摘 要 數(shù)控加工技術(shù)是一種先進(jìn)的制造技術(shù)，要掌握好這種技術(shù)，數(shù)控教學(xué)必須同數(shù)控實(shí)訓(xùn)相結(jié)合，本文探討了通過在實(shí)際的教學(xué)過程中，應(yīng)用數(shù)控加工模擬仿真軟件，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)控的積極性，來提高教學(xué)效果和實(shí)訓(xùn)效果，解決了實(shí)訓(xùn)中存在的一些問題。

關(guān)鍵詞 數(shù)控加工模擬仿真 數(shù)控加工技術(shù) 中職

中圖分類號(hào)：G718.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1002-7661（2013）12-0018-02

數(shù)控專業(yè)學(xué)生面臨理論聯(lián)系實(shí)際的問題，如果學(xué)生能掌握數(shù)控仿真模擬軟件的使用方法，就可以獨(dú)立練習(xí)編程、操作機(jī)床進(jìn)行切削。通過對(duì)南京斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件在教學(xué)中的長(zhǎng)期應(yīng)用，我發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的機(jī)床操作培訓(xùn)方法效率低、教師工作量大、費(fèi)用高，在此給老師和學(xué)生推薦一款更適合教學(xué)的數(shù)控仿真軟件，為數(shù)控專業(yè)的學(xué)生操作初期進(jìn)行仿真練習(xí)提供方便。

一、數(shù)控加工仿真系統(tǒng)

隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，利用計(jì)算機(jī)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)進(jìn)行學(xué)習(xí)和培訓(xùn)，不僅可以迅速提高被培訓(xùn)人員的理論、操作水平，而且非常安全，可靠性好，培訓(xùn)費(fèi)用低。目前在國(guó)內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)了各種數(shù)控加工仿真教學(xué)系統(tǒng)，如上海宇龍、北京斐克、南京宇航、廣州超軟、南京斯沃等不同的數(shù)控加工仿真軟件。上述這些教學(xué)系統(tǒng)既能單機(jī)系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，又能實(shí)現(xiàn)在線運(yùn)行。其培訓(xùn)設(shè)施只需一臺(tái)計(jì)算機(jī)，數(shù)控機(jī)床模擬操作在顯示屏顯示的仿真面板上進(jìn)行，而零件切削過程由機(jī)床模擬通過三維動(dòng)畫演示。實(shí)踐證明采取這種方法能進(jìn)一步提高操作者的實(shí)際操作技能。

二、數(shù)控加工仿真系統(tǒng)構(gòu)建

虛擬數(shù)控初床一般是通過以下的構(gòu)建平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)上述功能：

1.NC解釋平臺(tái)。NC解釋平臺(tái)包括NC解釋器和NC驗(yàn)證器。任務(wù)分配數(shù)據(jù)庫(kù)從任務(wù)調(diào)度中接受數(shù)控代碼并將其翻譯為虛擬機(jī)床的部件、刀具等運(yùn)動(dòng)的信息，并將其通過計(jì)算模塊來模擬機(jī)床的響應(yīng)，NC解釋器能夠被自由地配置，從而能夠模擬任何一種數(shù)控機(jī)床的CNC控制器。

2.NC驗(yàn)證器。能夠驗(yàn)證NC代碼的語法是否正確。

3.刀具庫(kù)。刀具庫(kù)應(yīng)包括一臺(tái)數(shù)控機(jī)床所需要的所有刀具，并能自由配置刀具庫(kù)中的刀具號(hào)，從而能模擬多種數(shù)控機(jī)床的換刀形式及切削加工的要求。

4.仿真平臺(tái)。仿真平臺(tái)包括刀具軌跡仿真、切削力仿真、加工精度仿真、三維動(dòng)畫仿真、加工工時(shí)統(tǒng)計(jì)分析。仿真平臺(tái)是虛擬數(shù)控機(jī)床的核心技術(shù)，操作者可以在虛擬的環(huán)境中進(jìn)行機(jī)床運(yùn)動(dòng)和切削過程等的仿真，從中獲得相關(guān)的加工數(shù)據(jù)。如進(jìn)給軸的位移、換刀狀態(tài)、主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量、切削時(shí)間，通過加工過程的仿真，了解機(jī)床的操作，驗(yàn)證NC代碼的正確性。

5.計(jì)算平臺(tái)。計(jì)算平臺(tái)用來完成虛擬數(shù)控機(jī)床中各種計(jì)算，如根據(jù)NC代碼計(jì)算力旺琴件新的幾何形狀，根據(jù)刀具的材料、運(yùn)行時(shí)間、琴件的材料性質(zhì)和網(wǎng)滑介質(zhì)的性質(zhì)計(jì)算刀具補(bǔ)償。這些計(jì)算結(jié)果是虛擬數(shù)控機(jī)床在應(yīng)用于虛擬制造過程中加工方案評(píng)價(jià)以及可制造性分析所必須的。

