shù)控加工技術。高等教育出版社.2010

[2]蔚 剛，張秀芬。VNUC數(shù)控加工仿真方法及其教學應用研究。內江科技2010年第7期

[3]于杰。 數(shù)控加工工藝與編程。國防工業(yè)出版社, 2009

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文