數控技術練兵場

【摘要】數控技術作為現代制造技術的基礎，其作用越來越廣泛。隨著數控機床廣泛應用于生產加工領域，數控技術人才的培養引起各職業院校的重視。本文結合黃石職業技術學院構建計算機數控仿真實訓室的實踐，介紹了構建的主要原則、方案及特點，并提出了使用計算機數控實訓室的幾點看法。

【關鍵詞】計算機數控仿真實訓室；建設；方案；特點及應用

隨著經濟的高速發展和現代制造業的巨大進步，現代數控機床廣泛應用于各生產加工領域，社會急需大量熟練的數控操作工人。為適應社會的發展，滿足數控專業學生實訓的需要，很多學校正在籌建或擴建數控實訓室。

由于受資金限制，各學校大多經費有限，不大可能投人巨資配備大量的數控車床供學生實訓之用，因此數控機床的數量與學生數量相比，相差很大，直接影響實訓效果。所以學校在采購少量數控機床之后，再建設計算機數控仿真實訓室不失為一種好辦法。構建計算機數控仿真實訓室的目的是為了充分利用現代計算機軟、硬件技術，輔助學生進行數控機床實習，提高實訓質量，使學生更好地掌握和提高數控加工技術。

為了達到這個目的，首先要求構建的數控仿真實訓室能夠逼真地反映各種真實數控機床的界面，逼真地模擬真實機床的加工過程，學生通過模擬實訓，能夠較快地熟悉真實機床的操作控制面板，熟練掌握基本的操作，為今后盡快適應生產實際打下良好的基礎。其次，可以準確地驗證學生手動編寫或自動生成的NC代碼程序，顯示加工效果，使學生充分理解各編程指令的功能、作用，全面掌握編程方法和編程技巧。

一、計算機數控仿真實訓室硬件構造

我們建議一個計算機數控仿真實驗室配備50臺左右的計算機，這樣可以基本滿足人手一機的需求，大大提高學生的動手能力。

1.硬件系統

（1）品牌或兼容計算機50臺左右（內存不低于512M，推薦使用獨立顯卡）；

（2）服務器一臺（用于運行軟件加密狗及教師演示）；

（3）足夠端口的交換機；

（4）雙絞線若干、水晶頭若干。

2.軟件系統

（1）操作系統：中文windows XP操作系統專業版；

（2）多媒體教學軟件：極域電子教室V4.0；

（3）數控仿真及自動編程系統軟件：宇龍數控加工仿真系統V4.8；CAXA數控車2008；CAXA制造工程師2008；Master CAM 9.1；Auto CAD 2004。

3.網絡配置

（1）網絡拓樸結構：星形拓樸結構；

（2）網絡協議：TCP/IP協議；

（3）網絡類型：windows對等局域網。

二、數控仿真軟件的應用

構建計算機數控仿真實訓室的關鍵是使用數控仿真系統。目前，不少軟件公司為了適應市場的需要，相繼開發出許多優秀的商品化數控仿真系統軟件。這類軟件的價格相對來說，也不太昂貴。目前購買一套國產50節點的仿真軟件一般只有幾萬元，僅相當于一臺數控機床的幾分之一甚至幾十分之一。此外使用數控加工仿真系統還可以提高實訓安全性：有了仿真系統，可先在上面進行編程和操作訓練，并檢驗程序的正確性之后，再去操作實際機床，由此可大大降低操作事故的發生。

我們選用了上海宇龍軟件工程有限公司開發的“數控加工仿真系統V4.8”，這個軟件可以在計算機上真實地顯示數控機床的操作面板、逼真地模擬數控機床的加工動作，顯示加工效果，完全能夠滿足學生學習、實習訓練的需要。

1.數控系統的仿真

這個仿真功能可以幫助學生熟悉數控系統的內容，掌握各個按鍵的作用和各種編輯指令的輸入，各個界面切換的方法，用戶坐標系的建立等功能。數控仿真軟件模擬出來的系統跟實際機床完全一致，使用好了數控仿真軟件后，實際機床可以迅速上手。

2.操作面板的仿真

這個功能可以幫助學生熟悉培訓機床的操作面板，記住各個按鈕的位置以及機床的操作。包括機床指令，機床模式的改變，單步，跳步等調試程序功能。

3.零件加工的仿真

通過前面2個面板的仿真，學生可以在交互的方式下，仿真零件的加工過程包括：建立零件毛坯，零件的裝夾，零件的找正，刀具的定義，用戶坐標系的建立輸入程序，調試程序。自動完成零件的加工和零件尺寸的測量過程。

