計算機仿真技術(shù)在數(shù)控專業(yè)教學(xué)的應(yīng)用

崔林

【摘要】隨著計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)字仿真技術(shù)在各領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用。在現(xiàn)代職業(yè)院校數(shù)控加工專業(yè)中計算機仿真加工起到重要教學(xué)輔助作用。本文結(jié)合我院使用的計算機仿真軟件——上海宇龍仿真軟件在數(shù)控專業(yè)教學(xué)中的作用淺析仿真技術(shù)在數(shù)控教學(xué)中的一些應(yīng)用特點、實踐做法和應(yīng)用應(yīng)該注意的問題。

【關(guān)鍵詞】計算機仿真軟件 數(shù)控專業(yè)教 學(xué)數(shù)控加工

【中圖分類號】TG659 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）04-0300-01

一、引言

計算機模擬仿真就是應(yīng)用計算機技術(shù)及其仿真軟件對數(shù)控機床整個操作加工過程進行模仿操作的一門新技術(shù)，上海宇龍數(shù)控仿真軟件是源自美國基于虛擬現(xiàn)實加工技術(shù)的仿真軟件，在高職實訓(xùn)教學(xué)中廣泛應(yīng)用?？梢詫崿F(xiàn)對數(shù)控銑和數(shù)控車加工全過程的仿真，其中包括毛坯定義與夾具，刀具定義與選用，零件基準(zhǔn)測量和設(shè)置，數(shù)控程序輸入、編輯和調(diào)試，加工仿真以及各種錯誤加檢測功能。

二、宇龍仿真軟件在數(shù)控專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用特點

1.創(chuàng)建運行環(huán)境，通過宇龍數(shù)控仿真軟件網(wǎng)絡(luò)版組建由40臺計算機構(gòu)成的仿真教室。學(xué)生可以先通過仿真軟件熟悉數(shù)控機床操作面板，以及各種數(shù)控操作系統(tǒng)。學(xué)生開始基本不具備相應(yīng)知識基礎(chǔ)，在利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)后，可以徹底打破空間的限制利用計算機來虛擬動畫技術(shù)模擬實際的加工過程，學(xué)生可以在虛擬數(shù)控系統(tǒng)中放心驗證程序，如果直接到通過反復(fù)練習(xí)，全面提高學(xué)生的編程能力，對于初學(xué)者來說沒有任何加工經(jīng)驗，如果直接到數(shù)控機床上進行實操學(xué)習(xí)，易出現(xiàn)由于考慮不周全，安全意識淡漠而出現(xiàn)打刀，撞機等現(xiàn)象，甚至對機床和操作者造成傷害。通過先仿真校驗再實際加工的教學(xué)方式也可以減少了零件的廢品率。

同時，數(shù)控仿真軟件能夠引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。職業(yè)院校的學(xué)生的知識水平較低，而數(shù)控專業(yè)教學(xué)理論知識比較抽象，學(xué)生易感到枯燥、乏味，應(yīng)用數(shù)控仿真軟件，使很多知識更生動和直觀，例如對刀、程序的輸入與驗證等。應(yīng)用仿真軟件，可以直觀的看到操作過程，學(xué)中做，做中學(xué)。這樣能夠引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。教師還要積極引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。

2.數(shù)控仿真軟件中的數(shù)控機床的系統(tǒng)多，型號多，便于學(xué)生開拓視野，全面學(xué)習(xí)

目前，數(shù)控機床的種類很多，呈現(xiàn)系統(tǒng)多樣化，型號多樣化，并隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，不斷更新，而一般學(xué)校的數(shù)控設(shè)備受教學(xué)成本的限制，機床系統(tǒng)和型號比較單一，而應(yīng)用數(shù)控仿真軟件就能可以彌補這方面缺陷。例如上海宇龍仿真軟件，它擁有多種系統(tǒng)多種廠家生產(chǎn)的多種型號的數(shù)控機床，讓學(xué)生在操作真正的機床前先充分掌握安裝了不同類型數(shù)控系統(tǒng)的機床的加工仿真操作，同時通過仿真演示積累一定的數(shù)控加工實際操作經(jīng)驗，能全面學(xué)習(xí)數(shù)控車、數(shù)控銑及加工中心等多種型號機床的操作知識，使學(xué)生開拓了視野，擴展了知識面。通過嚴(yán)格的學(xué)習(xí)、指導(dǎo)與訓(xùn)練，學(xué)生理論知識與操作技能，通過反復(fù)練習(xí)均會得到全面的發(fā)展與提高，學(xué)生畢業(yè)時分配到不同的生產(chǎn)企業(yè)，能很快適應(yīng)企業(yè)的不同數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控機床的編程及操作

3.計算機虛擬仿真技術(shù)節(jié)約了教育成本實現(xiàn)低耗、高效與環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展。

實訓(xùn)教學(xué)應(yīng)用數(shù)控加工仿真軟件可降低教學(xué)成本，實訓(xùn)教學(xué)應(yīng)用數(shù)控仿真軟件，可以減少上機床操作時間。將編程及驗證程序的操作由數(shù)控仿真仿真軟件完成。首先可以安排學(xué)生根據(jù)圖紙的要求，編制零件加工程序，并使用數(shù)控仿真軟件進行模擬加工，驗證程序的正確性，并及時修改，然后將修改后的正確程序輸入機床，進行零件加工，這樣可以大大減少占用機床時間，降低實訓(xùn)的消耗，從而降低教學(xué)成本。

