數控仿真軟件在實(shí)訓中的應用論文
數控仿真軟件在實(shí)訓中的應用論文【1】
摘要： 本文著(zhù)重探討如何合理有效地利用好實(shí)訓時(shí)間，讓學(xué)生在短期內掌握數控編程和操作的基本理論和實(shí)踐知識，結合本校數控實(shí)訓經(jīng)驗，探討了數控仿真軟件在數控實(shí)訓中的作用和使用方法。
關(guān)鍵詞： 數控實(shí)訓;工程實(shí)訓;數控仿真軟件;數控教學(xué)
0 引言
隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和經(jīng)濟的市場(chǎng)化，高校人才培養的理念也發(fā)生了根本性的轉變，著(zhù)重強調素質(zhì)教育。
數控編程是一門(mén)對科學(xué)思維和實(shí)踐操作能力要求很高的實(shí)訓內容，如果僅僅通過(guò)單純的理論教學(xué)和實(shí)踐上機操作，容易使初學(xué)者感到抽象、難學(xué)，再加上學(xué)生知識結構、學(xué)習習慣等諸多不利因素[2]，無(wú)法有效地利用工程實(shí)訓的有限時(shí)間，掌握數控機床的編程和操作技能。
在統觀(guān)傳統數控教學(xué)的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎上，我們發(fā)現，引入數控仿真軟件可以避免傳統教學(xué)的缺點(diǎn)，讓學(xué)生在數控實(shí)訓有效的時(shí)間內，在數控機床數量有限和指導教師人數有限的條件下，通過(guò)理論教學(xué)、實(shí)踐操作和仿真軟件交互使用的這一教學(xué)方法，可以提高教學(xué)效果，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習的興趣和動(dòng)力，保證了教學(xué)的安全，取得了良好的教學(xué)效果。
1 傳統數控教學(xué)特點(diǎn)
在傳統的數控實(shí)訓中，因為數控機床的數量有限，指導教師的人數也有限，導致一般是10-15人左右圍聚在一臺數控機床旁邊，聽(tīng)老師講解數控機床具體操作方法，導致大多數學(xué)生因無(wú)法看到數控機床具體操作面板，而無(wú)法認真聽(tīng)講或者聽(tīng)課效果很差。
由于數控機床屬于昂貴設備，學(xué)校購買(mǎi)數控機床的數量有限，教師人數有限，指導學(xué)生單獨上數控機床操作的時(shí)間受限，并且數控機床的錯誤操作容易引起安全事故的發(fā)生，因此，使用傳統的數控教學(xué)方法進(jìn)行的數控實(shí)訓效果很差，學(xué)生無(wú)法在有限時(shí)間內達到高校數控實(shí)訓的目的和要求。
2 數控仿真軟件在數控實(shí)訓中的應用
2.1 數控仿真軟件 數控仿真是應用計算機技術(shù)對數控加工操作過(guò)程進(jìn)行模擬仿真的一門(mén)新技術(shù)。
該技術(shù)面向實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程的機床仿真操作，加工過(guò)程三維動(dòng)態(tài)的逼真再現，能使每一個(gè)學(xué)生，對數控加工建立感性認識，可以反復動(dòng)手進(jìn)行數控加工操作，有效解決了因數控設備昂貴和有一定危險性，很難做到每位學(xué)生“一人一機”的問(wèn)題，在培養全面熟練掌握數控加工技術(shù)的實(shí)用型技能人才方面發(fā)揮顯著(zhù)作用[3]。
