梁中海

摘要:本文結(jié)合數(shù)控加工仿真軟件的特點(diǎn)和數(shù)控教學(xué)職能及數(shù)控機(jī)床操作實(shí)訓(xùn)事故率高、對(duì)機(jī)床損壞大等特點(diǎn),探討對(duì)于初次接觸數(shù)控機(jī)床的中職生,如何結(jié)合數(shù)控加工仿真軟件來(lái)進(jìn)行理論教學(xué)與實(shí)踐操作培訓(xùn),提高教學(xué)效果,同時(shí),必須注意消除其可能產(chǎn)生的負(fù)面影響。

關(guān)鍵詞:數(shù)控加工;仿真模擬;理論教學(xué);數(shù)控實(shí)訓(xùn);負(fù)面影響

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,數(shù)控加工技術(shù)正在得到廣泛的應(yīng)用。數(shù)控人才成為勞動(dòng)力市場(chǎng)急需的人才,如何盡快地培養(yǎng)出滿足市場(chǎng)需要、掌握數(shù)控機(jī)床編程知識(shí)和操作技術(shù)的數(shù)控技能型人才成為數(shù)控教學(xué)工作者急需解決的問(wèn)題。作為數(shù)控編程與操作的專(zhuān)業(yè)教師,就如何將數(shù)控編程教學(xué)與數(shù)控機(jī)床操作實(shí)踐有機(jī)地結(jié)合起來(lái)進(jìn)行了探討與研究。

為了提高數(shù)控教學(xué)的效率和所培養(yǎng)學(xué)生的適用性,所采用的教學(xué)手段是關(guān)鍵問(wèn)題。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展,產(chǎn)生了可以模擬實(shí)際設(shè)備加工環(huán)境及其工作狀態(tài)的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)。在職業(yè)學(xué)校的數(shù)控教學(xué)當(dāng)中軟件仿真作為一種既能滿足學(xué)生的感觀要求,又能迅速提高學(xué)生的實(shí)踐操作能力,而且安全可靠、費(fèi)用低,同時(shí)解決數(shù)控設(shè)備昂貴與校方資金短缺的普遍性矛盾,因而得到了廣泛的應(yīng)用,但是也給數(shù)控教學(xué)和對(duì)學(xué)生的實(shí)訓(xùn)帶來(lái)了一些較為嚴(yán)重的負(fù)面影響。作者結(jié)合自己多年的教學(xué)實(shí)踐就如何在數(shù)控教學(xué)當(dāng)中充分利用好仿真軟件談個(gè)人感受。

一、利用軟件仿真輔助數(shù)控理論教學(xué)

學(xué)習(xí)數(shù)控技術(shù)需要堅(jiān)實(shí)的理論作為基礎(chǔ)的,要使學(xué)生扎實(shí)學(xué)習(xí)數(shù)控的基本理論和正確認(rèn)識(shí)數(shù)控設(shè)備。軟件仿真模擬作為一種圖文并茂的教學(xué)手段是的一種不可缺少的教學(xué)資源,在教學(xué)中起到了激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,提高教學(xué)效果的作用。對(duì)于初學(xué)者,可通過(guò)軟件仿真模擬數(shù)控機(jī)床加工一件產(chǎn)品,首先讓學(xué)生對(duì)數(shù)控加工過(guò)程有一個(gè)感性的認(rèn)識(shí),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

初學(xué)數(shù)控的學(xué)生往往都有這樣一個(gè)心理,認(rèn)為數(shù)控設(shè)備非常神秘,既有探索的欲望又覺(jué)得無(wú)從下手,尤其是在講述數(shù)控技術(shù)的發(fā)展和數(shù)控設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)時(shí),更是讓許多學(xué)生不知所云,這種狀態(tài)如果在短期內(nèi)得不到改善,學(xué)生的興趣和積極性就會(huì)隨之減退,從而影響學(xué)生的學(xué)習(xí)和教學(xué)效果。如果能及時(shí)利用仿真軟件為學(xué)生揭開(kāi)數(shù)控設(shè)備這層神秘的面紗,學(xué)習(xí)和教學(xué)效果將會(huì)得到明顯的提高。

二、利用軟件仿真輔助數(shù)控實(shí)訓(xùn)教學(xué)

