西門(mén)子仿真軟件在數(shù)控教學(xué)中的應(yīng)用

阮智斌 長(zhǎng)沙民政職業(yè)技術(shù)學(xué)院

隨著我國(guó)與世界的聯(lián)系越來(lái)越緊密，各行各業(yè)與國(guó)際全面接軌，國(guó)家經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)蓬勃發(fā)展的時(shí)期。當(dāng)產(chǎn)品的要求提高時(shí)，生產(chǎn)中對(duì)機(jī)械制造的要求相應(yīng)的提升，帶來(lái)了制造裝備業(yè)發(fā)展的機(jī)遇，其中數(shù)控機(jī)床是高端智能制造的一個(gè)重要的組成部分，使得數(shù)控機(jī)床的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)黃金發(fā)展時(shí)期。大量的數(shù)控機(jī)床進(jìn)入國(guó)內(nèi)，對(duì)數(shù)控操作的技術(shù)人員需要也在大量增加。

作為培養(yǎng)高級(jí)操作技術(shù)人才的高職院校，當(dāng)然也不能忽視這方面的需求，很多學(xué)校都開(kāi)設(shè)了數(shù)控方面的課程，可是由于數(shù)控機(jī)床是高端精密設(shè)備，價(jià)格比較昂貴，一般學(xué)校的數(shù)量都比較少，而要想達(dá)到比較好的學(xué)習(xí)效果，又需要較多的練習(xí)，如何解決這個(gè)矛盾，大家都在進(jìn)行探索。

一、數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控仿真軟件的概述

（一）數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控仿真軟件的定義

數(shù)控系統(tǒng)即數(shù)字控制系統(tǒng)（Numerical Control System）的簡(jiǎn)稱，它是根據(jù)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的控制程序，執(zhí)行部分或全部數(shù)值控制功能，并配有接口電路和伺服驅(qū)動(dòng)裝置的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。通過(guò)指令來(lái)實(shí)現(xiàn)一臺(tái)或多臺(tái)機(jī)械設(shè)備動(dòng)作控制。

數(shù)控仿真軟件是利用相關(guān)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，針對(duì)現(xiàn)實(shí)運(yùn)動(dòng)所開(kāi)展的模擬演示與聲像演示。在仿真過(guò)程中，操作人員通過(guò)設(shè)置相關(guān)的參數(shù)，將整個(gè)運(yùn)行過(guò)程展現(xiàn)出來(lái)，能夠親自感受到設(shè)備實(shí)際運(yùn)行情況，并通過(guò)對(duì)設(shè)備實(shí)施相應(yīng)的操作，在顯示屏上顯示進(jìn)一步的過(guò)程，整個(gè)過(guò)程和實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程基本一致，通過(guò)這種仿真，我們基本可以確定設(shè)計(jì)的方案是否可行，在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中是否有問(wèn)題，進(jìn)而對(duì)問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn)，達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。

（二）西門(mén)子數(shù)控系統(tǒng)與仿真系統(tǒng)的簡(jiǎn)介

西門(mén)子數(shù)控系統(tǒng)Sinumerik是世界上使用最廣泛的數(shù)控系統(tǒng)之一，目前在使用的主要有SINUMERIK 802、810、840等幾種系列。利用這些數(shù)控系統(tǒng)，我們可以進(jìn)行完成大量的生產(chǎn)加工。由于操作有一定的難度，為了方便大家更好的掌握使用，西門(mén)子專門(mén)開(kāi)發(fā)了Sinutrain系統(tǒng)，通過(guò)使用該軟件，能夠產(chǎn)生真實(shí)性較強(qiáng)的仿真場(chǎng)景，操作人員能借助仿真場(chǎng)景進(jìn)行交互溝通，充分體驗(yàn)近似于真實(shí)操作的感覺(jué)。因?yàn)镾inutrain的界面與實(shí)際Sinumerik系統(tǒng)完全一致，掌握了Sinutrain上的使用，實(shí)際系統(tǒng)也基本掌握，Sinutrain中有帶有大量西門(mén)子機(jī)床的模板，我們可以學(xué)習(xí)它的參數(shù)設(shè)置。另外還可將實(shí)際機(jī)床的NC數(shù)據(jù)導(dǎo)入Sinutrain使之變成特定機(jī)床的培訓(xùn)工具，當(dāng)然這個(gè)需要許可證。我們通常使用的免費(fèi)版本西門(mén)子Sinutrain 4.7不支持。

對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)，直接去操作機(jī)床，肯定會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問(wèn)題，比如學(xué)生在事先完成零件加工的編程后，由于不熟悉設(shè)備和加工工藝，在加工時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)撞刀情況，損壞刀具和工件，影響數(shù)控機(jī)床的加工精度和使用壽命，甚至極少數(shù)學(xué)生由于忽視安全操作規(guī)程，造成自身或他人的人身傷害的事故也偶爾發(fā)生。基于這些問(wèn)題，大多數(shù)學(xué)校都會(huì)引入數(shù)控仿真軟件進(jìn)行教學(xué)。在學(xué)生有了一定的基礎(chǔ)后，再操作實(shí)際設(shè)備。降低風(fēng)險(xiǎn)。