數控仿真軟件是應用計算機的編程和建模，將加工過(guò)程用二維圖形或者三維圖形的動(dòng)態(tài)形式演示出來(lái)的軟件，使在傳統數控教學(xué)中，需要數控實(shí)驗室或者實(shí)習工廠(chǎng)才能完成的大部分教學(xué)演示功能在虛擬軟件環(huán)境中就能實(shí)現，使數控教學(xué)模式變得更加靈活、方便。
2.2 數控仿真軟件在數控實(shí)訓中的作用 數控仿真軟件在數控實(shí)訓中的使用，改變了傳統的教學(xué)方式，對數控實(shí)訓的效果有重要的影響，主要表現在以下幾個(gè)方面。
�、贁悼胤抡孳浖梢阅M真實(shí)數控機床加工，使數控實(shí)訓教學(xué)變得生動(dòng)形象，易于理解學(xué)習。
數控仿真軟件提供了多種數控仿真系統，可以全面仿真加工的整個(gè)過(guò)程，學(xué)生可以多方位了解數控機床結構，通過(guò)仿真軟件的模擬加工，掌握實(shí)際數控機床的操作方法。
�、跀悼胤抡孳浖峁┝藢W(xué)習數控機床操作的安全平臺，避免了數控機床操作時(shí)易于發(fā)生的安全隱患。
在使用數控仿真軟件進(jìn)行加工時(shí)，所有的加工都是在虛擬環(huán)境中進(jìn)行，不會(huì )因為學(xué)生的錯誤操作引起人身安全問(wèn)題，也不會(huì )損壞機床。
�、蹟悼胤抡孳浖氖褂每梢怨澥〗虒W(xué)設備的投資，減少材料的消耗。
如果按照傳統的方法來(lái)進(jìn)行數控實(shí)訓，學(xué)生在操作的過(guò)程中要消耗大量的材料，并且集中實(shí)訓期間，連續40天，每天都有學(xué)生參加數控實(shí)訓，數控機床的保養和維護無(wú)法滿(mǎn)足需要，如果一臺機器運轉不良，將會(huì )導致整個(gè)數控實(shí)訓受到嚴重阻礙。
在數控實(shí)訓中如果引入數控仿真軟件，可以避免機器長(cháng)期運轉得不到維護的問(wèn)題，也可以減少原材料的消耗。
仿真軟件一般都是綠色軟件，不用安裝，只要有一臺普通的電腦，就可以安裝使用。
學(xué)生可以在機房練習，也可以在自己的電腦上練習，節約了學(xué)生學(xué)習的時(shí)間，提高了學(xué)習的效率。
�、芊抡孳浖梢约ぐl(fā)學(xué)生學(xué)習數控編程和數控機床操作的動(dòng)力。
學(xué)生在使用數控仿真軟件中，可以通過(guò)直觀(guān)形象的加工過(guò)程，增加學(xué)習數控機床和編程操作的動(dòng)力，激發(fā)學(xué)生的自信心，挖掘學(xué)生的內在潛力。
2.3 數控實(shí)訓中要把數控軟件和傳統教學(xué)相結合
2.3.1 傳統數控實(shí)訓方法 在以往的數控實(shí)訓中，我們的數控實(shí)訓開(kāi)展方法是，教師在課堂上講解數控編程的基本方法，要求學(xué)生學(xué)完數控編程之后提交一個(gè)手工編程的程序。
學(xué)生在數控車(chē)間學(xué)習數控機床的原理和操作方法，這一項要求學(xué)生能夠用給定的程序完成一個(gè)簡(jiǎn)單零件的加工操作。
傳統的數控教學(xué)方法在執行過(guò)程中，學(xué)生感覺(jué)學(xué)習枯燥、單調;在編寫(xiě)數控程序提交給教師中，增大了教師的工作量;在機床操作實(shí)訓中，學(xué)生因為對刀失誤或者忘記關(guān)艙門(mén)等失誤，導致安全問(wèn)題頻出，教學(xué)的效果不是很理想。
我校工程訓練中心在數控實(shí)訓中根據傳統教學(xué)方法的不足，經(jīng)過(guò)認真分析問(wèn)題原因，參照兄弟院校成功的經(jīng)驗，多次修改我校數控實(shí)訓的教學(xué)方法，并根據本校學(xué)生實(shí)訓的特點(diǎn)，把傳統的數控教學(xué)方法和仿真軟件進(jìn)行結合，使得學(xué)生在短期的數控實(shí)訓中，快速掌握數控編程的基本原理和數控機床的基本操作，取得了良好的教學(xué) 效果。
