數(shù)控加工技術(shù)課程的數(shù)控仿真軟件教學(xué)探析

陳華偉

摘 要：隨著機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，數(shù)控人才逐漸變成社會(huì)急需人才。技工院校作為應(yīng)用型數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)基地，需不斷擴(kuò)大數(shù)控專業(yè)招生規(guī)模，以適應(yīng)社會(huì)發(fā)展對(duì)人才的需求。不過(guò)在數(shù)控設(shè)備不足的情況下，數(shù)控加工技術(shù)課程實(shí)訓(xùn)教學(xué)面臨極大壓力，怎樣有效解決學(xué)生人數(shù)多、實(shí)訓(xùn)設(shè)備少的問(wèn)題，且提高數(shù)控技術(shù)專業(yè)學(xué)生教學(xué)質(zhì)量呢？模擬實(shí)際設(shè)備加工狀態(tài)的數(shù)控加工仿真系統(tǒng)很好地解決了該問(wèn)題。本文結(jié)合自身教學(xué)實(shí)踐，對(duì)數(shù)控仿真軟件教學(xué)的具體應(yīng)用流程進(jìn)行了總結(jié)，以期與同仁共同交流。

關(guān)鍵詞：數(shù)控加工 數(shù)控仿真軟件

數(shù)控仿真軟件是一款在計(jì)算機(jī)設(shè)備內(nèi)完成數(shù)控操作加工仿真的現(xiàn)代化專業(yè)性軟件，能同時(shí)展開(kāi)刀具軌跡與機(jī)床運(yùn)動(dòng)的仿真。數(shù)控仿真軟件通過(guò)三維顯示與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，使數(shù)控加工整個(gè)流程的模擬達(dá)到相當(dāng)逼真的程度，進(jìn)而檢驗(yàn)加工環(huán)節(jié)里可能存在的不足。利用微型計(jì)算機(jī)的數(shù)控加工實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，可為學(xué)生知識(shí)的學(xué)習(xí)提供更真實(shí)的數(shù)控機(jī)床操作編程加工環(huán)境，可降低實(shí)際上機(jī)操作時(shí)因誤操作而帶來(lái)的機(jī)床與工件毀壞幾率，進(jìn)而提升課堂教學(xué)質(zhì)量與學(xué)生實(shí)際工作能力。

一、數(shù)控仿真軟件在數(shù)控加工技術(shù)教學(xué)中的作用

第一，通過(guò)數(shù)控仿真軟件能夠彌補(bǔ)設(shè)備與師資缺乏，增強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力，對(duì)學(xué)生技能操作熟練程度的提升更有利。利用仿真軟件展開(kāi)模擬操作，可為學(xué)生提供更多的實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)，縮短新授知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)榧寄艿闹芷?。如一個(gè)班級(jí)中約有30個(gè)人，3臺(tái)機(jī)床，平均每臺(tái)機(jī)床約10個(gè)人，每次實(shí)習(xí)時(shí)間約3小時(shí)，而每個(gè)人的實(shí)際操作時(shí)間僅有18分鐘，在如此短暫時(shí)間內(nèi)，很難達(dá)到預(yù)期的效果。若我們利用每所學(xué)校均有的微機(jī)室，將3小時(shí)換作與實(shí)際機(jī)床基本相同的仿真操作的話，可保證所有學(xué)生均有足夠時(shí)間來(lái)動(dòng)手，提升操作熟練程度，為下一步實(shí)際操作做足準(zhǔn)備。

第二，提供了多類機(jī)床與多類系統(tǒng)?，F(xiàn)今數(shù)控機(jī)床的種類與系統(tǒng)廠家相當(dāng)多，教學(xué)時(shí)可結(jié)合需要選擇對(duì)應(yīng)機(jī)床與系統(tǒng)完成對(duì)學(xué)生的授課，增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)不同數(shù)控系統(tǒng)與不同數(shù)控機(jī)床的適應(yīng)能力。

第三，通過(guò)數(shù)控仿真軟件可更好結(jié)合理論學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)同步教學(xué)。若通過(guò)仿真軟件一邊演示一邊教學(xué)，借助車刀與工件運(yùn)動(dòng)來(lái)顯示指令軌跡，學(xué)生更易理解，還可親手操作以加深認(rèn)識(shí)，理論與實(shí)踐相互融合，增強(qiáng)了教學(xué)質(zhì)量。