二、數(shù)控仿真軟件在教學(xué)中的應(yīng)用

（一）理論教學(xué)中的應(yīng)用

在傳統(tǒng)的G代碼手工編程教學(xué)過(guò)程中，教師在課堂授課時(shí)將指令教授給學(xué)生，把編好的程序給學(xué)生分析，可學(xué)生并沒(méi)有直觀感受，通過(guò)將代碼導(dǎo)入Sinutrain仿真軟件對(duì)項(xiàng)目零件進(jìn)行加工演示，它可以用動(dòng)畫(huà)的方式讓學(xué)生觀測(cè)到整個(gè)加工過(guò)程中走刀軌跡特點(diǎn)及加工效果，并可以隨時(shí)停下來(lái)讓學(xué)生從各個(gè)角度來(lái)觀察效果，使學(xué)生對(duì)加工有了更加清楚的認(rèn)識(shí)。而且我們使用的，可以隨便安裝使用。方便學(xué)生自行訓(xùn)練。

（二）實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用

在絕大多數(shù)學(xué)校中數(shù)控設(shè)備都是較為貴重的設(shè)備，數(shù)量只有數(shù)臺(tái)，而一個(gè)班的學(xué)生至少也有20人以上，會(huì)出現(xiàn)僧多粥少的問(wèn)題，而且由于操作數(shù)控設(shè)備有一定的危險(xiǎn)性，如果沒(méi)有一定的經(jīng)驗(yàn)，直接上手，很容易出現(xiàn)事故，所以需要實(shí)訓(xùn)老師在旁邊進(jìn)行指導(dǎo)，通過(guò)西門(mén)子Sinutrain仿真軟件，可以在計(jì)算機(jī)上完成整個(gè)操作的練習(xí)，當(dāng)真正上手操作時(shí)，可以避免很多因?yàn)椴皇煜ぴO(shè)備而產(chǎn)生的問(wèn)題，減少人身傷害的危險(xiǎn)。

（三）在畢業(yè)設(shè)計(jì)和競(jìng)賽中的應(yīng)用

在學(xué)生進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)，選數(shù)控加工方面的內(nèi)容，可利用數(shù)控仿真軟件進(jìn)行模擬，減少對(duì)實(shí)際設(shè)備的需求，在競(jìng)賽時(shí)，由于需要進(jìn)行較多的探索，直接進(jìn)行實(shí)際設(shè)備的操作，可能會(huì)有問(wèn)題，使用數(shù)控仿真系統(tǒng)，可以減少浪費(fèi)，提高效率。

三、數(shù)控仿真軟件不足

雖然數(shù)控仿真軟件有很多的優(yōu)點(diǎn)，利用仿真軟件進(jìn)行模擬加工操作、離線編程、程序校驗(yàn)、功能展示等，可以提高對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的熟練程度，且無(wú)須數(shù)控設(shè)備和加工材料的損耗。但是它畢竟只是一個(gè)數(shù)控仿真軟件，和真實(shí)的數(shù)控車床、數(shù)控銑床及加工中心系統(tǒng)還是有差異，操作的感覺(jué)也不一樣，而且仿真軟件中無(wú)法體現(xiàn)不同切削參數(shù)對(duì)加工零件表面的加工質(zhì)量造成的差異。而且學(xué)生完全利用仿真數(shù)控操作，會(huì)養(yǎng)成不好的習(xí)慣，編寫(xiě)好代碼后不檢查，依賴系統(tǒng)檢查，因?yàn)閷?xiě)錯(cuò)了不會(huì)造成實(shí)際損失，而到實(shí)際設(shè)備操作時(shí)，數(shù)控仿真系統(tǒng)沒(méi)有，如果不養(yǎng)成良好的習(xí)慣，到真實(shí)系統(tǒng)中就可能出現(xiàn)問(wèn)題。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，采用將數(shù)控軟件仿真與實(shí)踐操作相結(jié)合的模式進(jìn)行教學(xué)將是我們進(jìn)行數(shù)控教學(xué)的方向。首先通過(guò)西門(mén)子的仿真軟件使學(xué)生快速掌握數(shù)控工種相關(guān)的理論知識(shí)、數(shù)控機(jī)床的數(shù)控編程，參考點(diǎn)設(shè)定、對(duì)刀、換刀等實(shí)際加工操作。在此基礎(chǔ)上，讓學(xué)生進(jìn)行數(shù)控機(jī)床實(shí)際操作，使學(xué)生掌握數(shù)控基本加工工藝，完成從零件設(shè)計(jì)、加工到質(zhì)量檢測(cè)等過(guò)程的完整訓(xùn)練，提高教學(xué)效率及學(xué)生學(xué)習(xí)效果，減少了設(shè)備、刀具損壞及材料消耗。構(gòu)成一個(gè)“虛實(shí)結(jié)合、相互補(bǔ)充”的完整金工實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)。