數(shù)控仿真軟件在數(shù)控教學(xué)中的運(yùn)用

張連領(lǐng)

摘要：隨著持續(xù)發(fā)展的數(shù)控專業(yè)教學(xué)，相應(yīng)也逐步完善了專業(yè)數(shù)字化教學(xué)能力，一定程度突破了學(xué)生與教學(xué)時空約束，提升了專業(yè)化教學(xué)水平。雖然組織教學(xué)者一般都選擇可行性研究措施，但怎樣基于全新角度分析數(shù)控仿真問題，這也是需要不斷深入研究的問題。

關(guān)鍵詞：數(shù)控仿真軟件 ? 數(shù)控教學(xué) ? 應(yīng)用

數(shù)控憑借極高的精確度，較高生產(chǎn)水平和復(fù)雜加工技術(shù)被越來越多的企業(yè)應(yīng)用。這一行業(yè)擁有良好的發(fā)展前景，但是我國卻嚴(yán)重缺乏對應(yīng)的維修操作人才。現(xiàn)代社會發(fā)展逐步轉(zhuǎn)變對人才的實(shí)際需求，不僅具備專業(yè)化的技術(shù)素養(yǎng)，還應(yīng)強(qiáng)化整體素質(zhì)。教師在培養(yǎng)學(xué)生中應(yīng)注意整體素質(zhì)強(qiáng)化，完善教學(xué)方法，幫助學(xué)生更好開展實(shí)踐操作。仿真教學(xué)便是教師創(chuàng)新數(shù)控教學(xué)的實(shí)踐方法。

一、仿真軟件應(yīng)用意義

數(shù)控仿真是通過計(jì)算機(jī)技術(shù)模擬加工過程的全新技術(shù)。仿真技術(shù)是在實(shí)際生產(chǎn)過程中形成的仿真操作，是三維動態(tài)加工的形象展現(xiàn)，有利于更為深刻地了解數(shù)控加工，不斷動手操作數(shù)控加工，對隱蔽問題及時解決，同時積極培養(yǎng)可以掌控?cái)?shù)控加工技術(shù)的高級技術(shù)型人才。在數(shù)控教學(xué)不可缺少的是理論知識，這部分教學(xué)工作相應(yīng)增加了學(xué)生理解難度，這也是學(xué)生學(xué)習(xí)困難點(diǎn)。教師采取灌輸式教學(xué)方法，教師大體上引導(dǎo)學(xué)生死記硬背理論知識。如此教學(xué)方法也許幫助學(xué)生掌握一些知識，但卻無法在實(shí)際中靈活應(yīng)用，并導(dǎo)致學(xué)生厭倦學(xué)習(xí)。

（一）培養(yǎng)學(xué)生積極性

教師教學(xué)產(chǎn)生的效果緊密聯(lián)系學(xué)生學(xué)習(xí)主動性。數(shù)控機(jī)床嚴(yán)重缺少豐富的理論知識和學(xué)生文化基礎(chǔ)十分薄弱，一定程度影響了學(xué)生學(xué)習(xí)熱情。若教師不能培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生逐步對學(xué)習(xí)失去濃厚的興趣，相應(yīng)降低了學(xué)習(xí)效率。

因此，教師應(yīng)積極尋找能夠培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情的方式。比如，在實(shí)際教學(xué)中，教師通過仿真軟件更加直接的了解機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)，通過實(shí)踐操作對理論整體掌握。如此不僅培養(yǎng)學(xué)生的操作能力，還可以對學(xué)生求知欲望全面調(diào)動。同時，在具體操作中，學(xué)生可以結(jié)合理論情況，自主找出和化解問題。

（二）提高崗位技能

在開展教學(xué)中緊密聯(lián)系仿真軟件，選擇在仿真模擬中設(shè)計(jì)一部分設(shè)備可能發(fā)生的故障和瑕疵等，使學(xué)生準(zhǔn)確了解加工設(shè)備的方式。比如，講解“直線插補(bǔ)命令和迅速插部命令時”，教師可以采取仿真軟件，模擬設(shè)計(jì)加F和不加F兩種情況影響工件的效率，形象設(shè)計(jì)問題，強(qiáng)化學(xué)生的理解程度[1]。

（三）提高安全性，便于開展學(xué)習(xí)

利用仿真軟件，在虛擬環(huán)境中可以完成全部實(shí)踐操作，避免出現(xiàn)大量安全隱患，不會由于學(xué)生錯誤操作破壞機(jī)床，同時仿真系統(tǒng)具備自檢程序性能，可以檢查學(xué)生編寫程序是否正確，幫助學(xué)生全面理解理論知識，減輕教師工作壓力。學(xué)生作為初學(xué)者，難以熟練控制機(jī)床，若直接開始操作，必將容易發(fā)生損壞車刀和工件的問題，嚴(yán)重浪費(fèi)了資源[2]。

（四）強(qiáng)化教學(xué)效果，幫助教師教學(xué)

