黃志榮 俞 慶 錢偉忠

常州工學院機電工程學院 江蘇常州 213002

UG NX軟件在數(shù)控加工教學中的應用

黃志榮 俞 慶 錢偉忠

常州工學院機電工程學院 江蘇常州 213002

介紹了UG NX軟件的加工工藝參數(shù)設置功能、刀具軌跡模擬功能、加工仿真功能和后置處理功能，以此來說明其在數(shù)控加工教學中的應用情況。利用UG NX軟件，使數(shù)控加工教學更為形象、具體和生動。

UG NX；應用；數(shù)控加工教學

數(shù)控技術是機械制造中的先進加工技術，廣泛應用于汽車、通用機械、航空航天等領域，它的應用給機械制造業(yè)的生產(chǎn)方式、產(chǎn)品結構、產(chǎn)業(yè)結構帶來了巨大的變化，是制造業(yè)實現(xiàn)自動化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎。目前數(shù)控技術已逐步取代了傳統(tǒng)的制造技術，因此整個制造行業(yè)對這方面人才的要求也發(fā)生了巨大的變化，對加工工藝、數(shù)控編程、數(shù)控加工操作、數(shù)控維修等專業(yè)人才的需求量越來越大。由于該技術的重要性，現(xiàn)階段國內(nèi)絕大多數(shù)工科高職院校均開設了數(shù)控專業(yè)或數(shù)控方向的課程，并且有很多院校都將其作為國家級或省級重點課程來建設，以求更好地講授數(shù)控技術知識，培養(yǎng)專業(yè)人才服務于社會。

目前我院數(shù)控專業(yè)的課程教學主要分為四部分：數(shù)控加工工藝(重點是編程和加工工藝)，數(shù)控機床(重點是機械結構部分)，數(shù)控技術(重點是電氣控制部分)，數(shù)控編程操作實訓。在傳統(tǒng)的教學中，教師的理論教學只能在課堂中講授，引入多媒體教學后，能有效地讓學生加深涉及機床具體操作的印象，但在某些知識方面，如編程指令的具體應用、加工工藝參數(shù)的設置、零件加工難點等方面，學生仍難較好地掌握。當然通過后續(xù)的數(shù)控編程操作實訓，學生能更好地掌握數(shù)控加工技術及具體操作知識，但在教學中發(fā)現(xiàn)理論教學和實踐教學往往存在脫節(jié)，原因在于學生在理論教學中沒能很好地理解和掌握相關知識，造成實訓時教師必須重復講授相關知識內(nèi)容。另外，各院校在實訓環(huán)節(jié)均存在不同的問題，其原因有二：(1)資金原因，數(shù)控設備昂貴，一般學校很難滿足大量學生實訓設備和材料的需求量；(2)安全問題，數(shù)控加工具有危險性，由于程序錯誤或者操作失誤，很容易造成設備損壞或人員受傷。

通過實際教學發(fā)現(xiàn)，在理論教學中除了引入多媒體教學方法外，同時使用相關數(shù)控加工模擬軟件能有效地解決以上問題。它能使理論教學和實際操作有效地銜接，打破傳統(tǒng)的數(shù)控教學模式，幫助學生更好地掌握數(shù)控知識。以UG NX7為例，通過說明其在加工工藝參數(shù)設置、刀具軌跡模擬以及加工仿真方面的功能，進行數(shù)控加工教學剖析，利用這些方面的功能來服務于教學，使整個數(shù)控加工教學更為形象、具體和生動。

1 利用UG NX加工工藝參數(shù)設置功能，加強學生的數(shù)控加工工藝知識

學生在學習數(shù)控加工技術之前已學習了金屬切削機床及機械加工工藝課程，即使有相關課程設計訓練，但也僅僅是停留在理論知識部分，該方面的實踐知識較為薄弱和欠缺。使用UG NX生成正確合理的刀具軌跡之前，必須設定相關加工工藝參數(shù)，如毛坯尺寸、刀具參數(shù)、工件坐標系原點、主軸轉速、進給速度、每層切削深度、加工余量等，這些知識在理論課堂講授時極其枯燥，學生也沒有深刻印象和全面理解。通過UG NX的相關加工工藝參數(shù)設置界面，如圖1刀具參數(shù)設置圖，圖2切削參數(shù)設置圖，人機互動，能讓學生更好地理解和掌握相關知識內(nèi)容。