2.3.2 仿真軟件和傳統教學(xué)有效結合的教學(xué)流程 針對學(xué)生實(shí)訓時(shí)都是集中實(shí)訓，數控實(shí)訓的時(shí)間一般是2天。
在這個(gè)前提下，學(xué)生開(kāi)始學(xué)習數控機床的基礎理論知識，內容主要包括學(xué)生實(shí)訓所要用到的數控機床的編程方法。
通過(guò)數控編程理論知識的學(xué)習，要求學(xué)生掌握自己將要使用的數控機床的數控編程方法。
學(xué)生在學(xué)習期間有不明白的地方，可以找老師咨詢(xún)，也可以自己查閱我們編寫(xiě)的《機械制造技術(shù)實(shí)踐》中關(guān)于數控編程部分的內容。
在學(xué)生掌握了基本的編程方法之后，學(xué)生開(kāi)始在數控車(chē)間學(xué)習機床操作，實(shí)訓教師會(huì )給學(xué)生講解數控機床的面板和操作方法，主要講解如何對刀，學(xué)生在教師的指導下，練習對刀。
因為對刀是數控加工中非常重要的一部分內容，所以要求每個(gè)學(xué)生都在機床上練習如何對刀。
經(jīng)過(guò)前面的學(xué)習，學(xué)生已經(jīng)具備編寫(xiě)數控編程軟件的能力和數控機床的基本操作能力，很多學(xué)生因為看到仿真軟件可以快速加工出零件，對數控仿真軟件操作產(chǎn)生了興趣，已經(jīng)開(kāi)始想自己設計加工零件了。
這時(shí)，教師對學(xué)生加以引導，讓學(xué)生觀(guān)看以往同學(xué)設計的零件圖樣，啟發(fā)學(xué)生自主設計零件圖樣，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng )造力。
學(xué)生在模擬仿真加工后，可以提交自己仿真加工完成的作品給老師，教師可以對學(xué)生作品評分，并挑選部分設計加工得比較好的零件，組織學(xué)生在數控車(chē)間里使用數控機床進(jìn)行實(shí)際加工。
2.3.3 教學(xué)效果 在把仿真軟件和傳統的數控教學(xué)相結合進(jìn)行數控實(shí)訓后，我校的數控實(shí)訓避免了以往數控實(shí)訓中出現的問(wèn)題，數控仿真軟件本身的優(yōu)勢極大地調動(dòng)了學(xué)生學(xué)習數控編程的積極性，在每次實(shí)訓中，學(xué)生都很積極主動(dòng)地設計和加工，獨立完成數控實(shí)訓的要求。
針對我校集中實(shí)訓的特點(diǎn)和要求，教學(xué)效果明顯提高。
3 總結
雖然仿真軟件有很多優(yōu)點(diǎn)，但是也有一些不足之處，比如，學(xué)生在選擇工藝參數時(shí)都很隨意;學(xué)生多次錯誤操作導致軟件系統出現問(wèn)題;學(xué)生的安全意識降低等等。
我校數控實(shí)訓把數控仿真軟件和數控實(shí)訓結合在一起，還處于嘗試階段，該教學(xué)方法改善了傳統數控教學(xué)的弊病，提高了數控實(shí)訓的教學(xué)效果。
在實(shí)訓中，我們要努力揚長(cháng)避短，發(fā)揮數控仿真軟件的優(yōu)勢，有效合理地把數控仿真軟件和數控實(shí)訓結合起來(lái)，提高數控實(shí)訓的教學(xué)質(zhì)量。
參考文獻：
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[3]鄧遵義.數控仿真軟件在數控教學(xué)中的應用淺析[J].中國電力教育，2010(6).