6.操作運(yùn)行平臺(tái)和監(jiān)控平臺(tái)。在虛擬環(huán)境中完全實(shí)現(xiàn)真實(shí)機(jī)床上的監(jiān)控硬件和軟件控制簡(jiǎn)易機(jī)床來增加虛擬數(shù)控機(jī)床的真實(shí)感，并且可以進(jìn)行典型零件的實(shí)驗(yàn)加工，讓初學(xué)者有種身臨其境的感覺。尤其是為初學(xué)數(shù)控編程者實(shí)際調(diào)試加工，節(jié)約了大量的材料和能源。

三、數(shù)控仿真系統(tǒng)功能及在教學(xué)中的應(yīng)用

1.界面友好、新穎，畫面視覺上呈淡藍(lán)色，三維立體感較強(qiáng)，CRT顯示面板、操控功能面板可隨鼠標(biāo)做拖動(dòng)，隨時(shí)進(jìn)行隱藏、顯示移動(dòng)，機(jī)床操作界面也可實(shí)現(xiàn)全屏幕及縮放。值得一提的是系統(tǒng)上集成了各種數(shù)控機(jī)床制造廠商的操控面板。

2.數(shù)控仿真系統(tǒng)的刀庫(kù)有自定義功能，可以自己定義刀桿長(zhǎng)度，刀片厚度，刀片類型，甚至刀片邊長(zhǎng)。在參數(shù)設(shè)置里增加了刀架的前、后位變化，刀位數(shù)也可選四工位、八工位。

3.對(duì)刀與建立工件坐標(biāo)系的易操作性和準(zhǔn)確性是軟件的一個(gè)重要功能。使用表明，數(shù)控仿真系統(tǒng)的失誤率是最低的，幾乎達(dá)到100%，這里需要說明的是，軟件只要鼠標(biāo)移動(dòng)到切削層，數(shù)值就自動(dòng)顯示出來。軟件還有一個(gè)對(duì)刀的快捷方法，就是點(diǎn)擊“功能”，點(diǎn)擊一下“快速對(duì)刀”按鍵，當(dāng)前刀具即可快速移動(dòng)到工件的大徑或中心，各種刀具均可使用此功能，十分方便。

4.數(shù)控仿真系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)功能：（1）用戶管理。通過服務(wù)器注冊(cè)用戶名和密碼，學(xué)生可以在局域網(wǎng)內(nèi)任何一臺(tái)PC登陸數(shù)控仿真系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)版，達(dá)到統(tǒng)一管理與監(jiān)控。（2）習(xí)題管理。服務(wù)器可以增加、編輯習(xí)題。教師發(fā)送習(xí)題圖片，學(xué)生答題，互發(fā)解答，方便與學(xué)生的交流。（3）網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控?？筛鶕?jù)注冊(cè)信息，記錄學(xué)生操作過程，服務(wù)器遠(yuǎn)程控制和查詢學(xué)生的登陸和退出以及加工操作，同時(shí)教師可以對(duì)多個(gè)屏幕廣泛傳授教學(xué)。（4）考試考務(wù)系統(tǒng)。包括題庫(kù)管理，試卷管理，考試過程管理，數(shù)據(jù)管理，準(zhǔn)考證管理，考試成績(jī)管理以及試卷自動(dòng)評(píng)分技術(shù)，這些問題可以輕松解決，從而避免編程時(shí)人為出錯(cuò)或工藝不合理造成工件報(bào)廢。

從我校引入數(shù)控仿真系統(tǒng)效果看，數(shù)控仿真軟件在整體上有軟件界面細(xì)膩，三維造型做得形象、新穎的優(yōu)勢(shì)。無論是程序調(diào)用、操作、對(duì)刀、運(yùn)行都很貼近實(shí)際機(jī)床功能，仿真范圍也比較寬泛。學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)控編程理論時(shí)，課堂的教學(xué)變得更加生動(dòng)、更加具體，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)效果明顯得到提高。同時(shí)該系統(tǒng)還可以減輕老師的工作強(qiáng)度，減少工件材料和能源的消耗，節(jié)約了實(shí)踐環(huán)節(jié)培訓(xùn)成本，效果十分顯著，成為數(shù)控教學(xué)中一種不可替代的重要手段。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃筱調(diào)，趙松年.機(jī)電一體化技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994.

[2]徐偉.數(shù)控機(jī)床仿真實(shí)訓(xùn)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004.

[3]李河水.機(jī)械數(shù)控加工仿真軟件的教學(xué)應(yīng)用[M].南方農(nóng)機(jī)，2007，（5）.

（責(zé)任編輯 劉 馨）