仿真軟件在數控加工教學(xué)的應用論文
摘要：利用虛擬現實(shí)技術(shù)實(shí)施數控加工實(shí)訓，能完全打破時(shí)間和空間的限制。虛擬現實(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(lái)實(shí)訓教學(xué)發(fā)展的必由之路。利用虛擬現實(shí)技術(shù)完成實(shí)訓任務(wù)，為職業(yè)教育的技能訓練找到了一種省錢(qián)、省時(shí)、高效的方法，可節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模塊，以典型車(chē)削零件加工為例探索出一條新的數控加工技術(shù)教學(xué)模式的道路。
關(guān)鍵詞：虛擬現實(shí)技術(shù)；斐克仿真；數控加工
虛擬現實(shí)技術(shù)，又稱(chēng)“靈境技術(shù)”、“虛擬環(huán)境”、“賽佰空間”等。從英文“VirtualReality”一詞翻譯過(guò)來(lái)，簡(jiǎn)稱(chēng)“VR”[l]。當前,虛擬制造(virtualManufacturing,VM)的研究工作在國外受到重視,將成為未來(lái)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劃(TRAM)的五大重點(diǎn)研究領(lǐng)域之一。國內一些高校與科研院所也紛紛起步開(kāi)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(guò)程中的必經(jīng)之路。手工編程對初學(xué)者來(lái)說(shuō)比較適用，可對簡(jiǎn)單的零件進(jìn)行操作，但隨著(zhù)工業(yè)的發(fā)展和數控機床功能的完善，一些形狀復雜和特殊的零件在數值計算上，參數設定中，走刀路線(xiàn)的規劃等要借助計算機設計制造軟件來(lái)實(shí)現，所以CAD/CAM軟件中的仿真加工成為了數控技術(shù)發(fā)展的重要應用部分。在教學(xué)軟件中常見(jiàn)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(jiǎn)單的國產(chǎn)軟件來(lái)進(jìn)行使用。我國在這一研究工作的領(lǐng)域中開(kāi)展的比較晚，但隨著(zhù)科研機構研究工作和一些重點(diǎn)院校的不斷深入和開(kāi)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控機床仿真系統。因為這些軟件價(jià)格比較便宜，也符合我國標準和國情，所以受到廣泛的歡迎并贏(yíng)得了越來(lái)越多的市場(chǎng)。[2]這里就基于斐克仿真軟件配合使用，并以車(chē)削加工為例進(jìn)行數控車(chē)仿真加工典型實(shí)例說(shuō)明。圖1數控車(chē)削典型零件圖
1仿真加工操作步驟流程
圖略
2操作步驟全流程
1）步驟一，見(jiàn)表2所示。利用虛擬現實(shí)技術(shù)建立一個(gè)逼真的虛擬數控機床加工環(huán)境，可以在計算機上進(jìn)行數控機床操作面板的認識、模擬編程訓練并產(chǎn)生加工結果的仿真、進(jìn)行從零件設計圖到動(dòng)態(tài)切削演示的全過(guò)程的虛擬實(shí)現。在數控加工的教學(xué)上利用虛擬培訓教學(xué)法操作技能訓練。由于數控技術(shù)教學(xué)和培訓都離不開(kāi)數控機床，而數控機床本身價(jià)格比較昂貴，學(xué)校的購買(mǎi)能力限制了其在教學(xué)中的普及。通過(guò)數控加工的仿真操作訓練，應達到如下幾個(gè)教學(xué)目的：1）增加學(xué)生對數控機床的感性認識，進(jìn)一步熟悉體會(huì )安全操作規范。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。刀具對刀是數控編程中重要的環(huán)節，要求學(xué)生正確掌握方法。在虛擬的世界中不存在設備損壞或刀具破損等問(wèn)題，學(xué)生可以通過(guò)數控仿真操作系統進(jìn)行反復操作練習，直到能完全熟練地掌握對刀方法。3）適應臨場(chǎng)操作感。由于學(xué)生首次操作數控設備，有些不敢上手或害怕破壞刀具和工件，所以會(huì )顯得有些緊張，甚至會(huì )產(chǎn)生誤操作。例如少輸入了小數點(diǎn)或者忘記輸入刀具補償值等。通過(guò)仿真系統的訓練，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)的設備。4）對編制的工藝流程和程序代碼進(jìn)行驗證，更改。防止實(shí)際操作時(shí)出現危險和錯誤。5）節省大量的熟悉機床時(shí)間，在現場(chǎng)操作時(shí)直接進(jìn)行加工訓練，減少材料和刀具損耗，提高機床使用效率。進(jìn)行虛擬培訓教學(xué)法教學(xué)之前，應該具備和學(xué)校實(shí)際操作場(chǎng)地、條件一致的虛擬教學(xué)培訓系統，如相應機床的虛擬操作模型、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)行數控加工操作的真實(shí)過(guò)程：毛坯定義、工件裝夾、壓板安裝、基準對刀、安裝刀具、機床手動(dòng)操作等內容。這些操作過(guò)程都完全可以在虛擬教學(xué)系統中實(shí)現，同時(shí)虛擬數控加工仿真教學(xué)系統可以檢驗各種數控指令是否正確，能提供與真實(shí)機床完全相同的操作面板，其調試、編輯、修改和跟蹤執行等功能也一應俱全。虛擬現實(shí)技術(shù)在教學(xué)中有著(zhù)極大的前景，特別是受到教育者關(guān)注和賞識。國內的一些高職院校，將仿真技術(shù)軟件廣泛應用于三維造型設計、數控模擬加工等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節，收到了較好的教學(xué)效果。在我國許多高校和研究機構也已經(jīng)利用虛擬現實(shí)仿真技術(shù)，開(kāi)展教學(xué)和實(shí)驗實(shí)訓方面研究與開(kāi)發(fā)，廣泛應用于高校的實(shí)踐教學(xué)，將會(huì )對其教學(xué)模式改革起到極大推動(dòng)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)提供一項嶄新的模式。
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