陳業(yè)航，夏騰輝

(1.桂林航天工業(yè)學(xué)院電子信息與自動(dòng)化學(xué)院，廣西桂林，541004；2.桂林航天工業(yè)學(xué)院工程綜合訓(xùn)練中心，廣西桂林，541004)

一、數(shù)控機(jī)床實(shí)踐教學(xué)虛擬平臺(tái)開發(fā)意義

1952年，約翰·帕森斯在美國(guó)麻省理工學(xué)院伺服機(jī)械實(shí)驗(yàn)室建造了一臺(tái)可同時(shí)控制三軸運(yùn)動(dòng)的數(shù)控銑床，該數(shù)控銑床是世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床，成為機(jī)械制造自動(dòng)化領(lǐng)域的重要里程碑。[1]隨著數(shù)字控制技術(shù)的不斷發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)中，效率低、精度低、自動(dòng)化程度低的普通機(jī)械正逐步被高效、高精度、高自動(dòng)化的數(shù)控機(jī)械取代，大大提高了生產(chǎn)水平。雖然我國(guó)機(jī)械設(shè)備的數(shù)控化率逐年升高，但目前仍低于發(fā)達(dá)國(guó)家超高水平的機(jī)床數(shù)控化率。此外，隨著社會(huì)的進(jìn)步，產(chǎn)業(yè)布局、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)將會(huì)隨之變化。當(dāng)社會(huì)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)布局和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整時(shí)期，企業(yè)需要相當(dāng)數(shù)量與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高度匹配、具有較高文化水平的專業(yè)人才。在數(shù)控加工領(lǐng)域，企業(yè)需要員工不僅有較強(qiáng)的實(shí)踐能力，還要掌握系統(tǒng)扎實(shí)、與時(shí)俱進(jìn)的數(shù)控機(jī)床理論，這樣才能在飛速發(fā)展的行業(yè)中生存。

數(shù)控機(jī)床實(shí)踐教學(xué)是高校金工實(shí)習(xí)教學(xué)體系的重要組成部分。它不僅可以培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立做事的能力，提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，還可以培養(yǎng)學(xué)生的基本工程素養(yǎng)和專業(yè)水準(zhǔn)，為學(xué)生今后的職業(yè)生涯奠定基礎(chǔ)。以桂林航天工業(yè)學(xué)院電子信息與自動(dòng)化學(xué)院(以下簡(jiǎn)稱我校)金工實(shí)習(xí)基地為例，目前數(shù)控車床實(shí)踐教學(xué)過(guò)程普遍采用傳統(tǒng)教學(xué)方法，即首先利用投影儀進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)理論教學(xué)，然后進(jìn)行上機(jī)操作的教學(xué)方法。然而，該教學(xué)方法存在以下幾個(gè)問(wèn)題：一是設(shè)備數(shù)量少，數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)單一。目前我校的金工實(shí)習(xí)基地僅有三臺(tái)數(shù)控車床，系統(tǒng)均為廣州數(shù)控系統(tǒng)。在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中，人機(jī)比經(jīng)常出現(xiàn)十幾比一的情況。此時(shí)，學(xué)生獨(dú)立操作的時(shí)間受到很大限制，且無(wú)法學(xué)習(xí)其他系統(tǒng)。二是在整個(gè)實(shí)訓(xùn)的過(guò)程中，學(xué)生進(jìn)行的是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，難以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和培養(yǎng)學(xué)生的綜合工程實(shí)踐能力。三是現(xiàn)有教學(xué)模式存在一定的安全隱患。數(shù)控機(jī)床需要規(guī)范化操作，如果學(xué)生在教師集中教學(xué)的過(guò)程中出現(xiàn)注意力不集中的情況，在實(shí)際操作數(shù)控機(jī)床時(shí)可能會(huì)有不規(guī)范操作，這不僅容易引起數(shù)控車床故障，還會(huì)威脅操作者的人身安全。

