斯沃數(shù)控仿真軟件在數(shù)控教學中的應用

鄭茂溪　盧滿懷　王寶蝠　廖丹　張春紅

摘 要：本文主要對斯沃數(shù)控仿真軟件在《數(shù)控加工工藝及編程》課程教學中的應用進行研究，詳細闡述了斯沃數(shù)控仿真軟件在機床結構知識的學習、編程指令的理解、對刀原理的掌握、上機實踐環(huán)節(jié)的操作以及課后作業(yè)的完成等方面的具體應用。教學實踐表明，斯沃數(shù)控仿真軟件在數(shù)控教學中的應用有助于提高學生學習數(shù)控編程的興趣和積極性，解決實踐環(huán)節(jié)數(shù)控加工設備數(shù)量不足的客觀問題，提升教學質量和學生學習成效。

關鍵詞：斯沃數(shù)控仿真軟件;數(shù)控;課程教學;應用

1 緒論

《數(shù)控加工工藝及編程》課程是我院機械設計制造及自動化專業(yè)一門重要專業(yè)課程，具有應用性和實踐性強的特點。學習該課程的目的是使學生掌握數(shù)控加工工藝設計及編程方法，培養(yǎng)出“肯學、會做、能用”應用型數(shù)控技術人才。傳統(tǒng)的滿堂灌的授課方式，學生往往是處于被動學習的地位，提不起學習的興趣，而且對機床的坐標系和一些較為抽象的編程指令難以理解，影響學習成效。通過斯沃數(shù)控仿真加工軟件，可以形象的展示數(shù)控機床的結構和運動、演示編程指令的特點和程序的走刀路線，激發(fā)學生的學習興趣和積極性。同時，數(shù)控加工虛擬仿真技術用于實踐教學環(huán)節(jié)，可以緩解數(shù)控加工設備數(shù)量不足的客觀問題，也能積累一定的實踐經驗。

2 斯沃數(shù)控仿真軟件在教學中的應用

2.1 在機床結構及運動教學中的應用

通過斯沃數(shù)控仿真軟件，可以直觀展示數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心的結構組成和正負方向運動特點。在講授機床坐標系和運動時，在軟件中分別設置前置刀架和后置刀架，分別演示并講解機床坐標各坐標軸的正負方向運動和判定方法，[1]可加深學生的理解。同時，也使學生能更好的理解機床原點、參考點和工件原點的區(qū)別和聯(lián)系，為后續(xù)編程打下堅實基礎。

2.2 在試切法對刀教學中的應用

對刀是數(shù)控加工的重要環(huán)節(jié)，目的是確定工件在機床上的位置，即確定工件（程序）坐標系與機床坐標系的相互位置關系。試切法對刀是常用的對刀方式之一。講授試切法對刀時，運用斯沃仿真軟件，將試切法對刀過程總結為“九部曲”：打開電源——程序保護開關打開——回原點（零點）——裝刀具——設置毛坯尺寸——啟動主軸——試切端面、Z軸對刀，確定Z0位置——試切外圓、X軸對刀，確定X0位置——輸入程序指令G00 X0 Z0檢驗對刀結果。通過軟件的每一步操作和參數(shù)設置的演示，促進了學生對試切法對刀的理解和掌握。另外，通過斯沃數(shù)控仿真軟件，學生還可以自行模擬外圓粗精車刀、外切槽刀、外螺紋車刀等多把刀一起的對刀練習，也可以對數(shù)控銑床及加工中心中的立銑刀、面銑刀、鉆頭等進行對刀練習，[2]深入理解并掌握對刀的原理。

2.3 在編程指令教學中的應用

G71指令走刀路線圖

有些數(shù)控編程指令，往往比較抽象而難以被學生理解，以FANUC數(shù)控系統(tǒng)外圓粗車復合循環(huán)指令G71為例，雖然教材上有該指令的運行軌跡圖，但是由于該指令有兩段程序段，[3]對學生而言相對較復雜，學生往往難以真正理解該指令的走刀路線和運行原理。運用斯沃數(shù)控仿真軟件，可以在軟件界面上顯示出詳細的程序和指令的走刀路線，如左圖所示。仿真加工過程中，可采用“單步”運行方式，直觀演示每一個程序段的走刀路線，利于學生對指令及整個程序的理解，提高學生學習成效。

2.4 在實踐環(huán)節(jié)教學中的應用

本課程共48學時，其中課堂授課24學時，實踐授課24學時，實踐課采取上機授課的形式，教師在機房組織并指導學生在實踐課堂上完成具體項目或實例的數(shù)控加工工藝分析、數(shù)控手動編程和仿真加工等任務。課堂上，學生將自主編制的加工程序導入斯沃數(shù)控仿真軟件，模擬數(shù)控機床的加工過程，若程序有誤，在軟件中會有一定的錯誤提示，學生根據(jù)錯誤提示及時改正程序并再次在軟件中調試運行，直到順利完成仿真加工任務。在此過程中，學生不但學到了數(shù)控編程的知識，進一步了解了加工過程，積累了一定的實踐經驗，也收獲了獨立完成任務的成就感，更鍛煉了發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題的能力。

2.5 在課后作業(yè)完成中的應用

本課程課后作業(yè)有較多的編程題，學生可以運用斯沃數(shù)控仿真軟件，檢驗數(shù)控程序的準確性，以便提交正確的程序，獲得較高的作業(yè)分數(shù)。這既是對學生勞動付出的回報，也激發(fā)了學生學習的積極性，同時也減輕了教師不斷重復答疑的工作量，學習和教學成效顯著。

3 結語

幾個學期的教學實踐表明，斯沃數(shù)控仿真軟件在《數(shù)控加工工藝及編程》課程教學中的應用，有助于學生對數(shù)控編程相關知識的理解、掌握和應用，提高學生學習數(shù)控編程的興趣和積極性，緩解實踐環(huán)節(jié)數(shù)控加工設備數(shù)量不足的客觀問題，使教學質量和學生學習成效得到有效提升。

參考文獻：

[1]蹇清平，張玥琦.斯沃數(shù)控仿真軟件在數(shù)控加工課程教學中的應用探索[J].教育現(xiàn)代化，2019（27）：159-161.

[2]張超，楊廷奇.斯沃數(shù)控仿真軟件在數(shù)控教學中的研究與應用[J].科技視界，2018（20）：137-138.

[3]石從繼.數(shù)控加工工藝與編程（第2版）[M].華中科技大學出版社，2017.

基金項目：1.2017年度電子科技大學中山學院創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育課程和應用型人才培養(yǎng)課程立項建設項目（23-X-YKC201704）;2.2017年度廣東省創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育課程和應用型人才培養(yǎng)課程立項建設項目（S-CXCYKC201701）廣東高校省級重點平臺和重大科研項目——特色創(chuàng)新類項目（教育科研218GXJK239）3.2017年度廣東省創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育課程和應用型人才培養(yǎng)課程立項建設項目（S-CXCYKC201701）;廣東高校省級重點平臺和重大科研項目——特色創(chuàng)新類項目（教育科研218GXJK239）

作者簡介：鄭茂溪（1984-），男，福建人，碩士，高級工程師，主要研究方向：機電結構設計，CFD技術應用。