二、數(shù)控加工技術(shù)課程的數(shù)控仿真軟件教學(xué)要點(diǎn)

1.引導(dǎo)學(xué)生正確選用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)，提高教學(xué)質(zhì)量

數(shù)控仿真軟件可通過(guò)計(jì)算機(jī)把所編制程序，在二維圖或三維圖的基礎(chǔ)上通過(guò)動(dòng)態(tài)方式把整個(gè)數(shù)控加工過(guò)程更生動(dòng)地展現(xiàn)出來(lái)?，F(xiàn)今有影響力、有代表性的數(shù)控仿真軟件包括上海宇龍、斯沃仿真、南京宇航等。但具體選擇哪種仿真軟件，還應(yīng)綜合分析仿真系統(tǒng)里操作面與實(shí)訓(xùn)教學(xué)機(jī)床的匹配性，保證仿真系統(tǒng)里所用到的數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)與教材教學(xué)選擇的數(shù)控系統(tǒng)或機(jī)床相符，并考慮數(shù)控仿真系統(tǒng)功能是否滿足教學(xué)要求與仿真軟件及CAD/CAM軟件配套性，如通過(guò)CAD/CAM軟件后置處理所生成的程序可否調(diào)入仿真系統(tǒng)進(jìn)件虛擬加工，在仿真軟件運(yùn)行驗(yàn)證符合要求的程序可否在真實(shí)機(jī)床里加工等。筆者學(xué)校在實(shí)際操作中選用了上海宇龍數(shù)控仿真軟件，軟件基本可兼容目前國(guó)內(nèi)已有的大部分?jǐn)?shù)控系統(tǒng)，如FANUC、SIEMENS、廣州數(shù)控等。仿真軟件完全模擬真實(shí)的數(shù)控機(jī)床操作，能清晰仿真整個(gè)數(shù)控加工環(huán)節(jié)。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中能夠更快速地了解數(shù)控機(jī)床編程與操作技能。

2.科學(xué)應(yīng)用仿真軟件，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

過(guò)去在黑板上講授不同按鍵名稱、作用與操作方法，實(shí)質(zhì)上是一件費(fèi)力不討好的事，學(xué)習(xí)者感覺(jué)枯燥，教師也乏味。但若將數(shù)控仿真軟件用于數(shù)控加工技術(shù)課程中，學(xué)生所編程序能夠直接在計(jì)算機(jī)數(shù)控加工仿真軟件中進(jìn)行模擬加工演示。由于機(jī)床操作面板的使用及零件加工過(guò)程均與實(shí)際加工情況類似，學(xué)生可從任意角度了解、掌握數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程，毛坯加工變作成品的過(guò)程真實(shí)形象，更利于知識(shí)點(diǎn)的掌握。利用數(shù)控仿真軟件，基于學(xué)生學(xué)習(xí)中遇到的各種困難及問(wèn)題給予講解、引導(dǎo)、示范操作，可以克服所有的學(xué)習(xí)困難，解決問(wèn)題，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。此外，數(shù)控仿真軟件再先進(jìn)，終究不是真實(shí)的，數(shù)控系統(tǒng)種類多，統(tǒng)一數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用于不同廠家生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床上，實(shí)際操作中也存在諸多差異，研發(fā)人員無(wú)法全面掌握這些具體細(xì)節(jié)，仿真軟件產(chǎn)品會(huì)出現(xiàn)一些與真實(shí)機(jī)床不同的感覺(jué)。教師還應(yīng)為學(xué)生清楚講述軟件與實(shí)際機(jī)床不符之處，并結(jié)合機(jī)床真實(shí)情況為學(xué)生展開(kāi)針對(duì)性教學(xué)，以免讓學(xué)生出現(xiàn)誤解，不利于將來(lái)機(jī)床編程與實(shí)操。

3.合理安排教學(xué)內(nèi)容，循序漸進(jìn)掌握數(shù)控知識(shí)