隨著科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，越來(lái)越多的學(xué)者將虛擬現(xiàn)實(shí)(virtual reality，VR)技術(shù)融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，以促進(jìn)學(xué)生從感性認(rèn)識(shí)過(guò)渡到理性認(rèn)識(shí)。VR是指綜合利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、仿真技術(shù)、人機(jī)接口技術(shù)、傳感器技術(shù)等多種現(xiàn)代技術(shù)的集合，是一種多信息融合的交互式三維動(dòng)態(tài)視景和實(shí)體行為的系統(tǒng)仿真，可使用戶沉浸在計(jì)算機(jī)生成的交互式三維環(huán)境中，給用戶身臨其境的感覺(jué)。

2017年以來(lái)，教育部出臺(tái)了關(guān)于開展示范性虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的項(xiàng)目建設(shè)的通知。[2]在此背景下，各類實(shí)驗(yàn)仿真平臺(tái)不斷涌現(xiàn)，極大地促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與發(fā)展。[3-4]Unity3D可用虛擬技術(shù)展現(xiàn)許多現(xiàn)實(shí)中的場(chǎng)景，開發(fā)的虛擬場(chǎng)景逼真性極強(qiáng)，且Unity3D對(duì)使用者較為友好，更易開發(fā)虛擬環(huán)境。因此，基于Unity3D的實(shí)驗(yàn)仿真平臺(tái)引起了大批學(xué)者的關(guān)注。管練武等人提出基于Unity3D的訓(xùn)練可視化系統(tǒng)進(jìn)行室內(nèi)滑雪教學(xué)與訓(xùn)練。[5]該系統(tǒng)通過(guò)構(gòu)建虛擬滑雪場(chǎng)，場(chǎng)景中包含靜態(tài)場(chǎng)景(如滑雪跑道、雪山、樹木及圍欄等)和動(dòng)態(tài)場(chǎng)景(如飄雪、陽(yáng)光的變化，天色的變化等)，并通過(guò)人物碰撞檢測(cè)實(shí)行激勵(lì)制度，實(shí)現(xiàn)基于人物實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量數(shù)據(jù)的智能滑雪教學(xué)和訓(xùn)練。王文鋒等人提出基于Unity3D與自然手勢(shì)識(shí)別的車輛虛擬拆裝實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。[6]該系統(tǒng)首先運(yùn)用CATIA對(duì)車輛的零部件進(jìn)行建模并保存在模型庫(kù)中；其次使用C#語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)基于Leap Motion的虛擬拆裝過(guò)程所涉及的8種手勢(shì)識(shí)別；最后，利用人機(jī)交互的方式實(shí)現(xiàn)車輛的虛擬拆裝并進(jìn)行評(píng)分。秦彩寧運(yùn)用Unity3D構(gòu)建新能源汽車拆裝虛擬仿真平臺(tái)，更好地展示了新能源汽車的設(shè)計(jì)框架。[7]孫俊輝等人通過(guò)構(gòu)建虛擬場(chǎng)景并導(dǎo)入U(xiǎn)nity3D引擎，編寫C#腳本和粒子開發(fā)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，解決了多人虛擬場(chǎng)景下權(quán)限分配問(wèn)題。[8]

基于此，為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和綜合工程實(shí)踐能力，解決數(shù)控設(shè)備少導(dǎo)致的教學(xué)窘境，降低教學(xué)安全隱患，本文引入基于Unity 3D的數(shù)控車床拆裝虛擬仿真系統(tǒng)，使學(xué)生在金工實(shí)習(xí)中學(xué)習(xí)專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課時(shí)，對(duì)機(jī)床認(rèn)識(shí)、裝配訓(xùn)練等實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練具有較好的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。為了使學(xué)生更加真實(shí)地認(rèn)識(shí)數(shù)控機(jī)床，本系統(tǒng)運(yùn)用VR技術(shù)，使用者通過(guò)VR眼鏡可以在虛擬世界中進(jìn)行操作和控制，模擬車床拆卸，實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)下數(shù)控車床的人車交互。學(xué)生利用該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，一方面可提高學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)積極性，有效解決數(shù)控車床教學(xué)過(guò)程中人車比過(guò)大的問(wèn)題，學(xué)生在線也能夠進(jìn)行金工實(shí)習(xí)；另一方面可以避免工程訓(xùn)練操作隱患，解決設(shè)備、時(shí)間、場(chǎng)地不足等問(wèn)題，提高教學(xué)質(zhì)量。