圖1 刀具設置參數(shù)圖

圖2 切削參數(shù)設置圖

2 利用刀具軌跡模擬功能，提高學生的編程能力

傳統(tǒng)理論教學中，教師通常是針對某些典型零件由易到難，由簡單到復雜，以實例講解的方式，使用各種數(shù)控編程指令來講解數(shù)控加工中整個刀具的走刀軌跡。學生在學習中，如果僅僅靠記憶模仿，而不能深刻理解或不能領會這些指令的實質內(nèi)容，一旦遇到其他類型的零件，就不能很好地完成編程工作。運用UG NX的刀具軌跡模擬功能，將大大提高學生學習的興趣和主動性，使用其中的單步運行功能，能讓學生很清楚地看到刀具的每一步動作，如圖3刀軌可視化圖所示。UG NX提供了平面銑、型腔銑、固定軸曲面銑、多軸加工等多種加工模塊，內(nèi)容十分豐富。目前，學生基本都有計算機，可以利用課余時間，參考相關案例，自行學習，模擬編程，學習的深度和效率將大大提高，同時有利于培養(yǎng)學生自學能力和創(chuàng)造性。

3 利用加工仿真功能，替代真實加工

UG NX具有強大的加工仿真功能以及相關的錯誤報警功能，有2D和3D演示方式。通過仿真加工，能讓學生非常直觀地看到整個零件的加工過程，可以連續(xù)運行也可以單步運行，可以替代真實加工。當仿真加工中發(fā)生問題或出現(xiàn)報警提示時，學生可以修改相關參數(shù)重新生成加工仿真，直到正確為止，如圖4加工仿真圖所示。另外，UG NX還提供了分析功能，學生可以直接檢測加工后生成模型的相關尺寸，以達到更為真實的效果。

圖3 刀軌可視化圖

圖4 加工仿真圖

4 后置處理功能，節(jié)省教學時間和教學精力

傳統(tǒng)的編程操作實訓中，往往是多個學生共用一臺機床，實訓教師在教授機床操作方法后，還需要逐一檢測學生所編程序的正確性，以防止事故的發(fā)生。同時，學生逐一把各自所編程序輸入機床也是一件非常浪費時間和易出錯的事情，而且學生所編程序不宜復雜，否則程序將過于冗長，這樣實訓的效果將難以保證。這種實訓方式大大浪費了教學時間和教師的精力，也不利于學生的學習。通過UG NX的加工仿真功能，如整個加工仿真過程沒有任何情況，學生根據(jù)后置處理功能，可生成txt格式的程序文檔，當然對應不同的機床和操作系統(tǒng)，應編寫不同的后置處理程序。這些txt文檔可通過計算機和相應的通訊接口直接傳輸進機床進行試切加工，大大節(jié)省了學生的輸入時間，降低了出錯幾率，教師和學生的主要精力就可以放在機床操作、對刀、工裝、加工工藝設計方面。學生也可以在課余時間利用自己的計算機進行編程學習，不必占用課堂教學時間，也能完成手工編程難以完成的較為復雜零件的加工程序，使整個實訓更具深度和廣度。

將UG NX軟件應用于數(shù)控加工教學中，能有效地提高學生的學習效果和教師的教學質量，大大節(jié)省教學資源、教學時間和師生的精力，有效緩解學校數(shù)控機床教學資源不足和學生人數(shù)眾多的矛盾，使學生的整個學習更具主動性、積極性和創(chuàng)造性。

[1] 陳小怡.談CAM軟件在數(shù)控教學中的應用—以MasterCAM為例[J].瀘州職業(yè)技術學院學報，2008，3：17～19

[2] 朱鴻.試論數(shù)控加工模擬軟件在數(shù)控教學中的應用[J].科技創(chuàng)新導報，2008，14

Application of UG NX software in numerical control machining teaching

Huang Zhirong, Yu Qing, Qian Weizhong
Changzhou institute of technology, Changzhou, 213002, China

The paper introduced the function of setting process parameters, the simulation function of tool path, the simulation function of machining and the function of post processing. The application of UG NX software in numerical control machining teaching was demonstrated. UG NX software used to make NC machining teaching more image, specif c and vivid.

UG NX; application; NC machining teaching

2011-04-28 稿件編號：1104160

黃志榮，碩士，講師。