一、数控加工仿真软件介绍
数控加工仿真系统是基于虚拟现实的仿真软件, 90年代初源自美国的虚拟现实技术, 应用于数控加工操作技能培训和考核的仿真软件, 是通过计算机的编程和建模, 将加工过程用三维图形或者二维图形的方式演示出来的软件, 可以提升传统产业层次, 挖掘潜力。目前, 比较常见的数控加工仿真软件有VNUC、南京宇航、上海宇龙、浙大辰光等, 它们都具有以下功能:可以在计算机屏幕上仿真完成数控加工程序的输入输出、数控机床操作、工件加工、虚拟测量等数控加工的全过程, 同时, 可进行机床设定 (支持多种数控系统) 、定义毛坯、刀具准备、基准测量、G代码处理、面板操作等, 对计算机配置要求也较低, 并可与多种计算机操作系统兼容, 还可利用网络搭建交流平台, 为师生的相互交流提供方便。
二、数控加工仿真软件在数控教学中的重要作用
(一) 弥补实训设备的不足, 降低实训成本。
实训教学是数控教学的重要组成部分, 数控专业的实训, 不比钳工或电子专业。数控专业的实训若完全在数控机床上进行, 将使学校设备投入大, 原材料、刀具、能源消耗多, 成本高。如果使每个学生有充足的实训设备及实训时间, 这对于一般的职业院校是难以办到的。比如建立一个满足100个学生实习的数控实训基地, 每两人一台数控机床, 需要50台, 按每台10万元计, 需要资金500万元。而建立一个满足100个学生实习的数控加工仿真实训室, 每人一台微机, 需要100台, 每台按5000元计 (包括数控加工仿真软件) , 只需资金50万元, 且一人一机, 实训质量也能得到提高。
(二) 改变传统教学模式, 提高学生的学习兴趣。
目前, 由于职业院校大多数学生文化基础较差, 教师感到学生难教, 学生也感到学习困难。因此, 利用先进的教学方法、教学手段来提高学生的学习兴趣显得十分重要。在数控编程与操作教学过程中, 如采用常规的课堂教学模式, 学生所记笔记不一定清楚, 所编制的程序是否正确, 还需教师给予评判。而教师对学生所编制的程序的检查, 需逐个逐段进行, 工作量大, 并且一些书写格式错误也不易检查出来;实训教学中, 教师在数控机床上作示范操作时, 往往会有许多学生围观, 而外围的学生根本看不清楚, 也听不清楚教师的示范与讲解, 教师只好多次进行示范、讲解, 教学效果还是不理想。如采用数控加工仿真软件进行教学, 学生所编制的加工程序, 可在仿真系统中进行模拟加工演示, 格式错误可直接看出, 学生可自行加以改正;仿真软件的互动教学功能也使得教师通过教师机, 在每位学生机上演示其教学内容, 学生可以非常清楚地观看和练习, 同时教师也能在教师机上观察每位学生的操作情况, 对学生进行教学指导;还可利用仿真软件的考试功能对学生进行考试, 了解学生对数控加工过程的掌握情况, 不断调整教学进度。利用数控加工仿真系统教学, 可使抽象内容形象化, 以达到最佳教学效果。
(三) 不同系统、不同机床的实训, 提高学生操作适应能力。
目前, 数控系统已有Fanuc、Simens、三菱60系统、大森数控系统、华中数控系统、和广州数控系统, 机床包括数控车床、数控铣床、立式和卧式加工中心, 以及几十种机床面板, 而数控加工仿真软件都能够支持这些系统及机床, 教师可根据需要, 选择相应的系统和机床, 对学生进行授课, 从而提高学生对不同数控系统和机床的适应能力。另外, 采用数控加工仿真软件进行实训教学, 能大大降低安全风险, 学生不会因操作失误而造成人身伤害和设备损坏事故, 可大胆地、独立地进行练习。
三、数控加工仿真软件在数控教学应用中要注意的问题
