數控仿真軟件在教學(xué)中的若干問(wèn)題論文
摘要：近年來(lái)，我國高職院的數控技術(shù)專(zhuān)業(yè)多采用數控機床仿真軟件進(jìn)行專(zhuān)業(yè)教學(xué)，隨著(zhù)仿真軟件的功能不斷完善，其使用量也在逐漸增加，而在教學(xué)過(guò)程中的大量使用數控仿真軟件又會(huì )產(chǎn)生新的問(wèn)題。文章就此對數控機床仿真軟件在教學(xué)過(guò)程中的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析并在此基礎上提出了改進(jìn)意見(jiàn)以提高仿真教學(xué)的效果。
關(guān)鍵詞：高職教育;數控仿真;教學(xué)效果
中圖分類(lèi)號：TN958 文獻標識碼：A
文章編號：1674-1145 (2009) 03-0160-02
由于社會(huì )對數控技術(shù)類(lèi)人才的大量需求，在我國的高職院校數控技術(shù)專(zhuān)業(yè)學(xué)習的學(xué)生人數也不斷增加，由于學(xué)校實(shí)際的機床數量有限，難以達到滿(mǎn)意的教學(xué)效果，也使得學(xué)生難以滿(mǎn)足企業(yè)對加工、編程維修一體化復合型人才的需求。為了克服硬件的不足多數高職學(xué)校在數控技術(shù)專(zhuān)業(yè)教學(xué)過(guò)程中便大量采用數控仿真軟件教學(xué)，數控機床仿真軟件可以讓人在沒(méi)有任何數控機床操作經(jīng)驗下，完成模擬機床加工，具有形象的三維視角，使初學(xué)者易熟悉機床的面板，并進(jìn)行零件的仿真加工。這樣的教學(xué)方式雖然起到一定的成效但也存在不足。
一、數控仿真教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)
(一)形象易懂是理論到實(shí)際操作的良好過(guò)渡
對于數控專(zhuān)業(yè)而言從理論學(xué)習到數控機床實(shí)際操是一個(gè)很大的過(guò)渡，學(xué)生往往要將課堂上講的工藝分析、對刀、編程、加工操作等用到實(shí)際，而面對機床已不熟悉和緊張以致產(chǎn)生撞刀等誤操作，不僅降低數控機床的精度而且存在一定程度的安全隱患。數控機床仿真軟件是將操作過(guò)程通過(guò)圖形模擬出來(lái)，學(xué)生可以通過(guò)多仿真機床的操作在無(wú)任何危險的情況下，來(lái)熟悉機房;面板，理解加工過(guò)程為后面要進(jìn)行的實(shí)操做好鋪墊工作。
(二)操作方便，數控系統類(lèi)型多樣
操作數控仿真軟件只須學(xué)生運用鼠標和鍵盤(pán)按照實(shí)際機床操作的過(guò)程來(lái)點(diǎn)擊窗口按鍵完成操，可以進(jìn)行工件的裝夾，刀具的更換，并能運用CAM軟件導入程序，配以冷卻液進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬仿真加工等。操作方便不存在任和材料設備損耗。并且由于仿真軟件內有市場(chǎng)上常用的各類(lèi)數控機床的系統如西門(mén)子、法那科、華中數控等，在硬件系統有限的情況下可以接觸到更多機床系統，并通過(guò)對不同系統類(lèi)型的學(xué)習進(jìn)行對比、總結，為將來(lái)走向工作崗位做好從分的準備。
1.價(jià)格低廉降低教學(xué)成本。高職院校數控專(zhuān)業(yè)教學(xué)的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題便是機床設備，即有無(wú)足夠的數控機床用于教學(xué)。如果種類(lèi)和數量達不到要求無(wú)法進(jìn)行實(shí)踐性教學(xué)便很難培養出動(dòng)手能力強，實(shí)操水平過(guò)硬的高技能型數控人才。十幾位同學(xué)共用一臺車(chē)床，無(wú)法教學(xué)，而兩三人一臺，則需要十臺以上的數控車(chē)床，再加上數控銑床及數控加工中心的配備則需要大量資金。而且即使購買(mǎi)機床還存在更新的問(wèn)題。如果采用數控機床仿真軟件教學(xué)，則只需配備足夠的計算機，以及支付一定的軟件使用費，便可開(kāi)展教學(xué)，這則在很大程度上降低辦學(xué)成本。