二、數(shù)控車床虛擬拆裝實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

本文設(shè)計(jì)的數(shù)控車床虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。以數(shù)控車床為對(duì)象，搭建數(shù)控車床拆卸虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)、部件和裝配關(guān)系的有機(jī)結(jié)合。[9]該系統(tǒng)以主體框架為基礎(chǔ)，搭建人機(jī)交互模塊、實(shí)體建模模塊、拆裝教學(xué)模塊、拆裝實(shí)驗(yàn)?zāi)K和虛擬場(chǎng)景現(xiàn)實(shí)模塊。其中，人機(jī)交互模塊為拆裝教學(xué)和拆裝實(shí)驗(yàn)提供基本的交互方法，虛擬場(chǎng)景現(xiàn)實(shí)模塊主要負(fù)責(zé)為使用者提供較為真實(shí)的虛擬教學(xué)與訓(xùn)練場(chǎng)景。系統(tǒng)使用模塊化的結(jié)構(gòu)進(jìn)行搭建，使不同模塊可以并行設(shè)計(jì)開發(fā)，并使系統(tǒng)具有良好的拓展性。

圖1 數(shù)控車床虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

三、模擬數(shù)控機(jī)床拆裝教學(xué)與訓(xùn)練可視化系統(tǒng)模塊

(一)主體框架模塊

主體框架模塊主要包括數(shù)控車床模型渲染、初始化、功能拓展接口，這部分既是軟件的核心，又是軟件的運(yùn)行端口。初始化部分又包含數(shù)控車床模型加載、拆裝程序加載、虛擬環(huán)境設(shè)置等，為后期軟件自模擬與拆裝提供更為可靠的條件。

(二)人機(jī)交互模塊

在人機(jī)交互模塊中，用戶使用鼠標(biāo)及鍵盤完成對(duì)程序的加載，通過(guò)HTC控制手柄和頭盔完成對(duì)模型內(nèi)部結(jié)構(gòu)360°方位的觀察及拆裝；系統(tǒng)提供基于C#語(yǔ)言程序的軟件完成手柄對(duì)零件的識(shí)別功能。

(三)原理介紹和拆裝教學(xué)模塊

該模塊的主要功能是引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)控車床原理、數(shù)控車床裝配關(guān)系等相關(guān)內(nèi)容，以使學(xué)生熟悉數(shù)控車床的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、組成原理和拆裝過(guò)程。原理介紹模塊主要包括數(shù)控車床各部件及總裝的工作原理、機(jī)構(gòu)的運(yùn)行動(dòng)畫及原理展示；拆裝教學(xué)模塊提供數(shù)控車床模型及總裝的標(biāo)準(zhǔn)化拆裝過(guò)程教學(xué)視頻和零部件之間的用途及功能等內(nèi)容。

(四)拆裝系統(tǒng)運(yùn)行流程

數(shù)控車床拆裝虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)工作流程如圖2所示。具體步驟如下。

圖2 數(shù)控車床拆裝虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)工作流程

操作步驟一：首先運(yùn)用CAXA和NX軟件的建模模塊構(gòu)建數(shù)控車床實(shí)體模型；然后將構(gòu)建好的模型導(dǎo)出為Fbx格式的文件；最后將該文件導(dǎo)入U(xiǎn)nity3D環(huán)境中并檢查各個(gè)部件是否完整。

操作步驟二：部件屬性的編碼。為導(dǎo)入的部件定義其拆卸程序編碼，并測(cè)試部件拆卸是否符合正確拆卸過(guò)程、HTC頭盔與控制手柄之間是否能夠形成互動(dòng)操控、手柄執(zhí)行拆卸的過(guò)程中是否存在部件之間的相互干涉。

