斐克仿真軟件在數(shù)控加工教學(xué)中的實(shí)訓(xùn)應(yīng)用

王安

摘要：利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)施數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)，能完全打破時(shí)間和空間的限制。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)即降低了成本又能夠保證教學(xué)的質(zhì)量，是未來實(shí)訓(xùn)教學(xué)發(fā)展的必由之路。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)完成實(shí)訓(xùn)任務(wù)，為職業(yè)教育的技能訓(xùn)練找到了一種省錢、省時(shí)、高效的方法，可節(jié)省成本兼顧精度和編程檢測方面的考慮，完全可以配合使用斐克仿真軟件的相應(yīng)模塊，以典型車削零件加工為例探索出一條新的數(shù)控加工技術(shù)教學(xué)模式的道路。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；斐克仿真；數(shù)控加工

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）31-0134-02

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，又稱“靈境技術(shù)”、“虛擬環(huán)境”、“賽佰空間”等。從英文“Virtual Reality”一詞翻譯過來，簡稱“VR”[l] 。當(dāng)前，虛擬制造（virtual Manufacturing，VM）的研究工作在國外受到重視，將成為未來制造業(yè)的重要發(fā)展趨勢.它已列入美國敏捷制造使能計(jì)劃（TRAM）的五大重點(diǎn)研究領(lǐng)域之一。國內(nèi)一些高校與科研院所也紛紛起步開展虛擬制造研究工作，盡管我國制造業(yè)與某些先進(jìn)國家還有較大差距，但這也是我國制造業(yè)發(fā)展過程中的必經(jīng)之路。

手工編程對初學(xué)者來說比較適用，可對簡單的零件進(jìn)行操作，但隨著工業(yè)的發(fā)展和數(shù)控機(jī)床功能的完善，一些形狀復(fù)雜和特殊的零件在數(shù)值計(jì)算上，參數(shù)設(shè)定中，走刀路線的規(guī)劃等要借助計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)制造軟件來實(shí)現(xiàn)，所以CAD/CAM軟件中的仿真加工成為了數(shù)控技術(shù)發(fā)展的重要應(yīng)用部分。在教學(xué)軟件中常見的有PRO-E、UG、CATIA等軟件。這些軟件價(jià)格昂貴，在一些高校和中小企業(yè)中并不適用，然而在學(xué)習(xí)或一般的生產(chǎn)中，我們也是用到軟件中的幾個(gè)常用到的模塊，我們完全可以找到一個(gè)功能簡單的國產(chǎn)軟件來進(jìn)行使用。

我國在這一研究工作的領(lǐng)域中開展的比較晚，但隨著科研機(jī)構(gòu)研究工作和一些重點(diǎn)院校的不斷深入和開展，也已取得了一定的進(jìn)展，還研發(fā)了很多具有自主版權(quán)的虛擬仿真軟件。例如：北京的斐克軟件、上海的宇龍軟件、南京的斯沃軟件、廣州的超軟軟件等數(shù)控機(jī)床仿真系統(tǒng)。因?yàn)檫@些軟件價(jià)格比較便宜，也符合我國標(biāo)準(zhǔn)和國情，所以受到廣泛的歡迎并贏得了越來越多的市場。[2]這里就基于斐克仿真軟件配合使用，并以車削加工為例進(jìn)行數(shù)控車仿真加工典型實(shí)例說明。

1 仿真加工操作步驟流程

2 操作步驟全流程

1）步驟一，見表2所示。

2）步驟二，見表3所示。

3）步驟三，見表4所示。

4）步驟四，如表5所示。

5）步驟五，如表6所示

6）步驟六，如表7所示

利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立一個(gè)逼真的虛擬數(shù)控機(jī)床加工環(huán)境，可以在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行數(shù)控機(jī)床操作面板的認(rèn)識、模擬編程訓(xùn)練并產(chǎn)生加工結(jié)果的仿真、進(jìn)行從零件設(shè)計(jì)圖到動態(tài)切削演示的全過程的虛擬實(shí)現(xiàn)。在數(shù)控加工的教學(xué)上利用虛擬培訓(xùn)教學(xué)法操作技能訓(xùn)練。由于數(shù)控技術(shù)教學(xué)和培訓(xùn)都離不開數(shù)控機(jī)床，而數(shù)控機(jī)床本身價(jià)格比較昂貴，學(xué)校的購買能力限制了其在教學(xué)中的普及。