4.教師輕松教學(xué)，教學(xué)效果明顯改善

數(shù)控教學(xué)中應(yīng)用數(shù)控仿真軟件，學(xué)生不僅在學(xué)校有了更多的練習(xí)時間，還可以自己下載數(shù)控仿真軟件，放學(xué)后，隨時練習(xí)。學(xué)習(xí)過程中，遇到問題，可以先獨立思考，也可以和同學(xué)探討，還可以帶入學(xué)校，向老師請教。以往實操示范操作時，一名教師示范操作并講解，20-40名學(xué)生聽課，實操現(xiàn)場噪音比較大，聽課人多，影響授課效果，如果分組演示教學(xué)，教師就得重復(fù)講解幾遍，工作勞動強度增大。應(yīng)用數(shù)控仿真軟件，教師可以將示范操作過程在電腦上反復(fù)播放，使每位學(xué)生都能看清楚操作的步驟及順序，然后學(xué)生獨立操作，在各種仿真練習(xí)過程中熟練掌握數(shù)控機床的加工生產(chǎn)技術(shù)，訓(xùn)練學(xué)生實習(xí)操作的技能技巧，教師可以有的放矢的對不同學(xué)生進行巡回指導(dǎo)與訓(xùn)練，教學(xué)效果明顯改善與提高。

三、宇龍仿真軟件在數(shù)控教學(xué)中的不足

1.數(shù)控教學(xué)只注重軟件仿真訓(xùn)練，忽視上機實訓(xùn)操作

仿真加工時，學(xué)生無法充分體會安全操作的重要性。例如實際加工時學(xué)生必須佩戴勞保眼鏡，工作帽，女生必須把頭發(fā)盤到帽子里：加工零件時，機床的門必須關(guān)閉等等，這些細(xì)節(jié)往往被學(xué)生忽視，仿真加工中撞刀現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，學(xué)生對此不以為然，因此，在教學(xué)的過程中，教師要反復(fù)強調(diào)規(guī)范操作，安全第一，強調(diào)仿真加工與實際操作的區(qū)別，讓學(xué)生牢牢記住安全第一，數(shù)控加工仿真系統(tǒng)是一種模擬軟件，它不可能完全代替實訓(xùn)。必須合理安排仿真教學(xué)和實操教學(xué)，在教學(xué)中將仿真訓(xùn)練與實踐操作訓(xùn)練有機結(jié)合。

2.仿真加工中不能合理選擇切削三要素及加工工藝參數(shù)

仿真軟件在對加工過程的模擬過程中，無法真實反應(yīng)刀具切削的實際狀態(tài)，加工完成時，零件的加工精度和加工表面質(zhì)量不能準(zhǔn)確展示出來。因此，在教學(xué)中，教師要詳細(xì)講解影響工件加工精度的一些主要因素，例如：刀具的選擇，工件的裝夾定位，切削用量的選擇，及切削液的選擇方法等，合理安排加工工藝是保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率重要保證。仿真加工時嚴(yán)格按照操作規(guī)程操作，使學(xué)生養(yǎng)成一種嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。

3.仿真教學(xué)和實操教學(xué)中注重反復(fù)強調(diào)仿真加工與實際機床的差異之處，避免發(fā)生安全事故

仿真軟件與實際機床還存在一定差異。例如仿真時，鉆頭也可以進行輪廓及形腔加工，而在實際加工中，鉆頭只能鉆孔。又如仿真對刀，采用GOO快速對刀，軟件會提示可能撞刀，而在實際加工中，是不允許快速對刀的。仿真時工藝參數(shù)設(shè)置的不合理，模擬加工一樣進行加工等等。教學(xué)中，教師要反復(fù)強調(diào)易出錯的地方，避免實操時，出現(xiàn)安全事故。

4.不能正確處理仿真系統(tǒng)中存在的問題

目前，我國數(shù)控加工仿真軟件的功能還不是很完善，如有些功能不識別（例如G68），易死機，運行速度慢等等，教學(xué)過程中，教師要提前將軟件的主要缺陷告知學(xué)生，并將使用軟件時所遇到的問題及時反饋給軟件廠家，以便廠家予以改進。

綜上所述，數(shù)控仿真軟件有其自身的優(yōu)點，也有不足，我們數(shù)控專業(yè)教師在教學(xué)中合理運用數(shù)控仿真軟件，不僅可以降低教學(xué)成本，增加學(xué)生的加工練習(xí)時間，還可以拓展學(xué)生的知識面，很好的適應(yīng)企業(yè)的需求，達(dá)到事半功倍的教學(xué)效果。

四、結(jié)束語

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，

必將推動著計算機虛擬仿真技術(shù)的不斷完善，計算機虛擬仿真技術(shù)正向著開放、集成、智能和標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展，并且與互聯(lián)網(wǎng)的有機結(jié)合將是發(fā)展必然，到時可以實現(xiàn)機與機，校與校，學(xué)校和社會的有效資源共享。機虛擬仿真技術(shù)作為一種新型的教學(xué)媒體，隨著虛擬仿真環(huán)境與真實操作情境的差異越來越小，且性能更通用，功能更齊全，成本更低廉，更加逼真的還原虛擬仿真操作軟件的不斷推出，從而實現(xiàn)傳統(tǒng)機械專業(yè)教育的真正長遠(yuǎn)可持續(xù)發(fā)展。這種新的教學(xué)媒體必將廣泛應(yīng)用于數(shù)控和相關(guān)專業(yè)教育教學(xué)中。最終在現(xiàn)代技術(shù)教育領(lǐng)域中發(fā)揮其重要作用。