數(shù)控加工技術(shù)課程教學(xué)中應(yīng)合理安排教學(xué)內(nèi)容，在教學(xué)前將知識(shí)點(diǎn)給予有效安排，大致分作三個(gè)模塊，即基礎(chǔ)模式、提高模塊與拓展模塊。首先，基礎(chǔ)模塊重點(diǎn)講述訓(xùn)練中常用到的FANUC數(shù)控系統(tǒng)相關(guān)數(shù)控車床、數(shù)控加工中心編程方法、操作及應(yīng)用知識(shí)，該模塊屬于教學(xué)基礎(chǔ)，也屬于教學(xué)的重點(diǎn)，要求學(xué)生務(wù)必熟練掌握，并能做到知識(shí)的靈活運(yùn)用;其次，提高模塊重點(diǎn)講述并訓(xùn)練SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)相關(guān)三種機(jī)床編程與操作，增強(qiáng)學(xué)生在不同數(shù)控系統(tǒng)下進(jìn)行不同數(shù)控機(jī)床編程的操作能力與理解能力;最后，拓展模塊重點(diǎn)講述國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)里的華中數(shù)控系統(tǒng)與廣州數(shù)控系統(tǒng)里的數(shù)控車床編程及操作技巧，拓寬學(xué)生知識(shí)面，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)不同操作系統(tǒng)、不同操作面板的編程及實(shí)踐操作能力。唯有如此，學(xué)生方可更牢固地掌握各種數(shù)控加工知識(shí)，步入社會(huì)后能盡快適應(yīng)崗位工作要求，提高工作能力。

4.仿真軟件學(xué)習(xí)與機(jī)床實(shí)際操作訓(xùn)練同時(shí)進(jìn)行

數(shù)控仿真軟件不僅可用于數(shù)控加工技術(shù)課程教學(xué)中，還可作為數(shù)控操作技能訓(xùn)練輔助工具。教師應(yīng)擺正數(shù)控仿真系統(tǒng)在教學(xué)中的位置，不可讓學(xué)生養(yǎng)成一味依賴數(shù)控仿真軟件的習(xí)慣，而忽視了機(jī)床實(shí)際操作練習(xí)的重要性。教師需結(jié)合課程總共的學(xué)習(xí)時(shí)間，科學(xué)分配仿真軟件學(xué)習(xí)與機(jī)床實(shí)際操作訓(xùn)練二者的時(shí)間比例，充分認(rèn)識(shí)到數(shù)控仿真軟件的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在入門基礎(chǔ)訓(xùn)練上，而學(xué)生實(shí)踐操作技能的提升關(guān)鍵還是要通過(guò)大量的機(jī)床實(shí)際操作訓(xùn)練。學(xué)校需合理制訂教學(xué)計(jì)劃，在數(shù)控仿真軟件課程學(xué)習(xí)前，就先組織學(xué)生到附近工廠實(shí)習(xí)，讓學(xué)生對(duì)各類加工方法有更深的感性認(rèn)識(shí)。同時(shí)，數(shù)控機(jī)床課程與數(shù)控加工工藝課程也應(yīng)安排在數(shù)控仿真軟件學(xué)習(xí)訓(xùn)練前，讓學(xué)生掌握更多機(jī)床操作方法、加工方法與切削用量選擇方法，更利于學(xué)生理解與掌握數(shù)控仿真各環(huán)節(jié)要點(diǎn)，進(jìn)而讓數(shù)控仿真軟件真正在數(shù)控加工技術(shù)課程中發(fā)揮作用，達(dá)到“砍柴不誤磨刀功”之效。

總之，數(shù)控仿真軟件將逐漸變成我國(guó)數(shù)控教學(xué)中的主要手段，不但能夠解決占用過(guò)多實(shí)驗(yàn)設(shè)備時(shí)間的問(wèn)題，還可提升學(xué)生對(duì)數(shù)控加工的認(rèn)識(shí)，還可為學(xué)生提供檢驗(yàn)自行編寫(xiě)程序正確性的有效手段。不過(guò)，把數(shù)控仿真軟件應(yīng)用于數(shù)控加工教學(xué)里也有諸多不足，在應(yīng)用過(guò)程中還應(yīng)不斷改進(jìn)與完善，使其更好為數(shù)控教學(xué)服務(wù)，提高教學(xué)質(zhì)量，為社會(huì)培育出一批批實(shí)踐能力強(qiáng)的新型數(shù)控人才。

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（作者單位：山西省陽(yáng)泉高級(jí)技工學(xué)校）