通過數(shù)控加工的仿真操作訓(xùn)練，應(yīng)達(dá)到如下幾個(gè)教學(xué)目的：

1）增加學(xué)生對數(shù)控機(jī)床的感性認(rèn)識，進(jìn)一步熟悉體會安全操作規(guī)范。增加學(xué)生實(shí)際操作的自信心。提高安全性。

2）正確掌握對刀方法。刀具對刀是數(shù)控編程中重要的環(huán)節(jié)，要求學(xué)生正確掌握方法。在虛擬的世界中不存在設(shè)備損壞或刀具破損等問題，學(xué)生可以通過數(shù)控仿真操作系統(tǒng)進(jìn)行反復(fù)操作練習(xí)，直到能完全熟練地掌握對刀方法。

3）適應(yīng)臨場操作感。由于學(xué)生首次操作數(shù)控設(shè)備，有些不敢上手或害怕破壞刀具和工件，所以會顯得有些緊張，甚至?xí)a(chǎn)生誤操作。例如少輸入了小數(shù)點(diǎn)或者忘記輸入刀具補(bǔ)償值等。通過仿真系統(tǒng)的訓(xùn)練，學(xué)生容易的掌握操作步驟，能在輕松的環(huán)境下進(jìn)行操作，熟練后再操作真實(shí)的設(shè)備。

4）對編制的工藝流程和程序代碼進(jìn)行驗(yàn)證，更改。防止實(shí)際操作時(shí)出現(xiàn)危險(xiǎn)和錯(cuò)誤。

5）節(jié)省大量的熟悉機(jī)床時(shí)間，在現(xiàn)場操作時(shí)直接進(jìn)行加工訓(xùn)練，減少材料和刀具損耗，提高機(jī)床使用效率。

進(jìn)行虛擬培訓(xùn)教學(xué)法教學(xué)之前，應(yīng)該具備和學(xué)校實(shí)際操作場地、條件一致的虛擬教學(xué)培訓(xùn)系統(tǒng)，如相應(yīng)機(jī)床的虛擬操作模型、刀具庫、環(huán)境模擬等等。要力求虛擬環(huán)境與實(shí)際環(huán)境的情景一致。這樣才能保證學(xué)生能夠在虛擬環(huán)境下進(jìn)行數(shù)控加工操作的真實(shí)過程：毛坯定義、工件裝夾、壓板安裝、基準(zhǔn)對刀、安裝刀具、機(jī)床手動操作等內(nèi)容。這些操作過程都完全可以在虛擬教學(xué)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，同時(shí)虛擬數(shù)控加工仿真教學(xué)系統(tǒng)可以檢驗(yàn)各種數(shù)控指令是否正確，能提供與真實(shí)機(jī)床完全相同的操作面板，其調(diào)試、編輯、修改和跟蹤執(zhí)行等功能也一應(yīng)俱全。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中有著極大的前景，特別是受到教育者關(guān)注和賞識。國內(nèi)的一些高職院校，將仿真技術(shù)軟件廣泛應(yīng)用于三維造型設(shè)計(jì)、數(shù)控模擬加工等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，收到了較好的教學(xué)效果。在我國許多高校和研究機(jī)構(gòu)也已經(jīng)利用虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)，開展教學(xué)和實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)方面研究與開發(fā)，廣泛應(yīng)用于高校的實(shí)踐教學(xué)，將會對其教學(xué)模式改革起到極大推動作用。虛擬技術(shù)雖然不能完全替代真實(shí)的加工和操作，但在理論課與實(shí)踐課之間起到承上啟下的作用。能更好地為教育技術(shù)提供一項(xiàng)嶄新的模式。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉金磊. 虛擬加工過程仿真的研究與分析[D]. 華北電力大學(xué)， 2009.

[2] 劉文霞. 數(shù)控仿真系統(tǒng)在數(shù)控教學(xué)中的應(yīng)用[J].中國現(xiàn)代教育裝備， 2009（10）.

[3] 霍蘇萍. 數(shù)控車削加工工藝編程與操作[M]. 北京： 人民郵電出版社， 2009.

[4] 孟慶茂. 教育科學(xué)研究方法[M]. 北京： 中共廣播電視大學(xué)出版社， 2001.