數控仿真軟件的應用，不僅緩解了數控設備數量不足的難題，而且結合數控仿真軟件，我們通過培訓課程，學時等方便的改進，還大幅提高了數控培訓的效果。由于數控仿真軟件在數控系統面板和機床操作面板上與機床實際操作完全一致，支持常用的數控指令，一臺計算機就是一臺數控機床，在一個50人的標準計算機機房內，學生可以人手一機使用仿真系統。通過實踐效果的反饋，經過仿真訓練的學生在實際機床上，上手速度快，機床的實際利用率比以前得到了較大的提高。

三、CAD/CAM軟件的應用

目前采用CAD/CAM一體化集成形式的軟件已成為數控加工自動編程系統的主流，目前，應用較廣泛的CAD/CAM軟件主要有UG、Pro/Engineer、Master CAM、CAXA制造工程師等。我們在構建計算機數控仿真實訓室的時候采用了北航海爾軟件公司的CAXA制造工程師軟件。在實訓教學過程中我們有如下應用：

1.自動編程，設置工藝參數，定義零件加工工藝

自動編程是數控編程領域一個重要的組成部分，應用計算機輔助制造軟件進行數控加工自動編程，然后經過后置處理轉換成NC程序代碼。我們只需要利用CAXA系統中的CAD繪圖建模功能繪制生成三維零件模型，再選擇合適的加工工藝方法，安排零件的加工工序，確定粗加工、半精加工、精加工所對應的不同加工表面的刀具、切削用量、進退刀路徑、主軸轉速等參數后，該系統便自動計算出機加工余量，并動態顯示出和粗加工、半精加工、精加工所對應的不同加工表面的刀位軌跡和機床代碼，省去了人為編制NC程序的煩惱。

這一過程將數控編程、制造工藝、刀具、數控機床、數控加工等課程有機地結合起來，使學生覺得以前所學的知識不再孤立、枯燥，在數控技術課程中達到了融匯貫通，并在計算機上變得生動、形象起來，鞏固了學生的加工工藝方面的知識，強化了利用CAXA系統數控教學的效果。

2.利用CAXA系統，對計算機計算的刀具軌跡進行模擬仿真

CAXA特有的模擬仿真功能，可以進行三維真實感動態仿真加工，每個學生都有模擬加工的機會，省時間、省材料、省設備投入，在仿真過程中，刀具沿著所定義的加工軌跡進行動態加工，學生可以直觀地掌握數控加工的過程，判斷刀具軌跡的連續性、合理性，是否存在刀具干涉、空走刀撞刀等情況，刀位計算機是否正確，加深了學生對加工工藝的理解和對刀具軌跡的認識。學生可以發揮自己的創造性和綜合能力，對不滿意的加工結果重新進行零件建模或重新定義刀位軌跡，實現虛擬設計與虛擬加工。

3.將刀具軌跡轉換成數控加工程序，并可傳送至數控加工仿真系統或數控機床進行加工

前面所做的工作均是刀具運動的軌跡，學生還很難將NC程序和實際的加工聯系起來。因此我們可以將生成的代碼導入數控加工仿真系統中進行模擬加工，或者在條件允許的情況下，讓學生將零件的NC程序通過數據接口傳至數控機床，控制機床進行加工，使學生對數控加工有更進一步的認識。

通過建設計算機數控仿真實訓室，我們可以根本解決實訓機床不夠用的問題，并且投入少、消耗低、安全性高。在教學過程中，我們可以從操作到編程立體化的培訓學生，使學生對數控加工這個領域有了更深刻的了解，也有利于學校對這門學科的開展。但這種方法只適合于那些資金相對緊張的學校采用，畢竟仿真操作與實際操作在細節上存在一定的差異，因此，仿真實訓只能在一定程度上輔助學生掌握基本的操作，而不能以虛擬的實訓完全代替真實的訓練，有條件的學校學校必須配置必要的數控機床，必須有數控實習車間，讓學生實際操作，理論實踐相結合，才能收到應有的效果。

參考文獻

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[3]周志強.數控加工實訓[M].電于工業出版社，2006.