2.學(xué)習時(shí)間靈活，教師工作量減輕。將數控仿真引入教學(xué)，學(xué)生便有了更多的練習時(shí)間，既可以在學(xué)校機房練習，也可以在自己的電腦上裝載數控機床仿真軟件練習，并將自己遇到的問(wèn)題先進(jìn)行獨立思考，或與同學(xué)商討，最后再帶到課堂向老師請教，使學(xué)習不僅僅只局限在課堂之內。如果按照傳統的機床教學(xué)模式，教師要帶上幾十個(gè)學(xué)生進(jìn)行現場(chǎng)教學(xué)，由于場(chǎng)地限制，往往老師在機床前面進(jìn)行操作演示并使勁的講，而站在后面的學(xué)生卻只能費勁地聽(tīng)，有時(shí)由于人數多還看不清楚，很影響教學(xué)效果，如果幾人一組則老師也要重復多遍，運用仿真教學(xué)則可以在機房教學(xué)，人數多，工作量減輕。
二、仿真軟件教學(xué)存在的問(wèn)題
(一)安全問(wèn)題
企業(yè)制造車(chē)間是事故高發(fā)地帶，往往由于一時(shí)的疏忽或誤操作便會(huì )造成人員和設備事故，而培養技能型人才的學(xué)校為了避免以后事故的發(fā)生，應在教學(xué)過(guò)程中培養學(xué)生的安全意識和規范操作很是重要的。而如何規范操作在理論教學(xué)中不能引起學(xué)生的足夠重視，而在后續進(jìn)行的數控仿真教學(xué)中也是無(wú)法體現，因而便造成實(shí)際操作中的安全隱患。如數控車(chē)床仿真教學(xué)時(shí)裝夾工件只須設置參數，實(shí)際裝工件是則要手動(dòng)操作，用三角卡盤(pán)夾緊工件后要將卡盤(pán)扳手去掉后再轉主軸，還有換刀位置是否安全也沒(méi)有概念，往往換刀時(shí)使刀具打到工件上等等，而仿真用慣了便沒(méi)這種意識。
(二)操作問(wèn)題
熟練的仿真軟件操作并不代表熟練的實(shí)際機床操作，仿真軟件只是一個(gè)過(guò)渡工具，現場(chǎng)實(shí)操和仿真是兩種不同的狀態(tài)，前者需要有熟練的操作技能并且在操作時(shí)集中注意力以應對突然出現的問(wèn)題，而后者則完全是在放松情況下完成。由于進(jìn)行長(cháng)時(shí)間的仿真練習便使學(xué)生自認為對機床操作也是如此熟練，而正是這種不謹慎的心理作用產(chǎn)生問(wèn)題。如用GOO快速移動(dòng)刀架還沒(méi)來(lái)得及反應時(shí)已撞刀，或是運行加工程序有錯誤時(shí)，找不到復位(或急停)按鍵。還有當程序自動(dòng)運行時(shí)不是集中注意觀(guān)察走刀路先有無(wú)問(wèn)題，而是在四處張望，出現問(wèn)題手忙腳亂不知所措。
(三)程序問(wèn)題
1.仿真機床雖然有加工過(guò)程的動(dòng)態(tài)模擬，但并不能讓學(xué)生對切削三要素：切削速度、背吃刀量、進(jìn)給量有一直觀(guān)的感覺(jué)，這則會(huì )影響學(xué)生在實(shí)際操作時(shí)不能很好的將理論知識與實(shí)際生產(chǎn)緊密聯(lián)系選擇合適切削用量進(jìn)行數控加工程序的編制，經(jīng)常是在出現撞刀、蹦刃等情況下才明白。
2.學(xué)生在編制加工程序時(shí)會(huì )遇到一些問(wèn)題，如一些程序在數控仿真機床上可以用，在同類(lèi)型真實(shí)數控機床上卻不能用，當加工中出現報警，對于問(wèn)題出在哪里趕到茫然。如在法那科車(chē)床進(jìn)行進(jìn)行加工時(shí)出現報警“下一指令未指定C01”，經(jīng)檢查程序中有C01，而且仿真可以做，到了實(shí)際機床上則是程序中倒角太小，實(shí)際無(wú)法加工。