采用傳統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)方法,數(shù)控編程和操作的有效實(shí)訓(xùn)必須在實(shí)際機(jī)床上進(jìn)行,這既占用了設(shè)備,又具有風(fēng)險(xiǎn),實(shí)訓(xùn)中的誤操作經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致昂貴設(shè)備的損壞。鑒于已被廣泛使用的數(shù)控加工仿真軟件的功能,針對(duì)目前大多學(xué)校數(shù)控專(zhuān)業(yè)學(xué)生人數(shù)多,設(shè)備少的實(shí)際情況,及數(shù)控設(shè)備較為精密、昂貴的特點(diǎn)。從實(shí)訓(xùn)課程的教學(xué)現(xiàn)狀出發(fā),把數(shù)控加工仿真軟件引入教學(xué)之中,用于數(shù)控機(jī)床操作與編程教學(xué),在數(shù)控實(shí)習(xí)教學(xué)中適當(dāng)應(yīng)用軟件仿真,會(huì)對(duì)整個(gè)訓(xùn)練過(guò)程起到積極的作用,也能解決數(shù)控設(shè)備少,學(xué)生人數(shù)多的矛盾,以利提高該課程教學(xué)的實(shí)效性。因而在我國(guó)廣大職業(yè)學(xué)校中得到了最廣泛的應(yīng)用。對(duì)把軟件仿真應(yīng)用到數(shù)控實(shí)訓(xùn)教學(xué)當(dāng)中談幾點(diǎn)不太成熟的觀點(diǎn):

(1)實(shí)訓(xùn)教學(xué)離不開(kāi)軟件仿真。由于數(shù)控機(jī)床數(shù)量有限,不可能為每名學(xué)生提供一臺(tái)機(jī)床,又鑒于中職學(xué)校學(xué)生不太成熟,有不教不學(xué)的共性,因此在上機(jī)床操作之前就能在計(jì)算機(jī)的虛擬環(huán)境中完全實(shí)現(xiàn)真實(shí)機(jī)床的操作,讓使用者完全感受到真實(shí)機(jī)床的運(yùn)行特性。仿真不失為一種既能使其有所提高又能培養(yǎng)學(xué)生自覺(jué)、自律的習(xí)慣。

(2)可以利用軟件仿真來(lái)訓(xùn)練學(xué)生的編程能力,尤其是拓寬對(duì)數(shù)控指令應(yīng)用的知識(shí)面是一種行之有效的方法。由于實(shí)習(xí)的數(shù)控設(shè)備數(shù)量和教學(xué)安排有限,學(xué)生不可能一上完理論課,馬上就能操作數(shù)控機(jī)床。為解決這一矛盾,利用軟件仿真來(lái)檢驗(yàn)學(xué)生所編寫(xiě)的程序是否正確,這對(duì)提高學(xué)生編程水平會(huì)有很大幫助。同時(shí)軟件仿真與實(shí)際操作相結(jié)合,可以通過(guò)實(shí)踐給學(xué)生糾正在編程中出現(xiàn)問(wèn)題而軟件仿真又沒(méi)有反映出來(lái)的問(wèn)題。比如,進(jìn)給量和切削深度,軟件仿真時(shí)把進(jìn)給量設(shè)為F=20.0mm/r,切削深度ap=20.0mm時(shí)也能正常加工,并且也不報(bào)警,但是在一般條件下數(shù)控機(jī)床是不能在這樣的切削用量之下工作的。因此,軟件仿真不能解決的問(wèn)題可以通過(guò)實(shí)踐來(lái)彌補(bǔ)。

(3)利用軟件仿真來(lái)訓(xùn)練學(xué)生能有效節(jié)約實(shí)習(xí)經(jīng)費(fèi),提高學(xué)生的實(shí)際工作技能。軟件仿真來(lái)訓(xùn)練學(xué)生是一種合算而又有效的辦法,既能形象加工又能節(jié)約實(shí)習(xí)經(jīng)費(fèi),有的技術(shù)是需要多次重復(fù)訓(xùn)練才能掌握的,如果是在機(jī)床上實(shí)際加工來(lái)掌握這種能力,除了機(jī)床的折舊與磨損之外還有較高的刀具與材料消耗;在軟件上我們可以重復(fù)加工,反復(fù)訓(xùn)練而沒(méi)有上述消耗,只需要進(jìn)行一兩次實(shí)際操作就能達(dá)到事半功倍的效果。

