仿真軟件在中職數(shù)控實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用探究

魏海濤

摘 要：中職數(shù)控實(shí)訓(xùn)課主要培養(yǎng)學(xué)生的編程能力和車(chē)床操作能力，目前大部分中職院校采用手工編程方式，學(xué)生只能夠完成簡(jiǎn)單零件的數(shù)控車(chē)床加工。為此，本文就數(shù)控仿真軟件在中職數(shù)控實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行了探討，分析CAXA數(shù)控車(chē)軟件應(yīng)用的必要性并給出具體的教學(xué)案例，以期為中職數(shù)控車(chē)床實(shí)訓(xùn)教學(xué)的改革提供參考。

關(guān)鍵詞：仿真軟件 數(shù)控實(shí)訓(xùn) 中職院校

一、中職數(shù)控實(shí)訓(xùn)教學(xué)現(xiàn)狀

中職數(shù)控實(shí)訓(xùn)主要培養(yǎng)學(xué)生的車(chē)床操作能力，使其能夠利用車(chē)床加工圖紙給定的零件，并且確保零件的精度和表面粗糙度達(dá)到要求。目前，中職數(shù)控實(shí)訓(xùn)教學(xué)過(guò)程中普遍采用傳統(tǒng)的手工編程方法。學(xué)生要先學(xué)習(xí)編程指令，然后根據(jù)圖紙要求完成加工工藝卡的編制和加工程序的編寫(xiě)，最后將編寫(xiě)好的程序手動(dòng)輸入數(shù)控機(jī)床，完成零件的加工。整個(gè)加工過(guò)程以手工方式為主，花費(fèi)的時(shí)間較多，且只能夠完成比較簡(jiǎn)單的零件的加工，不能夠滿(mǎn)足未來(lái)數(shù)控車(chē)床實(shí)訓(xùn)教學(xué)的需求。

由于數(shù)控車(chē)床加工所需要的知識(shí)種類(lèi)較多，學(xué)生自身素質(zhì)水平也不一樣，他們?cè)谙嚓P(guān)知識(shí)學(xué)習(xí)中存在一些困難，影響其學(xué)習(xí)效果。教師在教學(xué)過(guò)程中只選擇典型的數(shù)控加工指令進(jìn)行講解，學(xué)生完成學(xué)習(xí)之后只能夠完成比較簡(jiǎn)單的零件的加工。對(duì)于比較復(fù)雜的零件，數(shù)控車(chē)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中要求學(xué)生利用宏程序進(jìn)行編程，學(xué)生理解起來(lái)非常困難，很少有學(xué)生能夠完全掌握。但是，實(shí)際工作崗位中要加工的零件比在學(xué)校練習(xí)的零件更復(fù)雜，單純依靠學(xué)校學(xué)習(xí)的簡(jiǎn)單加工指令很難加工出客戶(hù)所需要的零件，導(dǎo)致學(xué)生掌握的技能不能夠滿(mǎn)足企業(yè)需求。另外，受數(shù)控車(chē)床數(shù)量的限制，學(xué)生能夠動(dòng)手操作的時(shí)間較短，最終導(dǎo)致其操作水平較低。

二、中職數(shù)控實(shí)訓(xùn)教學(xué)中存在的問(wèn)題

隨著時(shí)代的發(fā)展，數(shù)控車(chē)床的自動(dòng)化水平不斷提高，所加工產(chǎn)品也呈現(xiàn)出較強(qiáng)的個(gè)性化特點(diǎn)，對(duì)數(shù)控專(zhuān)業(yè)學(xué)生技能操作水平的要求也不斷提高。目前數(shù)控實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)過(guò)程中主要存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題。

（一）教學(xué)方法比較落后

教師在數(shù)控實(shí)訓(xùn)教學(xué)過(guò)程中采用講授型教學(xué)方法，教師先進(jìn)行數(shù)控車(chē)床操作的演示，學(xué)生根據(jù)教師的操作方法進(jìn)行練習(xí)。學(xué)生掌握了基本的車(chē)床操作方法后，教師會(huì)給學(xué)生分配一個(gè)加工任務(wù)，要求學(xué)生完成圖紙的繪制、工藝的編制、刀具的選擇，最后按照教師講授的操作方法去完成零件的加工。在整個(gè)學(xué)習(xí)和加工過(guò)程中，學(xué)生只是單純地模仿教師，沒(méi)有進(jìn)行獨(dú)立思考和分析。因此，學(xué)生只能夠加工已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)的產(chǎn)品，遇到新產(chǎn)品后就不知道應(yīng)該如何去分析、加工。

（二）信息化技術(shù)水平較低

計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展為中職院校的教學(xué)提供了更多的便利，特別是各種仿真軟件的應(yīng)用，有效降低了對(duì)學(xué)生基礎(chǔ)性知識(shí)的要求，提高了數(shù)控加工的自動(dòng)化水平。