操作步驟三：HTC外部頭盔與計(jì)算機(jī)之間的視角切換。借助外部頭盔將計(jì)算機(jī)渲染視角轉(zhuǎn)化為虛擬場(chǎng)景視角，以虛擬拆裝機(jī)床認(rèn)識(shí)數(shù)控車床結(jié)構(gòu)。操作者遇到拆卸過(guò)程中控制手柄不順暢，應(yīng)當(dāng)返回?cái)?shù)控車床加載的第一步并逐一檢測(cè)，直到手柄拆卸能夠正常執(zhí)行。

四、模擬數(shù)控機(jī)床拆裝教學(xué)與訓(xùn)練可視化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

(一)模型建立

數(shù)控機(jī)床的虛擬拆裝系統(tǒng)需要規(guī)范數(shù)控車床的各種部件和場(chǎng)景建模。模型的質(zhì)量和結(jié)構(gòu)直接影響系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)性。在建模過(guò)程中，依據(jù)數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)關(guān)系及空間位置確定車床外殼模塊、車床主軸、三爪卡盤模塊、工作臺(tái)、頂針模塊等結(jié)構(gòu)部件的層次關(guān)系。在構(gòu)建模型時(shí)，需先構(gòu)建主體架構(gòu)，再完成部件建模。這樣的建模流程可以明確建模目標(biāo)、提高建模效率。在建模軟件方面，使用CAXA和NX軟件對(duì)數(shù)控車床部件進(jìn)行建模。模型細(xì)節(jié)如下。

數(shù)控車床底座外殼模塊包括數(shù)控車床的底座、廢料箱、前箱體、后箱體、側(cè)殼、車床門、機(jī)床狀態(tài)指示燈以及玻璃等。其中，車床門需要在虛擬環(huán)境中實(shí)現(xiàn)左右運(yùn)動(dòng)，且在車床門的建模中，車床門與前箱體的布爾關(guān)系應(yīng)選擇無(wú)。由于底座外殼模塊中各零部件的顏色不同，因此不同顏色的部件之間的布爾操作也選擇無(wú)。在整個(gè)建模過(guò)程中畫出零部件的基本形狀并給出基本顏色以便于區(qū)分。

數(shù)控車床主軸及三爪卡盤是數(shù)控車床的重要組成模塊，也是主控車床主要旋轉(zhuǎn)組件。因此，在建模和裝配的過(guò)程中需要保持主軸軸心與任意基準(zhǔn)坐標(biāo)軸重合。由于三爪卡盤的三只緊固爪在抓緊或松開時(shí)為同時(shí)向內(nèi)或向外運(yùn)動(dòng)，因此在建模時(shí)應(yīng)保持三個(gè)爪頭到軸心的距離相等。

數(shù)控車床工作臺(tái)主要由Z軸向的導(dǎo)軌、工作支撐臺(tái)、X向的移動(dòng)平臺(tái)以及刀架和換刀臺(tái)組成，由于多個(gè)機(jī)構(gòu)放置在模型進(jìn)行建模，因此不需考慮裝配干涉的問(wèn)題，簡(jiǎn)化了建模難度。

數(shù)控車床頂針模塊主要由頂針座和頂針組成，用于車削細(xì)長(zhǎng)工件時(shí)進(jìn)行輔助裝夾，以防止因車削力過(guò)大，導(dǎo)致工件變形。頂針又分為死頂針和活頂針兩種，此處為了簡(jiǎn)化模型，將兩種頂針建模為相同形狀，后期根據(jù)實(shí)際虛擬加工情況對(duì)頂針添加旋轉(zhuǎn)的自由度即可。需要注意的是，在建模的過(guò)程中需要保持頂針的軸心在后續(xù)裝配中與主軸旋轉(zhuǎn)軸心重合。部分建模結(jié)果如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)主要模塊

