虛擬數控機床在數控維修教學中的應用研究

胡靖晟1江西省冶金工業學校；2江西省冶金技師學院

虛擬數控機床在數控維修教學中的應用研究

胡靖晟12
1江西省冶金工業學校；2江西省冶金技師學院

隨著市場的發展變化以及數控技術的進步，為培養適應社會發展的數控人才，我們的數控維修教學也要不斷改革演進，以培養技術高、素質好、動手能力強的人才為主要目標，但是實訓教學常會因教學設備不足而受限，數控實訓教學未能取得良好的效果，而虛擬數控機床的出現很好地彌補了實訓教學中的這一缺陷，不僅能夠滿足數控維修教學的需求，在一定程度上也鍛煉了學生的數控操作水平，對提高教學效果大有裨益。文章從當前數控維修教學存在的問題入手，對虛擬數控機床的概念與功能進行闡述，分析了虛擬數控機床應用于數控維修教學的優勢和作用，以期為今后的教學提供有價值的參考。

數控維修；教學；虛擬機床

前言

數控市場對人才的需求已不僅僅局限于數控操作、數控編程，對技術含量更高的數控維修人才越來越重視，數控技術涉及到機械、液壓、電氣、計算機、編程等多個領域，不僅要求具有扎實的理論基礎，并且要有熟練的操作技能，而維修水平的高低在一定程度上也決定了機床的利用率和使用壽命，應用到數控技術的模具、汽車、裝備制造、航空航天等行業對數控人才更是求賢若渴。在這一發展背景下，傳統的數控維修教學方法也要適當做以調整，不僅要及時對新技術加以研究，更要加大對學生實訓實操教學的力度，增加實踐機會，鞏固理論知識，提高動手能力。此時，虛擬數控機床的發展為數控維修教學帶來了新的生機，使用虛擬技術解決了因機床不足而致使的教學實踐難的問題，無論對于增強學生實訓還是提高教學效果，都是不可忽視的有效助力。

1.當前數控維修教學中存在的問題

1.1 數控系統落后

我國高校的數控機床平臺配置的多為國內經濟型、普及型的數控系統，缺乏高端系統，數控系統的類型相對單一，隨著數控行業的發展，數控機床越來越復雜化，中、高檔數控機床逐漸應用推廣，由此教學現用的數控系統顯出其劣勢，已不能滿足當前數控行業發展的教學需要，數控系統的多樣化以及機床功能的復合化是未來數控教學應當注意的重點。

1.2 設備配置短缺

數控維修教學中一個重要的環節就是讓學生實際操作，這需要學校建立相應的數控機床實驗室，提供機床、功能部件等實驗設備器材，配備實驗室需要場地較大，功能部件的種類又相對繁多，價格也不低，對于資金的需求很大，如果學校沒有雄厚的資金支持，那么建立實驗室就成為空談，硬性設備配置不足，在很大程度上會影響實訓教學，制約了學生實踐能力的提升。

1.3 實訓教學不足

①拆裝實訓不足。目前許多高校實訓課程都有教授機床部件的拆裝，但是拆裝實訓課程中所用的部件多是淘汰下來的或者是有故障的產品，并且部件較為滯后，品種也不多，這樣一來學生所接觸到的機床部件與實際市場發展中應用的部件相差甚遠，即使學生學會了課程上的部件拆裝，走出學校后也無法實際應用于工作崗位，那么這種實訓對于學生來說其實是沒有任何實際意義的；②電氣連接實訓不足。數控機床技術需要學生熟悉掌握電氣技術，在實訓操作中，數控系統與伺服系統的連接需要反復插拔電纜，多次的反復插拔極易對電纜連接處造成影響，甚至會影響到數控系統的操作穩定性，并且反復插拔還會造成導線等相關材料的過度消耗，造成資源浪費，并且維修起來也需要大量的時間和工具，一一進行排查，這些都在一定程度上影響了學生的動手操作率；③傳感檢測器實驗不足。目前高校的數控機床實驗室多用作數控系統和機床的調試方面，而對于數控機床的傳感檢測涉獵甚少，偶爾有學校涉及到這方面，也尚處在論證和建設階段，機床的傳感檢測元器件是機床精度的重要保證，也是故障頻發的一個源頭，因此加強學生對于機床傳感檢測器的培訓勢在必行。

2.虛擬數控機床概述

虛擬數控機床技術就是借助于計算機虛擬制造的執行單元。這種技術可以在計算機上以仿真加工的形式模擬真實生產環境，通過計算機的屏幕將機床全面、逼真的顯現出來，讓學生更直觀的理解和掌握機床系統模式、生產流程、加工環境，并且虛擬數控能夠及時捕捉故障信息和生產疏漏，以便于對加工工藝的合理性、穩定性、加工精度進行相應的評估和預測，降低生產風險，提高生產效率。數控機床相較于真實機床對于數控維修教學來說具有很大優勢，能夠有效降低傳統數控機床操作的危險性，并且成本耗費小，微元處理可行性高，其仿真功能所呈現出的效果并不亞于真實化模擬，并且教學方式靈活貼切，學生也樂于主動深入研究。

3.虛擬數控機床在數控維修教學中的應用

3.1 輔助理論教學

數控機床的功能日益復合化，這類中高檔的機床構件、工作原理、裝配也日益復雜，傳統的教學課件以及flash動畫已經不能滿足清晰展現機床的需要，這對于學生理解掌握理論基礎帶來了一定的困難，而虛擬數控機床以及功能部件可以通過計算機來以任何角度旋轉、展示，進行逼真的三維動畫解析，能夠讓學生充分觀察機床內部結構和原理，加深學生對知識的理解與掌握。

3.2 輔助拆裝實訓

機床部件的實際拆裝實訓需要大量、多種類的零部件，實際的拆裝操作對于部件的損毀風險較高，對學校來說也是不小的資金壓力，而虛擬拆裝可以通過計算機來進行機床整體、零部件的拆裝模擬，并且可以反復強化，不僅鍛煉了學生的動手能力，同時也降低了拆裝實訓的成本投入。

3.3 輔助電氣連接實訓

機床電氣連接的實訓主要是完成電器柜的連接，通過虛擬數控機床，學生可以自行完成電氣布局規劃，選擇元器件，連接導線完成電氣連接，并且虛擬系統還設置了虛擬的萬用表和示波器，學生在完成電氣連接后可以檢測線路是否正常以及進行電氣故障排查。虛擬電氣連接能夠有效緩解實訓中電氣耗材量大，資源浪費的現象。

3.4 輔助機床故障診斷

故障診斷是數控維修教學中的重要環節，一般情況下在故障診斷中需要利用計算機對數控機床進行檢查，由計算機顯示診斷信息，學生可以通過分析相關的數據信息及時找到機床的故障之處并加以診斷和維修，并且通過虛擬機床可以對機床的參數進行設置和調試，提高學生對機床的維護、維修能力。

總之，隨著虛擬技術的不斷發展，虛擬數控機床在數控維修教學中應用也越來越普遍，基于其便捷性以及可操作性，對于學生來說通過虛擬機床能夠強化理論知識，加深對機床構造、原理、功能的掌握，提高實踐動手能力，這對于數控維修教學是十分必要的。

[1]梁曉哲.數控虛擬加工系統及應用[J].科技信息,2010,(26).