可見(jiàn),適當(dāng)、合理地利用軟件仿真模擬有利于提高數(shù)控實(shí)訓(xùn)效率,有利于解決數(shù)控設(shè)備昂貴與資金短缺的普遍性矛盾,既可以避免因誤操作造成價(jià)格昂貴的數(shù)控機(jī)床的損壞,又可以使操作人員在對(duì)仿真數(shù)控機(jī)床操作過(guò)程中產(chǎn)生臨場(chǎng)感和真實(shí)感。而且能夠讓同學(xué)們更快地熟悉和了解數(shù)控加工的工作過(guò)程,并且掌握每種數(shù)控機(jī)床的基本操作。更大的好處是在實(shí)現(xiàn)了同樣效果的情況下將加工出錯(cuò)及事故發(fā)生率降低到了最小程度。

三、軟件仿真在教學(xué)中的應(yīng)用存在負(fù)面效應(yīng)

數(shù)控加工仿真系統(tǒng)是一種模擬教學(xué)應(yīng)用軟件,它不能也不可能全盤(pán)代替教學(xué),尤其是技能訓(xùn)練。如果老師一味地依賴(lài)數(shù)控加工仿真系統(tǒng)而將學(xué)生放任自流,必將會(huì)引起一些負(fù)面效應(yīng),為了將這些負(fù)面效應(yīng)的影響減少到最低程度,要注意幾點(diǎn):

首先,數(shù)控加工仿真系統(tǒng)只是加工過(guò)程的模擬并非真實(shí)加工過(guò)程,它無(wú)法代替學(xué)生在真實(shí)切削加工的實(shí)際感受,尤其是切削用量的選擇,它無(wú)法進(jìn)行控制,只能對(duì)切削深度過(guò)大時(shí)加以限制。

其次,數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件在設(shè)計(jì)上仍有不足之處,亟待完善,有些指令無(wú)法執(zhí)行,使學(xué)生對(duì)編程理論產(chǎn)生疑惑而無(wú)所適從,這就對(duì)它的使用范圍有所限制,任課教師應(yīng)該熟悉這一差別,及時(shí)加以說(shuō)明,并積極與數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方進(jìn)行聯(lián)系以便及時(shí)予以改進(jìn)。

其三,軟件仿真教學(xué)很容易滋生學(xué)生的自滿情緒,夜郎自大,以仿真論數(shù)控,對(duì)計(jì)算機(jī)產(chǎn)生依賴(lài)心理,沉迷于仿真加工,而疏于上數(shù)控機(jī)床操作。仿真訓(xùn)練與操作訓(xùn)練在后階段應(yīng)穿插進(jìn)行,科學(xué)管理就可將這一負(fù)面效應(yīng)減少到最低程度。

軟件仿真與實(shí)際加工相差很小,具有較高的仿真模擬效果,但是與實(shí)際操控加工,之間始終還是有差距存在,二者不能混為一談,相互替代,只有在教學(xué)當(dāng)中合理、科學(xué)、有效、有選擇地利用仿真軟件才能使之為教學(xué)服務(wù)。我們不能把軟件仿真作為理想的、真實(shí)的模型來(lái)認(rèn)識(shí),而只能將其作為認(rèn)識(shí)事物的中介與橋梁,在教學(xué)中必須與實(shí)踐操作相結(jié)合,才能削減其負(fù)面效應(yīng),發(fā)揮它的最佳教學(xué)效果。

目前軟件仿真已被廣泛應(yīng)用于數(shù)控教學(xué)之中, 它可貫穿于數(shù)控教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié),適當(dāng)、適度、合理地利用軟件仿真模擬有利于提高數(shù)控理論教學(xué)效果,有利于提高數(shù)控實(shí)訓(xùn)效率,有利于解決數(shù)控設(shè)備昂貴與資金短缺的普遍性矛盾,但是,老師必須注意擺正軟件加工仿真系統(tǒng)在教學(xué)中的位置,消除其可能產(chǎn)生的負(fù)面影響。

以上只是簡(jiǎn)要介紹了作者在數(shù)控教學(xué)過(guò)程的一些體會(huì),隨著現(xiàn)代制造業(yè)的快速發(fā)展,數(shù)控機(jī)床加工技術(shù)正占據(jù)越來(lái)越重要的地位。如何提高數(shù)控技術(shù)專(zhuān)業(yè)學(xué)生動(dòng)手實(shí)際操作技能,培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力,使中職數(shù)控技術(shù)專(zhuān)業(yè)學(xué)生很難達(dá)到社會(huì)的要求,還需要我們付出更大的努力。

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(濱海縣現(xiàn)代教育中心)