但是，當(dāng)前中職院校數(shù)控實(shí)訓(xùn)教學(xué)中信息化技術(shù)的應(yīng)用還較少，教師的教學(xué)還以現(xiàn)場(chǎng)講授為主，沒(méi)有引進(jìn)先進(jìn)的教學(xué)手段;學(xué)生的操作也以車(chē)床實(shí)際操作為主，沒(méi)有引進(jìn)先進(jìn)的CAD/CAM軟件和虛擬仿真軟件，受學(xué)校數(shù)控機(jī)床數(shù)量的限制，學(xué)生能夠上手操作的時(shí)間非常短，導(dǎo)致學(xué)生的數(shù)控機(jī)床操作水平較低。

隨著時(shí)代的發(fā)展，信息化技術(shù)在數(shù)控加工教學(xué)中的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越多，如果中職院校不能夠改變現(xiàn)狀，引進(jìn)先進(jìn)的信息化教學(xué)技術(shù)，就會(huì)被時(shí)代淘汰。

三、仿真軟件引入中職數(shù)控實(shí)訓(xùn)教學(xué)的必要性

為了確保學(xué)生畢業(yè)后所掌握的技能能夠滿(mǎn)足企業(yè)的用工需求，數(shù)控實(shí)訓(xùn)課必須緊跟時(shí)代發(fā)展的步伐，引進(jìn)先進(jìn)的仿真軟件，優(yōu)化數(shù)控實(shí)訓(xùn)課的教學(xué)內(nèi)容和模式，提高其自動(dòng)化程度。目前，常用的仿真軟件有CAXA數(shù)控車(chē)軟件和虛擬仿真兩種。

CAXA數(shù)控車(chē)軟件是數(shù)控車(chē)床加工中常用的軟件，它能夠幫助學(xué)生快速完成零件加工圖紙的繪制，并且自動(dòng)完成零件加工程序的編制。通過(guò)CAXA數(shù)控車(chē)軟件，學(xué)生還能夠動(dòng)態(tài)地觀(guān)察整個(gè)加工過(guò)程，了解刀具的運(yùn)動(dòng)路徑，及時(shí)修改加工參數(shù)、工藝和程序，提高工作效率。同時(shí)，CAXA數(shù)控車(chē)軟件的刀具庫(kù)涵蓋了學(xué)生所需的所有類(lèi)型的刀具和夾具。CAXA數(shù)控車(chē)軟件還為用戶(hù)提供了一個(gè)程序自動(dòng)傳輸功能，降低了手工程序輸入的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了出錯(cuò)率。另外，利用CAXA數(shù)控車(chē)軟件還能夠快速完成復(fù)雜零件以及異型零件的程序編譯，降低學(xué)生編程難度。

虛擬仿真軟件具有模擬數(shù)控加工的功能，學(xué)生在沒(méi)有機(jī)床時(shí)，可以方便地通過(guò)虛擬仿真軟件模擬機(jī)床的操作，軟件會(huì)根據(jù)用戶(hù)的輸入完成機(jī)床的動(dòng)作。學(xué)校一般有多個(gè)配套的機(jī)房，因此不需要再購(gòu)置專(zhuān)門(mén)的計(jì)算機(jī)，只需安裝相應(yīng)的虛擬仿真軟件，投入成本較低，有效解決了數(shù)控機(jī)床數(shù)量較少的問(wèn)題。

四、仿真軟件在中職數(shù)控實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的具體應(yīng)用

下面就CAXA數(shù)控車(chē)軟件在中職數(shù)控實(shí)訓(xùn)教學(xué)中各個(gè)模塊的應(yīng)用進(jìn)行探討和分析。

（一）圖紙的繪制

中職數(shù)控實(shí)訓(xùn)教學(xué)過(guò)程中，教師要先組織學(xué)生進(jìn)行二維電子圖紙的繪制。CAXA數(shù)控車(chē)軟件的二維圖紙繪制方法和經(jīng)典的CAD繪制方法類(lèi)似，學(xué)生可利用軟件提供的直線(xiàn)、曲線(xiàn)和圓等命令完成圖形的繪制。

傳統(tǒng)手工圖紙繪制過(guò)程中如果遇到復(fù)雜曲線(xiàn)，學(xué)生繪制難度較大，但是CAXA數(shù)控車(chē)軟件為學(xué)生提供了多種曲線(xiàn)繪制方法，特別是公式曲線(xiàn)繪制方法，有效降低了圖形繪制難度。CAXA數(shù)控車(chē)軟件的應(yīng)用能夠讓學(xué)生方便地繪制出各種形狀的圖形，滿(mǎn)足零件個(gè)性化的需求。