(一) 科学安排教学内容, 循序渐进讲解数控编程与操作技巧。
在利用数控加工仿真软件教学过程中, 教学内容可分作三个层次, 其一为基础层次, 主要讲解与训练广州数控系统和华中数控系统中的数控车床的编程与操作方法, 这一部分是教学重点, 必须使学生熟练掌握, 灵活运用;其二为提高层次, 主要讲解Fanuc数控系统中的数控车床、数控铣床和加工中心的编程与操作;第三为拓展层次, 主要讲解Simens数控系统中的数控车床、数控铣床和加工中心的编程与操作, 以帮助学生进一步加强不同数控系统下对不同数控机床的编程方法的理解与应用能力, 扩大学生的知识面, 提高学生对不同操作系统、不同操作面板的编程与操作能力。这三个层次的教学可根据学生不同阶段进行安排, 中专中技阶段难度较低, 学习基本的编程与操作方法, 大专高技阶段难度稍大, 进行提高学习, 而大专技师阶段难度最高, 可进行拓展学习。进入企业后, 不同层次学生面对所操作的数控机床, 能较快地适应所从事的工作。
(二) 教师在教学过程中应起的作用。
数控加工仿真系统不但能应用于数控编程与操作这一理论教学课程, 还可作为数控操作技能训练的辅助工具, 教师应十分重视数控加工仿真系统在教学中的应用方法。要求数控专业教师应有较高的教学水平和教学能力, 有较强的数控职业能力即数控编程能力、工艺处理能力、实际动手能力、自动编程能力, 能较为娴熟地运用数控加工仿真系统进行数控教学, 在教学中真正体现学生为主体, 培养学生动手动脑的能力, 变学生被动学习为主动学习。
(三) 教师应摆正数控加工仿真系统在教学中的位置。
数控专业教师既不能采用常规的教学模式而忽视数控加工仿真系统的应用, 也不能完全依赖数控加工仿真系统而抛开实际机床的实训教学, 应该科学地、充分地发挥数控加工仿真系统在教学中的作用。数控加工仿真系统只是加工过程的模拟而并非真实加工过程, 无法替代数控机床的实训教学。例如, 工件安装的稳固程度、刀具的刃磨与安装都需学生亲自操作, 才能体会实际情况;加工过程中, 切削用量对加工质量的影响、刀具磨损对加工质量的影响, 只能通过实际机床的操作加工, 才能有实际感受;零件尺寸的测量, 也只能通过实际量具的使用, 才能熟练掌握零件的测量方法。
作为数控教学教师, 一定要向学生讲明白数控加工仿真系统加工与实际机床加工的区别。数控加工仿真系统在加工过程中, 不会出现撞刀、铁屑飞溅、工件飞出等损坏设备及人身伤害事故, 也正因为如此, 学生容易放松安全生产这根弦, 对安全问题不太在意。一旦养成习惯, 在实际操作中容易造成重大事故。另外, 学生在数控加工仿真系统加工过程中, 可能会产生自满情绪, 放松对实际机床的操作训练。只有把数控加工仿真系统与实际机床的教学与训练有机地结合起来, 取长补短, 我们的教学才能做到既科学又客观, 既高效又实用, 教学质量才能真正得到提高。
参考文献:[1]沈建华, 陈荣刚, 严军, 张涛.数控加工仿真系统[J].机械制造, 2005; (9) [2]陈国庆, 沈先君.数控机床仿真在数控教学中的应用[J].科教文汇, 2007. (30) 。
摘要：目前, 各职业院校相继开设数控加工专业, 招生规模不断扩大。但数控设备的种类、数量远远不能满足越来越多的数控专业学生的实训需要。数控加工仿真软件用于数控教学, 是一种安全有效的教学模式。
关键词：数控加工仿真软件,数控教学,作用,问题
参考文献
[1] 沈建华, 陈荣刚, 严军, 张涛.数控加工仿真系统[J].机械制造, 2005; (9)
[2] 陈国庆, 沈先君.数控机床仿真在数控教学中的应用[J].科教文汇, 2007 (.30) 。