數(shù)控仿真軟件在數(shù)控培訓(xùn)中的應(yīng)用分析

長春理工大學(xué)光電信息學(xué)院機(jī)電工程分院 劉倩宏

仿真技術(shù)是一門多學(xué)科的綜合性技術(shù)，它以控制論、系統(tǒng)論、相似原理和信息技術(shù)為基礎(chǔ)，以計算機(jī)和專用設(shè)備為工具，利用系統(tǒng)模型對實際的或設(shè)想的系統(tǒng)進(jìn)行動態(tài)試驗。仿真是一種有效的方法，可以減少風(fēng)險，縮短設(shè)計和制造的周期，并節(jié)約投資。

數(shù)控加工仿真軟件是利用計算機(jī)來模擬實際的加工過程。在數(shù)控機(jī)床教學(xué)過程中使用仿真軟件，可以驗證數(shù)控加工程序的可靠性，減少毛坯的損耗，提高了學(xué)習(xí)的效率。

一、數(shù)控仿真軟件簡介

數(shù)控仿真加工是應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)對數(shù)控加工操作過程進(jìn)行的模擬加工。國內(nèi)廣泛應(yīng)用的數(shù)控仿真軟件主要有上海宇龍、南京宇航和斯沃、北京斐克、廣州超軟等。其中上海宇龍數(shù)控仿真軟件在各大院校和培訓(xùn)機(jī)構(gòu)應(yīng)用最為廣泛。我校就是采用的上海宇龍數(shù)控仿真軟件，其特點主要有：

(1)提供了多種機(jī)床和控制系統(tǒng)。

(2)具有豐富的刀具材料庫。

(3)機(jī)床操作全過程仿真。軟件可以仿真機(jī)床操作的整個過程：毛坯定義、工件安夾、壓板安裝、安裝刀具、機(jī)床手動操作、自動加工、模擬走刀路線等。

(4)具有靈活的考試系統(tǒng)和師生互動交流窗口。學(xué)生遇見問題時也可以直接通過交流窗口，進(jìn)行提問。

二、數(shù)控仿真軟件在數(shù)控培訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用實例

如圖1所示零件，用上海宇龍仿真軟件選用華中數(shù)控系統(tǒng)，先進(jìn)行該零件的模擬加工，驗證程序正確與否，尺寸要求是否能達(dá)到圖紙要求，經(jīng)仿真加工正確無誤后，再進(jìn)行實際加工。

圖1

1.工藝分析

該零件的毛坯尺寸定義為Φ30mmΧ70mm，選用1號刀為粗加工外圓車刀，2號刀為精加工外圓車刀。

2.工藝路線

調(diào)用1號刀，采用G71粗加工循環(huán)車削工件外輪廓，2號刀精加工。

3.編制程序

4.仿真加工過程

(1)選擇華中數(shù)控系統(tǒng)。

(2)定義毛坯為Φ30mmΧ70mm。

(3)選擇刀具(1號刀、2號刀)。

(4)采用試切法將1號、2號刀具進(jìn)行對刀。

(5)選擇磁盤程序，調(diào)用O0001程序進(jìn)行循環(huán)加工。

三、數(shù)控仿真在培訓(xùn)教學(xué)中的優(yōu)點

(一)數(shù)控仿真軟件可以解決學(xué)校資金短缺的問題

數(shù)控機(jī)床是一種機(jī)電一體化的新型設(shè)備，價格昂貴，一臺設(shè)備一般需幾十萬元，加上日常維護(hù)費用，耗材費用，對學(xué)校來說是一筆巨大的投入。而數(shù)控仿真相對便宜，一個仿真機(jī)房的成本只有十幾萬元，加上軟件費用，約三十萬元左右，還可以供幾十人同時操作，大大緩解了學(xué)校的資金壓力。

(二)數(shù)控仿真軟件可以讓學(xué)生有更多的動手機(jī)會

一般來說，由于機(jī)床設(shè)備有限，學(xué)生實際操作機(jī)床時都是分組進(jìn)行，組內(nèi)同學(xué)也是各司其職，各自進(jìn)行設(shè)計、編程、操作、測量等工作。這樣，每位同學(xué)都不能經(jīng)歷一次完整的加工過程。因此，為培養(yǎng)學(xué)生獨立完成操作的能力，就需要給學(xué)生更多的操作空間。在機(jī)床設(shè)備不足的情況下，使用數(shù)控仿真軟件能輕松的實現(xiàn)。

