張 超

（河南機(jī)電學(xué)校，河南 鄭州 450002）

數(shù)控加工仿真系統(tǒng)在中職數(shù)控專業(yè)課教學(xué)中的應(yīng)用

張 超

（河南機(jī)電學(xué)校，河南 鄭州 450002）

中職數(shù)控專業(yè)課教學(xué)開展的過程中會遇到過許多問題，而數(shù)控加工仿真系統(tǒng)能夠?yàn)榻虒W(xué)的開展提供幫助。文章結(jié)合在實(shí)際教學(xué)中應(yīng)用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)取得的成效探討了數(shù)控加工仿真系統(tǒng)在中職數(shù)控專業(yè)課教學(xué)中的應(yīng)用。

數(shù)控加工仿真系統(tǒng)；教學(xué)；應(yīng)用

數(shù)控加工仿真系統(tǒng)是基于虛擬現(xiàn)實(shí)的仿真軟件。九十年代初源自美國的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種富有價值的工具，可以提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)層次并挖掘其潛力。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)上的價值體現(xiàn)于：用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造，可以降低成本，避免新產(chǎn)品開發(fā)的風(fēng)險；用干產(chǎn)品演示,可借多媒體效果吸引客戶、爭取訂單；用干培訓(xùn)，可用“虛擬設(shè)備”來增加員工的操作熟練程度。

（一）數(shù)控加工仿真系統(tǒng)簡介

數(shù)控加工仿真系統(tǒng)是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)來模擬實(shí)際的機(jī)床加工過程，它驗(yàn)證數(shù)控加工程序的可靠性和預(yù)測切削過程。數(shù)控仿真系統(tǒng)可以模擬實(shí)際設(shè)備加工環(huán)境及其工作狀態(tài)，為驗(yàn)證數(shù)控程序的可靠性、防止千涉和碰撞的發(fā)生以及預(yù)測加工過程提供了強(qiáng)有力的工具。目前，國內(nèi)己經(jīng)出現(xiàn)了多種數(shù)控加工仿真系統(tǒng)，如上海宇龍、南京宇航、南京斯沃和北京斐克等不同數(shù)控加工仿真系統(tǒng)。

（二）在數(shù)控專業(yè)教學(xué)中遇到的問題

1.實(shí)訓(xùn)設(shè)備少，學(xué)生多，成本高。河南機(jī)電學(xué)校在開辦數(shù)控專業(yè)之初，面臨著實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備少的困難，而中職學(xué)校在教學(xué)中又必須著重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際操作技能，實(shí)訓(xùn)設(shè)備少就從客觀上限制著教學(xué)的有效開展。隨著社會對數(shù)控專業(yè)人才需求的不斷增大，學(xué)校數(shù)控專業(yè)學(xué)生人數(shù)卻在不斷增長，但昂貴的數(shù)控設(shè)備數(shù)量的增長又不能跟上學(xué)生數(shù)量的增長，就使得設(shè)備少、學(xué)生多的矛盾日益尖銳。伴隨著學(xué)校對實(shí)訓(xùn)設(shè)備的陸續(xù)投入，設(shè)備逐漸不緊張了，但仍然存在著另一個問題：如果數(shù)控專業(yè)的實(shí)訓(xùn)完全在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行，將使學(xué)校對設(shè)備的折舊、練習(xí)用材料、刀具，能源等消耗巨大，教學(xué)成本居高不下。

2.實(shí)訓(xùn)教學(xué)的安全問題。在數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)過程中，還遇到了學(xué)生在實(shí)訓(xùn)中的安全問題。比如在學(xué)生在初次接觸到數(shù)控機(jī)床時，對整臺機(jī)床的基本操作還不熟練，經(jīng)常發(fā)生因錯誤操作而損壞機(jī)床或刀具。在中后期學(xué)生學(xué)會編程后由于編寫的程序不合理或輸入有誤等情況下盲目的執(zhí)行程序自動加工，往往會造成打刀、撞車等事故。

3.教師在教學(xué)中工作量大。在過去教學(xué)過程中，教師的教學(xué)工作量很大。在編程教學(xué)中，對于學(xué)生所編制的程序，為了防止程序不合理或錯誤，教師需逐個逐段檢查，但對一些書寫格式錯誤也不易檢查出來；而實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，教師在數(shù)控機(jī)床上作示范操作時，往往會有許多學(xué)生圍觀，而外圍的學(xué)生根本看不清楚，也聽不清楚教師的示范與講解，教師只好多次進(jìn)行示范、講解，教學(xué)效果還是不理想，無形中都大大的增加了教師的工作量。

4.可供學(xué)習(xí)的系統(tǒng)比較單一。由于種種因素，學(xué)校的實(shí)訓(xùn)用數(shù)控系統(tǒng)以 FANUC為主，造成了學(xué)生在完成學(xué)業(yè)時就只會操作 FANUC系統(tǒng)，在遇到其他系統(tǒng)時就無法適應(yīng)操作了，導(dǎo)致學(xué)生就業(yè)時需要有個自己適應(yīng)的過程。

