于晨斯 江文清

摘要：本文介紹了VNUC 數(shù)控虛擬仿真軟件功能及特點(diǎn)以及在數(shù)控教學(xué)中引入VNUC數(shù)控加工仿真軟件作為輔助教學(xué)工具的優(yōu)點(diǎn)。并根據(jù)典型的實(shí)例仿真加工簡(jiǎn)要介紹了仿真加工在教學(xué)中使用的方法。

關(guān)鍵詞：數(shù)控仿真；VNUC；教學(xué)輔助軟件

數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)和工作過程進(jìn)行控制的技術(shù)。其技術(shù)涉及多個(gè)領(lǐng)域：(1)機(jī)械制造技術(shù)；(2)信息處理、加工、傳輸技術(shù)；(3)自動(dòng)控制技術(shù)；(4)伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)；(5)傳感器技術(shù)；(6)軟件技術(shù)等。隨著數(shù)控技術(shù)在社會(huì)生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，企業(yè)對(duì)數(shù)控專業(yè)畢業(yè)生需求不斷增大，越來越多的院校開辦了數(shù)控專業(yè)，學(xué)生人數(shù)也不斷增加。與此同時(shí)也為教學(xué)帶來了許多困難。數(shù)控設(shè)備昂貴，加工成本高，危險(xiǎn)性大，指導(dǎo)不便等諸多因素制約了數(shù)控教學(xué)特別是操作教學(xué)的開展。加工操作又是數(shù)控教學(xué)的核心，學(xué)生獨(dú)立操作的時(shí)間和效率受到影響就意味著教學(xué)質(zhì)量的下滑。教學(xué)中引入數(shù)控加工仿真系統(tǒng)VNUC解決了這個(gè)難題。通過仿真加工完成了許多本應(yīng)在機(jī)床上操作完成的教學(xué)任務(wù)。

一、VNUC數(shù)控仿真軟件的介紹

VNUC 是一款基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的數(shù)控加工技術(shù)教學(xué)軟件。北京斐克公司結(jié)合機(jī)床廠家實(shí)際加工制造經(jīng)驗(yàn)與院校教學(xué)訓(xùn)練一體開發(fā)設(shè)計(jì)了這種機(jī)床控制虛擬仿真軟件，通過計(jì)算機(jī)的編程和建模，將加工過程用三維圖形或者二維圖形的方式演示出來。

VNUC包含了常見型號(hào)的數(shù)控機(jī)床，如臥式數(shù)控車床、3軸立式數(shù)控銑床和3軸立式數(shù)控加工中心。該軟件更包含了種類繁多的主流數(shù)控系統(tǒng)，如FANUC、GSK、華中HNC、KND和SIEMENS等系統(tǒng)。系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一管理的刀具材料、特性參數(shù)庫, 含數(shù)百種不同材料、類型和形狀的車刀、銑刀, 同時(shí)還支持用戶自定義刀具及相關(guān)特性參數(shù)。數(shù)控車床上的圓柱狀毛坯可以是實(shí)心棒料和空心套筒兩種，銑床或加工中心的毛坯是可以自行定義大小尺寸的長(zhǎng)方體毛坯。不論車床還是銑床其毛坯材料的種類十分豐富，操作者可以根據(jù)實(shí)際情況來選擇使用。

二、VNUC數(shù)控仿真軟件教學(xué)中的應(yīng)用

數(shù)控機(jī)床仿真加工是數(shù)控加工技術(shù)課程的輔助教學(xué)手段，能充分利用現(xiàn)有資源節(jié)省時(shí)間降低風(fēng)險(xiǎn)，最大限度為學(xué)生提供動(dòng)手實(shí)踐機(jī)會(huì)，將課本上所學(xué)數(shù)控加工知識(shí)通過仿真加工模擬完成。數(shù)控仿真也可以成為一門獨(dú)立課程作為數(shù)控專業(yè)課程，通過不同類型典型零件的模擬加工彌補(bǔ)實(shí)踐操作中的種種不足。因此VNUC數(shù)控仿真軟件在數(shù)控教學(xué)中發(fā)揮著重要的作用。

1） 仿真教學(xué)生動(dòng)活潑，脫離了單純的課本程序與方法，通過情境教學(xué)讓學(xué)生身臨其境感受加工流程。提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，促進(jìn)學(xué)生的開放性、創(chuàng)新性，大膽動(dòng)手實(shí)踐。

2） 仿真教學(xué)的引入彌補(bǔ)學(xué)校數(shù)控設(shè)備的不足，可以達(dá)到人人想動(dòng)手人人能動(dòng)手的教學(xué)目的。

3） 數(shù)控仿真軟件結(jié)合職業(yè)教育的特點(diǎn)，充分體現(xiàn)理論指導(dǎo)實(shí)踐的理念。老師可以隨時(shí)指導(dǎo)，隨時(shí)停機(jī)甚至重新開始。學(xué)生通過邊學(xué)邊練在每個(gè)細(xì)節(jié)中得到充分的鍛煉，對(duì)每一道工序可以充分領(lǐng)悟和熟練。