3.還有一個(gè)嚴重問(wèn)題，便是數控仿真軟件會(huì )出錯，誤導學(xué)生，使學(xué)生對與原本沒(méi)有很好理解的指令錯誤理解。在實(shí)際加工中出現報警而無(wú)法解決。如仿真時(shí)利用西門(mén)子數控系統車(chē)削循環(huán)指令LCYC95加工時(shí)沒(méi)有考慮增減特性也可以進(jìn)行加工，而到機床上導致無(wú)法加工。
(1)對刀具的認識問(wèn)題。由于數控仿真系統的刀庫中刀具多，很多學(xué)生在選用時(shí)只看外形，而不弄清楚每把刀具的作用，到了實(shí)際中還照樣。例如仿真中精車(chē)刀和螺紋車(chē)刀都是尖的，就有同學(xué)來(lái)用螺紋車(chē)刀進(jìn)行外圓切削。數控仿真中的刀具一直都無(wú)變化，工件的表面也沒(méi)法檢查。因而也無(wú)法很好認識到實(shí)際加工存在的刀具磨損，以及工件表面粗糙度的影響，進(jìn)而影響零件加工時(shí)的工藝分析。
(2)機床保養、維護的意識淡漠。由于仿真系統不存在維護和保養，即使出現問(wèn)題重啟系統便可解決。因此學(xué)生對數控機床維護和保養觀(guān)念淡漠，實(shí)訓時(shí)老師雖再三強調也很難達到要求。例如油位不夠產(chǎn)生的報警學(xué)生不知如何解除。還有學(xué)生在機床操作時(shí)隨意按鍵就像做仿真練習一樣，而忘記數控機床是生產(chǎn)型設備并不是玩具，是有壽命的。特別相回零觸點(diǎn)是有限次的，而不是像仿真軟件那樣無(wú)限使用。
三、改進(jìn)措施
社會(huì )上需要的數控技術(shù)人才既要有扎實(shí)的理論基礎又要有過(guò)硬的操作水平，即對機床操作熟練又能進(jìn)行工藝分析編制加工程序，還要有一定的磨刀水平。但由于在教學(xué)過(guò)程中大量使用仿真軟件教學(xué)并不能培養出優(yōu)秀的人才，所以應當利用其優(yōu)點(diǎn)，改進(jìn)不足：
1.仿真軟件使用要適度，目標定在熟悉面板操作等加工過(guò)程，并且在仿真教學(xué)過(guò)程中穿插現場(chǎng)教學(xué)。
2.教師應首先明確仿真軟件與實(shí)際機床的區別，并引導學(xué)生進(jìn)行相互比較，認識到仿真軟件的不足，而不是完全依賴(lài)仿真軟件。
3.重視安全教育，規范化操作，讓學(xué)生養成良好的機床保養與維護知識。
4.在有限條件下盡可能多進(jìn)行從圖紙的工藝性分析到編程加工的實(shí)操練習。
5.專(zhuān)項進(jìn)行刀具知識的系統學(xué)習，讓學(xué)生正確理解刀具參數含義，進(jìn)行正確選有用，并能磨刀。
四、結語(yǔ)
數控仿真軟件在數控技術(shù)專(zhuān)業(yè)教學(xué)中的作用不可低估，但也必須清楚的認識到應用時(shí)雖之而來(lái)的問(wèn)題，改進(jìn)其不足才能更好的利用。筆者依據本校數控技術(shù)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)經(jīng)驗進(jìn)行總結，提出改進(jìn)措施，并在指導后續的實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中效果明顯。
參考文獻
[1]劉繼平.高職院校數控技術(shù)實(shí)訓基地建設現狀調查及發(fā)展對策[J]湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2008，(4).
[2]劉雄偉.數控機床操作與編程培訓教程[M].機械工業(yè)出版社，2005.
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