(三)可以降低實際操作中出錯的概率

學(xué)生初學(xué)編程時，難免會有疏忽或操作中的失誤，錯誤的程序既浪費操作時間，又浪費加工材料。如果在實際操作之前，讓學(xué)生把編寫的程序在仿真系統(tǒng)中加以檢驗，觀察加工的過程和結(jié)果，這樣就可以及時發(fā)現(xiàn)錯誤，不但節(jié)省了時間，而且降低了設(shè)備損壞率，甚至避免發(fā)生安全事故。

(四)可以提高課堂教學(xué)的效率

實訓(xùn)車間場地大，學(xué)生多，設(shè)備有限，在常規(guī)教學(xué)中，如果將教學(xué)現(xiàn)場設(shè)置在車間內(nèi)，那么組織教學(xué)就會變得非常困難，教師需分組多次進(jìn)行重復(fù)講解才能全部講完。但使用計算機(jī)仿真，利用多媒體或網(wǎng)絡(luò)教學(xué)軟件，可以讓所有學(xué)生同時學(xué)習(xí)到完整的操作過程，大大提高了教學(xué)的效率。

四、數(shù)控仿真在培訓(xùn)教學(xué)的缺點

(一)仿真軟件無法完全反映加工的實際精度

在數(shù)控加工中，影響加工精度的因素有很多，例如毛坯裝夾是否正確，主軸轉(zhuǎn)速的快慢，進(jìn)給量的大小，測量的精度等，只有全面控制了各個因素，才能加工出符合圖紙要求的零件。但在數(shù)控仿真中，這些操作都是靠計算機(jī)完成的，通過簡單的點擊鼠標(biāo)，就可以得到絕對精確的零件，這是完全不符合實際的。

(二)仿真軟件部分指令不成熟

目前，國內(nèi)的數(shù)控仿真軟件都有或多或少的缺陷，如運行速度慢，程序不穩(wěn)定等等。學(xué)校使用的一款數(shù)控車仿真軟件，在執(zhí)行G71循環(huán)指令時，第一刀不能切圓弧，否則就會出錯，而實際的機(jī)床可以實現(xiàn)。為了避免這個問題，只能在圓弧前加上一段G01切直線的指令。學(xué)生在習(xí)慣以后，很容易把這個操作帶入到實際的機(jī)床操作中，這樣一來，就帶入了不規(guī)范的操作，產(chǎn)生了多余的程序，降低了加工的效率。

(三)仿真軟件不利于培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和學(xué)習(xí)興趣

數(shù)控仿真都是在計算機(jī)機(jī)房進(jìn)行，環(huán)境較好，沒有噪音，也很干凈。但實際加工時，油污、噪音等都可能讓學(xué)生望而卻步。裝夾刀具和工件，使用量具測量，調(diào)試、清理機(jī)床等，這些實際動手的技能都是在仿真軟件里面學(xué)不到的。只有學(xué)生實際動手，才能掌握操作的技能；只有做出了真正的零件，才能感受到勞動的喜悅，才會有學(xué)習(xí)的興趣和動力。

五、結(jié)語

經(jīng)過綜上的論述，數(shù)控仿真加工系統(tǒng)具有比較高的安全性、經(jīng)濟(jì)性、良好的可控制性、不受工作環(huán)境的限制等特點，在數(shù)控培訓(xùn)中可以彌補(bǔ)學(xué)校數(shù)控設(shè)備的不足、方便教師授課、利于學(xué)生學(xué)習(xí)等優(yōu)點，其在培訓(xùn)中發(fā)揮著舉足輕重的作用。但是數(shù)控仿真也有不足，過于依賴仿真教學(xué)不利于培養(yǎng)出真正的數(shù)控操作工和數(shù)控編程人員，我們應(yīng)該以數(shù)控仿真作為教學(xué)的輔助軟件，實際操作才是數(shù)控教學(xué)重點之所在。

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