4） 數(shù)控仿真教學(xué)中教師可以根據(jù)實(shí)際情況和教學(xué)目標(biāo)引入不同類型的真實(shí)實(shí)例進(jìn)行加工教學(xué)，甚至可以設(shè)計(jì)錯(cuò)誤的環(huán)節(jié)讓學(xué)生更透徹的了解實(shí)踐中可能出現(xiàn)的問題和危險(xiǎn)。

三、VNUC數(shù)控仿真軟件的典型零件加工

下面通過一個(gè)車床的典型零件加工來反映數(shù)控仿真加工在教學(xué)中的應(yīng)用（如圖1所示）。在進(jìn)行仿真加工教學(xué)環(huán)節(jié)之前一般會(huì)完成工藝以及編程等的基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，通過所學(xué)知識(shí)在進(jìn)行加工仿真之前應(yīng)該進(jìn)行準(zhǔn)備工作，根據(jù)加工需求，進(jìn)行工藝分析，編織程序生成NC代碼（根據(jù)所輔助課程體系不同，可采用手工編程或利用CAD/CAM軟件自動(dòng)生成）在預(yù)備工作完成之后，利用VNUC進(jìn)行零件的虛擬加工仿真。仿真加工步驟與實(shí)際加工基本相似，教學(xué)中可充分利用軟件特點(diǎn)結(jié)合實(shí)踐達(dá)到對(duì)學(xué)生綜合能力的鍛煉。

四、圖1

步驟1：機(jī)床、數(shù)控系統(tǒng)的選擇（本實(shí)例選擇大連機(jī)床廠臥式車床，華中世紀(jì)星數(shù)控系統(tǒng)）。

步驟2：設(shè)置毛坯，根據(jù)加工零件的需要設(shè)置毛坯大小并且選擇毛坯的材料。（這里取代實(shí)踐加工中毛坯的選擇，選擇材料45# 鋼，Φ30×110棒料）。

步驟3：開起數(shù)控系統(tǒng)，回零定義機(jī)床坐標(biāo)原點(diǎn)。（與實(shí)際加工中開啟數(shù)控機(jī)床順序一致，啟動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)，設(shè)置機(jī)床原點(diǎn)）。

步驟4：通過VNUC毛坯裝夾面板選擇適當(dāng)?shù)膴A具與裝夾方案（這里取代實(shí)踐加工中的裝夾步驟，本工件選擇三爪卡盤）。

步驟5：切削刀具的選擇，根據(jù)零件的加工工藝，程序中定義刀具編號(hào)選擇所需的刀具并且定義好刀具的類型，長(zhǎng)度，角度，補(bǔ)償?shù)雀鱾€(gè)參數(shù)。（這里與實(shí)際中選擇刀具原理一致，本實(shí)例選擇外圓車刀、外槽刀并設(shè)置刀具參數(shù)）。

步驟6： 進(jìn)行對(duì)刀操作。對(duì)好所需加工刀具（無論車床銑床對(duì)刀方式步驟與實(shí)際操作一致）。

步驟7：加載NC代碼（等同在實(shí)際數(shù)控系統(tǒng)中錄入程序）。

步驟8：進(jìn)行自動(dòng)加工完成零件的仿真過程。（相當(dāng)于實(shí)際加工中按循環(huán)啟動(dòng)加工零件，這里仿真系統(tǒng)可調(diào)節(jié)觀看速度大大縮短實(shí)際加工時(shí)間）

步驟9：在上述工作完成之后，觀察加工過程是否有異常現(xiàn)象，如過切、欠切、超程等，根據(jù)反饋進(jìn)行即使調(diào)整。并且通過仿真加工驗(yàn)證工藝流程、程序、操作過程的正確與否。

在教學(xué)過程中，教師可利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，通過教師機(jī)演示幫助學(xué)生完成這個(gè)工作過程，可以做到每個(gè)細(xì)節(jié)的精益求精。對(duì)加工中的重點(diǎn)難點(diǎn)可反復(fù)演示大大縮短了教學(xué)過程。通過軟件自帶錄像功能錄制過程達(dá)到鞏固教學(xué)效果反復(fù)溫習(xí)的目的，同時(shí)也能增強(qiáng)學(xué)生積極性，滿足他們求知的成就感。

五、結(jié)語

隨著數(shù)控專業(yè)不斷發(fā)展，教學(xué)手段不斷完善VNUC數(shù)控仿真軟件在廣大院校中普及開來。數(shù)控仿真技術(shù)引入教學(xué)大大緩解了設(shè)備不足與學(xué)生動(dòng)手能力培養(yǎng)的矛盾，提升了教學(xué)效果。在未來數(shù)控教學(xué)的探索與發(fā)展中還將發(fā)揮更大的作用。

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