此外，為使虛擬系統(tǒng)更加接近于現(xiàn)實(shí)車間的場(chǎng)景，還可將車間環(huán)境也進(jìn)行建模。車間虛擬場(chǎng)景系統(tǒng)是三維可視化與虛擬仿真模塊，可通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以3D立體的形式構(gòu)建車間、設(shè)備、人體模型等，數(shù)字化地復(fù)原整個(gè)車間環(huán)境，并實(shí)時(shí)反映其運(yùn)行狀態(tài)。車間環(huán)境是一種用于小組團(tuán)隊(duì)訓(xùn)練和學(xué)習(xí)的虛擬環(huán)境。在這種環(huán)境下，有完整清晰的標(biāo)線表示各區(qū)域的作用，完成各區(qū)域的相關(guān)步驟的學(xué)習(xí)任務(wù)、訓(xùn)練任務(wù)和實(shí)際工作任務(wù)。在車間的虛擬環(huán)境中，教師或?qū)W生可以在指定區(qū)域內(nèi)自由放置數(shù)控車床、鉆床等設(shè)備和輔助設(shè)備(如工具車、材料車、鉗工臺(tái)等)。內(nèi)部環(huán)境由幾個(gè)車間組成，每個(gè)車間的規(guī)模都可以定制。學(xué)生在車間的虛擬環(huán)境中可以完成穿衣、選擇工具、刀具、量具等專業(yè)行為。車間虛擬環(huán)境提供的設(shè)備種類包括數(shù)控車床和數(shù)控銑床。

(二)模擬數(shù)控機(jī)床拆裝教學(xué)與訓(xùn)練可視化系統(tǒng)

該數(shù)控機(jī)床拆裝教學(xué)與訓(xùn)練可視化系統(tǒng)以C#語(yǔ)言和Unity3D引擎構(gòu)建而成，可在Windows 10 環(huán)境下正常運(yùn)行，在聯(lián)想ThinkStationP620上測(cè)試可達(dá)到預(yù)期效果。

以“桂航工程綜合訓(xùn)練中心”車間所用的數(shù)控車床CK6140為例進(jìn)行本虛擬場(chǎng)景建模設(shè)計(jì)。在虛擬仿真的數(shù)控車教學(xué)環(huán)境下，使用者可佩戴VR眼鏡，通過(guò)手柄直接完成對(duì)虛擬數(shù)控車床的理論學(xué)習(xí)和拆裝。使用者在使用VR設(shè)備的過(guò)程中必須保證純凈感、交互感和具有一定的想象力，才可確保整個(gè)VR系統(tǒng)的可行性。系統(tǒng)也必須有專業(yè)的信息輸入設(shè)備和輸出設(shè)備。在信息輸出的過(guò)程中要有高性能的顯示器以及多通道投影儀，以便營(yíng)造沉浸感。系統(tǒng)呈現(xiàn)給使用者的虛擬界面如圖4所示，使用者通過(guò)Steam VR可清晰地看到數(shù)控車床的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作原理。為增強(qiáng)其趣味性，本系統(tǒng)還增加了機(jī)床各零部件可移動(dòng)式操作。對(duì)于初學(xué)者，場(chǎng)景中還設(shè)置了文字提示，使用者只需根據(jù)系統(tǒng)提示即可完成對(duì)數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)與工作原理的學(xué)習(xí)。

圖4 虛擬拆卸數(shù)控車床

在外觀和功能設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)添加UI界面和屏幕提示語(yǔ)，對(duì)虛擬環(huán)境中的操作結(jié)果進(jìn)行反饋。在此基礎(chǔ)上還可以加入數(shù)控教學(xué)內(nèi)容，操作者可在進(jìn)入虛擬加工環(huán)境前選擇是否進(jìn)入帶有數(shù)控教程的虛擬系統(tǒng)，也可以在虛擬環(huán)境內(nèi)劃分?jǐn)?shù)控教學(xué)區(qū)，并加入多媒體技術(shù)。當(dāng)操作者進(jìn)入教學(xué)區(qū)域后，虛擬環(huán)境會(huì)通過(guò)UI界面或屏幕語(yǔ)對(duì)操作者進(jìn)行提示是否進(jìn)入數(shù)控學(xué)習(xí)模式，該數(shù)控學(xué)習(xí)模式主要通過(guò)視頻講解和操作動(dòng)作教學(xué)進(jìn)行，帶領(lǐng)初學(xué)者快速掌握數(shù)控加工基本技能。同時(shí)，需要添加主軸轉(zhuǎn)動(dòng)聲、工作臺(tái)移動(dòng)聲、車床開關(guān)門聲和錯(cuò)誤警報(bào)聲等音效，這些音效伴隨著各功能的開始和停止，增強(qiáng)了學(xué)生在虛擬環(huán)境中的沉浸感和真實(shí)感。