數控仿真軟件在數控培訓中的應用【2】
【摘要】數控機床屬于高科技產(chǎn)品，品種多、價(jià)格高，一般學(xué)校很難承受此種消耗和投入，為此數控仿真軟件的應用在實(shí)際教學(xué)中比較廣泛。
與傳統的教學(xué)相比，該軟件操作方便，不但提高教學(xué)質(zhì)量，而且加快數控技術(shù)人才的培養速度。
【關(guān)鍵詞】數控機床;數控仿真;教學(xué)質(zhì)量
仿真技術(shù)是一門(mén)多學(xué)科的綜合性技術(shù)，它以控制論、系統論、相似原理和信息技術(shù)為基礎，以計算機和專(zhuān)用設備為工具，利用系統模型對實(shí)際的或設想的系統進(jìn)行動(dòng)態(tài)試驗。
仿真是一種有效的方法，可以減少風(fēng)險，縮短設計和制造的周期，并節約投資。
數控加工仿真軟件是利用計算機來(lái)模擬實(shí)際的加工過(guò)程。
在數控機床教學(xué)過(guò)程中使用仿真軟件，可以驗證數控加工程序的可靠性，減少毛坯的損耗，提高了學(xué)習的效率。
一、數控仿真軟件簡(jiǎn)介
數控仿真加工是應用計算機技術(shù)對數控加工操作過(guò)程進(jìn)行的模擬加工。
國內廣泛應用的數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。
其中上海宇龍數控仿真軟件在各大院校和培訓機構應用最為廣泛。
我校就是采用的上海宇龍數控仿真軟件，其特點(diǎn)主要有：
(1)提供了多種機床和控制系統。
(2)具有豐富的刀具材料庫。
(3)機床操作全過(guò)程仿真。
軟件可以仿真機床操作的整個(gè)過(guò)程：毛坯定義、工件安夾、壓板安裝、安裝刀具、機床手動(dòng)操作、自動(dòng)加工、模擬走刀路線(xiàn)等。
(4)具有靈活的考試系統和師生互動(dòng)交流窗口。
學(xué)生遇見(jiàn)問(wèn)題時(shí)也可以直接通過(guò)交流窗口，進(jìn)行提問(wèn)。
二、數控仿真軟件在數控培訓教學(xué)中的應用實(shí)例
如圖1所示零件，用上海宇龍仿真軟件選用華中數控系統，先進(jìn)行該零件的模擬加工，驗證程序正確與否，尺寸要求是否能達到圖紙要求，經(jīng)仿真加工正確無(wú)誤后，再進(jìn)行實(shí)際加工。
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(chē)刀，2號刀為精加工外圓車(chē)刀。
2.工藝路線(xiàn)
調用1號刀，采用G71粗加工循環(huán)車(chē)削工件外輪廓，2號刀精加工。
3.編制程序
O0001 N016Z100
%1111 N017M05
N001T0101 N018T0202
N002M03S1000 N019M03S1500
N003G00X30Z2.0 N020G00G40X30Z2
N004G01Z0F150 N021G00X0
N005X0.0 N022G01G42Z0F150
N006G00X30Z2.0 N023G03X12Z-6R6
N007G71U1.5R1P008Q014X0.3Z0.2F200
N024G01Z-22
N008G00X0.0 N025X18Z-32
N009G03X12Z-6R6 N026Z-42
N010G01Z-22 N027X24
N011X18Z-32 N028Z-52
N012Z-42 N029G00G40X120
N013X24 N030G00Z150
N014Z-52 N031M05
N015G00X100 N032M30
4.仿真加工過(guò)程
(1)選擇華中數控系統。
(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(pán)程序，調用O0001程序進(jìn)行循環(huán)加工。
三、數控仿真在培訓教學(xué)中的優(yōu)點(diǎn)
(一)數控仿真軟件可以解決學(xué)校資金短缺的問(wèn)題
數控機床是一種機電一體化的新型設備，價(jià)格昂貴，一臺設備一般需幾十萬(wàn)元，加上日常維護費用，耗材費用，對學(xué)校來(lái)說(shuō)是一筆巨大的投入。
而數控仿真相對便宜，一個(gè)仿真機房的成本只有十幾萬(wàn)元，加上軟件費用，約三十萬(wàn)元左右，還可以供幾十人同時(shí)操作，大大緩解了學(xué)校的資金壓力。