利用仿真軟件的網(wǎng)絡(luò)性能，創(chuàng)造交互操作環(huán)境，為師生搭建交流平臺，有利于教師將教學(xué)內(nèi)容引入學(xué)生屏幕，在教學(xué)中加強(qiáng)了互動性，同時教師還可以追蹤掌握學(xué)生學(xué)習(xí)狀況。學(xué)生利用仿真軟件檢驗(yàn)加工編寫程序，把握數(shù)控工藝，提高編寫水平。數(shù)控仿真軟件體現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)實(shí)用性，可以對不同數(shù)控系統(tǒng)有效模擬。

二、實(shí)際應(yīng)用

（一）引入實(shí)踐教學(xué)

在具體教學(xué)中，機(jī)床成本較高，同時數(shù)控機(jī)床形成各種類型，產(chǎn)生不同的運(yùn)行與操作系統(tǒng)。因此不僅對各種類型數(shù)控機(jī)床進(jìn)行采購，還要開展各種數(shù)控機(jī)床操作教學(xué)，消耗大量教學(xué)資源以及投入大規(guī)模成本，相應(yīng)增加了教學(xué)難度。在具體應(yīng)用中，可以對大量數(shù)控機(jī)床中的設(shè)備終端系統(tǒng)開展實(shí)踐教學(xué)，一定程度節(jié)省了投入在教學(xué)中的數(shù)控機(jī)床應(yīng)用數(shù)量。也就是說，僅需要一種數(shù)控機(jī)床就可以完成各種類型數(shù)控機(jī)床教學(xué)工作，幫助學(xué)生在實(shí)踐訓(xùn)練中集中主要精力。此外，各種不同訓(xùn)練系統(tǒng)成功安裝在軟件中，學(xué)生通過對應(yīng)的訓(xùn)練功能完成操作。比如，學(xué)生在建立模型中，通過設(shè)計(jì)仿真系統(tǒng)，節(jié)省大量制作素材，學(xué)生若遭遇操作難題，可以不斷實(shí)施練習(xí)，提升學(xué)生動手實(shí)踐能力。在掌握操作機(jī)床程序中，學(xué)生憑借軟件提供的教學(xué)模擬功能，模擬培訓(xùn)操作機(jī)床程序，幫助學(xué)生全面掌握操作程序，防止產(chǎn)生安全事故[3]。

（二）引入培養(yǎng)創(chuàng)新意識

在學(xué)生理論與實(shí)踐學(xué)習(xí)中創(chuàng)新意識發(fā)揮了巨大作用，對其有效培養(yǎng)幫助學(xué)生拓展思維，還提升學(xué)生實(shí)踐水平，有利于學(xué)生健康發(fā)展。因此，在具體教學(xué)中教師應(yīng)積極培養(yǎng)創(chuàng)新能力。仿真軟件有效模擬數(shù)控機(jī)床各個操作程序，有利于學(xué)生直接把握實(shí)際應(yīng)用步驟。牽涉到的具體技術(shù)包括計(jì)算機(jī)繪圖、計(jì)算機(jī)并行處理等，有效模擬數(shù)控設(shè)備，達(dá)到提升實(shí)踐教學(xué)水平的目標(biāo)。比如，學(xué)生對數(shù)控機(jī)床運(yùn)行刀具軌跡學(xué)習(xí)中，實(shí)際觀察必將增加投入成本，但通過仿真軟件開展學(xué)習(xí)，則在計(jì)算機(jī)提示運(yùn)行刀具軌跡，有利于學(xué)生對不斷改變刀具軌跡全面觀察，進(jìn)一步掌握刀具軌跡的理論知識。在這一過程中，學(xué)生應(yīng)持續(xù)觀察，勾勒出運(yùn)作機(jī)床的畫面，從而更加熟練了解關(guān)于機(jī)床的編程方法。對學(xué)生自主創(chuàng)新能力培養(yǎng)的過程中提高學(xué)習(xí)效率。

（三）引入編碼器教學(xué)

在數(shù)控教學(xué)中編碼器發(fā)揮的作用十分顯著，應(yīng)利用光柵尺運(yùn)行數(shù)控機(jī)床，及時反映生產(chǎn)機(jī)床零部件和操作情況，一定程度影響了操作機(jī)床質(zhì)量。但斷開機(jī)床電源以后，會在原位標(biāo)記光柵尺記錄，編碼器功能就是恢復(fù)機(jī)床記錄位置，在這一前提下構(gòu)建坐標(biāo)系，提升機(jī)床的運(yùn)作效率。具體應(yīng)用編碼器中，通過坐標(biāo)系方法嚴(yán)格檢測原點(diǎn)信號，利用仿真平臺，檢測與明確電機(jī)所在區(qū)位，憑借這種方式確保設(shè)備開機(jī)位置歸零。此外，將三個傳感器開關(guān)設(shè)計(jì)在電機(jī)中，利用仿真軟件對原點(diǎn)信號檢索時具體是信息檢索操作傳感器，一旦出現(xiàn)有關(guān)數(shù)據(jù)，必將向方針軟件傳遞信息，最終在系統(tǒng)顯示設(shè)備原定位置，科學(xué)應(yīng)用編碼器[4]。

（四）引入模塊教學(xué)