（三）數(shù)控仿真系統(tǒng)在我校教學(xué)應(yīng)用中取得的成效

學(xué)校根據(jù)具體情況，已經(jīng)在數(shù)控專業(yè)教學(xué)中應(yīng)用數(shù)控仿真軟件多年，收到了良好的效果，已經(jīng)成為數(shù)控專業(yè)教學(xué)中不可缺少的部分，同時很好的解決了數(shù)控專業(yè)教學(xué)中所遇到的問題。1.由于部分的實(shí)訓(xùn)活動可以在仿真系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，使用仿真軟件將大大減少在數(shù)控機(jī)床設(shè)備上的資金投人，同時機(jī)房使用率也大為提高，也使學(xué)生能夠人手一機(jī)的操作，從而可以加快對學(xué)生的培訓(xùn)速度，大大減少工件材料和能源的消耗，從而可以降低培訓(xùn)成本。2.因?yàn)榉抡嫦到y(tǒng)是在電腦上的虛擬系統(tǒng)，通過仿真系統(tǒng)的使用學(xué)生可以大膽地，獨(dú)立地進(jìn)行學(xué)習(xí)和練習(xí)，而不存在因?yàn)椴僮魇д`而產(chǎn)生的打刀和裝車，同時也快速的提高了學(xué)生操作的熟練程度，從而降低了學(xué)生在實(shí)操中失誤的可能。教師還可以要求學(xué)生在實(shí)際上機(jī)床操作之前，要把自己編制好的程序代碼，傳輸?shù)椒抡孳浖屑庸ひ幌拢_保校驗(yàn)無誤后，方可到機(jī)床上實(shí)際加工，既節(jié)省了機(jī)床操作的輔助時間，又減少了加工中出錯的概率。3.仿真軟件的互動教學(xué)功能大大提高了教學(xué)的效率。教師通過教師機(jī)，在每位學(xué)生機(jī)上演示其教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生可以正常清楚地觀看和練習(xí)，同時教師也能在教師機(jī)上觀察每位學(xué)生的操作情況，對學(xué)生進(jìn)行教學(xué)指導(dǎo)還可利用仿真軟件的考試功能對學(xué)生進(jìn)行考試，了解學(xué)生對數(shù)控加工過程的掌握況，不斷調(diào)整教學(xué)進(jìn)度，從而提高教學(xué)效率，減輕工作量。4.數(shù)控仿真系統(tǒng)能提供車床、立式銑床、臥式加工中心和立式加工中心，以及機(jī)床廠家的多種常用面板；控制系統(tǒng)有 FANUC系列、Siemens系列、三菱、大森、華中數(shù)控、廣州數(shù)控等，可以在安排學(xué)生掌握一種主流系統(tǒng)的操作后，在仿真系統(tǒng)上熟悉其他系統(tǒng)以達(dá)到觸類旁通、增強(qiáng)學(xué)生適應(yīng)力的目的。

（四）使用數(shù)控仿真系統(tǒng)的一些思考

1.日常教學(xué)中仿真教學(xué)如何安排。目前安排仿真教學(xué)有多種模式，有的兄弟院校是將仿真練習(xí)當(dāng)做實(shí)訓(xùn)的一部分，在一學(xué)期中統(tǒng)一安排數(shù)周時間讓學(xué)生做仿真實(shí)習(xí)。有的機(jī)床設(shè)備少的學(xué)校甚至用仿真代替實(shí)操。河南機(jī)電學(xué)校數(shù)控專業(yè)課采用一體化教學(xué)，即理論實(shí)操一體化教學(xué)，專業(yè)課貫穿整個學(xué)期，而每周的專業(yè)課課時被集中的安排在一至兩天中，非常方便主講教師統(tǒng)籌安排理論和實(shí)訓(xùn)課時。教師將一學(xué)期的教學(xué)內(nèi)容整理成若干個教學(xué)任務(wù)，每一周或兩周完成一個任務(wù)，對于每個教學(xué)任務(wù)，教師將其有機(jī)的分為三個教學(xué)階段進(jìn)行，分別是理論講解、仿真練習(xí)和實(shí)操加工。教師帶領(lǐng)學(xué)生在教室集中的學(xué)習(xí)理論知識，學(xué)生帶著理論和編好的程序分散到仿真教室在仿真練習(xí)階段將程序段進(jìn)行驗(yàn)證，教師在仿真的過程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生存在的問題并及時的糾正，最后學(xué)生到車間實(shí)操加工零件，經(jīng)過以上三個教學(xué)階段循環(huán)的執(zhí)行，充分發(fā)揮了仿真系統(tǒng)的作用，提高了教學(xué)效率。

2.仿真不能代替實(shí)操加工。數(shù)控加工仿真系統(tǒng)只是加工過程的模擬而并非真實(shí)加工過程，無法代替學(xué)生在真實(shí)切削加下的實(shí)際感受，比如數(shù)控刀具的選用與安裝、刀具的磨削、零件的裝夾等這些必須要自己動手操作。采用上海宇龍仿真軟件，雖然在軟件中可以選擇不同的工件材料，但是編程時選擇任何切削用量，都可以仿真加工出工件來，因此會出現(xiàn)在仿真軟件上模擬加工正確的程序，應(yīng)用在實(shí)際中有可能出現(xiàn)打刀、加工質(zhì)量不能保證、生產(chǎn)效率降低等問題。教師一定要要求學(xué)生按照實(shí)際操作加工中的要求來做，如正確裝夾零件，合理選用刀具及切削用量，對刀的步驟和動作也要規(guī)范，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的初期就養(yǎng)成正確的習(xí)慣。

[1].上海宇龍軟件工程有限公司.數(shù)控加工仿真系統(tǒng)使用手冊[M].2004.

[2].袁宗杰,鄧愛國.數(shù)控仿真技術(shù)使用教程[M].清華大學(xué)出版社,2007.

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2011-04-10

張超（1979－），男，河南機(jī)電學(xué)校助理講師。