傳統(tǒng)圖紙繪制完成之后，修改難度較大，而CAXA數(shù)控車(chē)軟件能夠快速完成圖形的修改和保存。

（二）刀具的選擇

CAXA數(shù)控車(chē)軟件自帶刀具庫(kù)，學(xué)生可以直接從刀具庫(kù)中選擇所需刀具的類(lèi)型，并且通過(guò)界面快速完成刀具參數(shù)的輸入，如車(chē)刀刀柄的長(zhǎng)度、刀尖半徑、主偏角和副偏角等。刀具選擇是數(shù)控車(chē)床加工中非常重要的一環(huán)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中非常容易出錯(cuò)，學(xué)生利用CAXA數(shù)控車(chē)軟件可以直觀(guān)地看到所選刀具的類(lèi)型以及對(duì)應(yīng)的參數(shù)標(biāo)示，避免出現(xiàn)參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤的問(wèn)題。同時(shí)，CAXA數(shù)控車(chē)軟件還會(huì)對(duì)學(xué)生所輸入的刀具參數(shù)等進(jìn)行自動(dòng)校核，確保規(guī)范。

（三）加工方式的選擇

完成刀具的選擇后，學(xué)生要完成零件加工輪廓和毛坯輪廓的繪制，并且選擇合適的加工方法，如輪廓粗車(chē)、輪廓精車(chē)、切槽、螺紋加工等。同時(shí)，還要完成加工參數(shù)、刀具進(jìn)退路徑、切削用量和刀具數(shù)據(jù)的設(shè)置。所有參數(shù)設(shè)置完成后，CAXA數(shù)控車(chē)軟件會(huì)自動(dòng)生成刀具的加工路徑。此時(shí)，學(xué)生利用軟件提供的軌跡仿真工具可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)加工過(guò)程的仿真處理，判斷其所選加工工藝的合理性，確保加工路徑的正確性。

（四）生成G代碼

所有步驟設(shè)置完成之后，學(xué)生可通過(guò)軟件選擇加工所用機(jī)床的類(lèi)型，完成機(jī)床相關(guān)參數(shù)信息的設(shè)置。CAXA數(shù)控車(chē)軟件會(huì)根據(jù)上面設(shè)置的所有參數(shù)生成車(chē)床零件加工所需要的G代碼，并且將其直接傳送到數(shù)控機(jī)床，完成加工程序的快速傳輸。

CAXA數(shù)控車(chē)軟件將加工前的所有工作交給計(jì)算機(jī)來(lái)完成，降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)難度，且在整個(gè)操作過(guò)程中軟件會(huì)給予相應(yīng)的提示和提醒，學(xué)生只需要根據(jù)相關(guān)提示完成參數(shù)的設(shè)置即可，減少了前置工作所需要的時(shí)間，提高了加工效率。同時(shí)，運(yùn)用CAXA數(shù)控車(chē)軟件，學(xué)生能夠隨時(shí)檢驗(yàn)其所設(shè)置參數(shù)的正確性，有效降低了中職數(shù)控實(shí)訓(xùn)中安全問(wèn)題發(fā)生的概率。CAXA數(shù)控車(chē)軟件生成零件的加工程序后，學(xué)生可以將程序拷貝到虛擬仿真軟件，然后利用虛擬仿真軟件提供的數(shù)控車(chē)床操作面板，完成數(shù)控車(chē)床的對(duì)刀和加工操作。這樣讓學(xué)生在正式加工之前熟悉機(jī)床的操作，避免因緊張或者其他原因造成實(shí)際加工中的錯(cuò)誤操作。另外，CAXA數(shù)控車(chē)軟件的應(yīng)用大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，提高了學(xué)生自動(dòng)化加工技術(shù)水平，達(dá)到了企業(yè)自動(dòng)化加工的要求。

五、小結(jié)

隨著自動(dòng)化和智能化技術(shù)的不斷更新，數(shù)控車(chē)實(shí)訓(xùn)操作的要求也不斷提高，傳統(tǒng)的手工編程已經(jīng)不能夠滿(mǎn)足中職數(shù)控實(shí)訓(xùn)課教學(xué)的要求，必須要引進(jìn)先進(jìn)的軟件技術(shù)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容和模式的轉(zhuǎn)變，滿(mǎn)足企業(yè)用工需求。

CAXA數(shù)控車(chē)軟件和虛擬仿真軟件是當(dāng)前中職數(shù)控實(shí)訓(xùn)教學(xué)中必不可少的仿真軟件，其中前者能夠?qū)崿F(xiàn)加工圖紙的繪制和加工程序的自動(dòng)生成，后者能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)數(shù)控車(chē)床的模擬操作，二者相互作用，提高學(xué)生數(shù)控車(chē)床操作水平。

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（作者單位：邢臺(tái)技師學(xué)院）