(二)數控仿真軟件可以讓學(xué)生有更多的動(dòng)手機會(huì )
一般來(lái)說(shuō)，由于機床設備有限，學(xué)生實(shí)際操作機床時(shí)都是分組進(jìn)行，組內同學(xué)也是各司其職，各自進(jìn)行設計、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(guò)程。
因此，為培養學(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。
在機床設備不足的情況下，使用數控仿真軟件能輕松的實(shí)現。
(三)可以降低實(shí)際操作中出錯的概率
學(xué)生初學(xué)編程時(shí)，難免會(huì )有疏忽或操作中的失誤，錯誤的程序既浪費操作時(shí)間，又浪費加工材料。
如果在實(shí)際操作之前，讓學(xué)生把編寫(xiě)的程序在仿真系統中加以檢驗，觀(guān)察加工的過(guò)程和結果，這樣就可以及時(shí)發(fā)現錯誤，不但節省了時(shí)間，而且降低了設備損壞率，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(shí)訓車(chē)間場(chǎng)地大，學(xué)生多，設備有限，在常規教學(xué)中，如果將教學(xué)現場(chǎng)設置在車(chē)間內，那么組織教學(xué)就會(huì )變得非常困難，教師需分組多次進(jìn)行重復講解才能全部講完。
但使用計算機仿真，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(shí)學(xué)習到完整的操作過(guò)程，大大提高了教學(xué)的效率。
四、數控仿真在培訓教學(xué)的缺點(diǎn)
(一)仿真軟件無(wú)法完全反映加工的實(shí)際精度
在數控加工中，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(gè)因素，才能加工出符合圖紙要求的零件。
但在數控仿真中，這些操作都是靠計算機完成的，通過(guò)簡(jiǎn)單的點(diǎn)擊鼠標，就可以得到絕對精確的零件，這是完全不符合實(shí)際的。
(二)仿真軟件部分指令不成熟
目前，國內的數控仿真軟件都有或多或少的缺陷，如運行速度慢，程序不穩定等等。
學(xué)校使用的一款數控車(chē)仿真軟件，在執行G71循環(huán)指令時(shí)，第一刀不能切圓弧，否則就會(huì )出錯，而實(shí)際的機床可以實(shí)現。
為了避免這個(gè)問(wèn)題，只能在圓弧前加上一段G01切直線(xiàn)的指令。
學(xué)生在習慣以后，很容易把這個(gè)操作帶入到實(shí)際的機床操作中，這樣一來(lái)，就帶入了不規范的操作，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學(xué)生的動(dòng)手能力和學(xué)習興趣
數控仿真都是在計算機機房進(jìn)行，環(huán)境較好，沒(méi)有噪音，也很干凈。
但實(shí)際加工時(shí)，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，調試、清理機床等，這些實(shí)際動(dòng)手的技能都是在仿真軟件里面學(xué)不到的。
只有學(xué)生實(shí)際動(dòng)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(dòng)的喜悅，才會(huì )有學(xué)習的興趣和動(dòng)力。
五、結語(yǔ)
經(jīng)過(guò)綜上的論述，數控仿真加工系統具有比較高的安全性、經(jīng)濟性、良好的可控制性、不受工作環(huán)境的限制等特點(diǎn)，在數控培訓中可以彌補學(xué)校數控設備的不足、方便教師授課、利于學(xué)生學(xué)習等優(yōu)點(diǎn)，其在培訓中發(fā)揮著(zhù)舉足輕重的作用。
但是數控仿真也有不足，過(guò)于依賴(lài)仿真教學(xué)不利于培養出真正的數控操作工和數控編程人員，我們應該以數控仿真作為教學(xué)的輔助軟件，實(shí)際操作才是數控教學(xué)重點(diǎn)之所在。
參考文獻
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