五、結(jié)語(yǔ)

本文以C#語(yǔ)言和Unity3D引擎為基礎(chǔ)構(gòu)建數(shù)控機(jī)床拆裝教學(xué)與訓(xùn)練可視化系統(tǒng)，詳細(xì)闡述了主體框架模塊、人機(jī)交互模塊、原理介紹和拆裝教學(xué)模塊，學(xué)生通過(guò)Steam VR在虛擬的環(huán)境中認(rèn)識(shí)數(shù)控車床結(jié)構(gòu)部件的拆裝過(guò)程和傳動(dòng)系統(tǒng)的原理。

該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了虛擬場(chǎng)景與真實(shí)數(shù)控機(jī)床的有效結(jié)合，具有以下幾點(diǎn)現(xiàn)實(shí)意義。第一，節(jié)約了數(shù)控車床實(shí)踐課程的教學(xué)成本。借用虛擬工廠作為數(shù)控車床實(shí)踐課程的初期教學(xué)工具，從而減少在初期教學(xué)中對(duì)教學(xué)資源的損耗。第二，突破了傳統(tǒng)的教學(xué)模式。突破傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)課程對(duì)時(shí)間和地點(diǎn)的限制，學(xué)生可以選擇合適的時(shí)間和內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。第三，保證了初期教學(xué)的安全性。數(shù)字化虛擬工廠教學(xué)將計(jì)算機(jī)技術(shù)與VR眼鏡結(jié)合進(jìn)行模擬操作，屬于非接觸式教學(xué)。在同等的教學(xué)任務(wù)下，保證了教學(xué)安全。此外，在虛擬環(huán)境中還設(shè)立了安全報(bào)警系統(tǒng)，當(dāng)使用者操作錯(cuò)誤時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)小窗口的形式對(duì)使用者進(jìn)行警告，便于規(guī)范使用者的操作行為。第四，可以用于機(jī)床理論課教學(xué)。虛擬場(chǎng)景可用于機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)、換擋機(jī)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)講解，理論與實(shí)踐相結(jié)合。學(xué)生通過(guò)VR眼鏡還可以對(duì)虛擬工廠進(jìn)行進(jìn)一步了解，增強(qiáng)課堂的趣味性，同時(shí)提高機(jī)械專業(yè)學(xué)生對(duì)機(jī)床整體、加工車間的認(rèn)知程度。

由此可見，開發(fā)出一套完整的虛擬數(shù)控加工教學(xué)系統(tǒng)不僅能夠有效節(jié)約教學(xué)資源和教學(xué)成本，還可以豐富教學(xué)內(nèi)容，將傳統(tǒng)的平面式教學(xué)向立體式三維教學(xué)轉(zhuǎn)換，提高學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的熱情，同時(shí)保證教學(xué)內(nèi)容的完整性和教學(xué)的安全性。然而，與實(shí)際操作數(shù)控車床相比，虛擬仿真提供的是一個(gè)仿真度很高的假設(shè)環(huán)節(jié)，仍然無(wú)法完全取代真實(shí)的數(shù)控車床實(shí)踐，比如工件的裝夾、數(shù)據(jù)的測(cè)量和校準(zhǔn)等。因此，學(xué)生完成虛擬仿真后仍然需要脫離虛擬環(huán)節(jié)在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行實(shí)踐練習(xí)。教師根據(jù)學(xué)生實(shí)踐練習(xí)情況再返回虛擬仿真修改參數(shù)。這種教學(xué)方式可以有效降低操作失誤率，加快學(xué)生的實(shí)習(xí)進(jìn)程。因此，通過(guò)虛實(shí)結(jié)合的教學(xué)，可提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和操作精準(zhǔn)與規(guī)范度。