時(shí)間：2023-05-30 09:26:05
開(kāi)篇：寫(xiě)作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇數(shù)控仿真系統(tǒng)，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過(guò)程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
關(guān)鍵詞：數(shù)控教學(xué)；數(shù)控仿真軟件；教學(xué)效果
進(jìn)入21世紀(jì)，我國(guó)制造業(yè)在世界上所占的比重越來(lái)遠(yuǎn)大，隨著我國(guó)逐漸成為“世界制造業(yè)中心”進(jìn)程的加快，制造業(yè)的主力軍――技能人才嚴(yán)重缺乏已成為制約我國(guó)制造業(yè)快速發(fā)展的瓶頸。數(shù)控機(jī)床在現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中廣泛應(yīng)用，社會(huì)急需大批熟練掌握現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床編程、操作、維修的一線工數(shù)控技術(shù)工人。職業(yè)技術(shù)學(xué)校作為生產(chǎn)一線操作和技術(shù)人才的培養(yǎng)基地，如何更快更好地培養(yǎng)出滿足市場(chǎng)需要，掌握數(shù)控機(jī)床編程、操作與維修等技能的高質(zhì)量的技術(shù)人才，早已是數(shù)控教學(xué)工作者研究的課題。
現(xiàn)在職業(yè)院校數(shù)控專業(yè)普遍采用數(shù)控仿真軟件輔助數(shù)控教學(xué)。現(xiàn)淺談如何利用數(shù)控仿真軟件作為輔助教學(xué)工具，與數(shù)控教學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，提高數(shù)控教學(xué)水平，培養(yǎng)高素質(zhì)的應(yīng)用型技術(shù)人才。
一、采用數(shù)控仿真軟件作用
1.節(jié)約設(shè)備投入，實(shí)習(xí)耗材的使用
現(xiàn)在數(shù)控設(shè)備價(jià)格比較高。數(shù)控車(chē)床最少7、8萬(wàn)，數(shù)控銑床一般也在20萬(wàn)左右。加工中心一般要50萬(wàn)左右，多則達(dá)百萬(wàn)甚至上千萬(wàn)。數(shù)控機(jī)床的實(shí)訓(xùn)如果完全按照實(shí)操進(jìn)行，不但投入大，而且消耗多、成本高，即使是實(shí)力雄厚的院校或企業(yè)也難以承受此種消耗和投入。
數(shù)控仿真軟件包含多種數(shù)控系統(tǒng)，使用其作為教學(xué)輔助工具，可以使數(shù)控教學(xué)達(dá)到投入少，教學(xué)內(nèi)容多樣性，培養(yǎng)的學(xué)生適應(yīng)能力強(qiáng)的目的。它能避免學(xué)生初期實(shí)習(xí)時(shí)不熟悉數(shù)控系統(tǒng)及面板操作帶來(lái)的設(shè)備、人身安全等問(wèn)題；又能克服學(xué)生因?yàn)閯倓偨佑|數(shù)控機(jī)床產(chǎn)生的畏難心理，增強(qiáng)學(xué)生操作熟練度和信心，能對(duì)機(jī)床的功能有深入了解，達(dá)到熟悉數(shù)控機(jī)床的目的，學(xué)生還可以通過(guò)仿真對(duì)所編程序進(jìn)行驗(yàn)證。可以克服人多而設(shè)備少的矛盾，保證了學(xué)生實(shí)習(xí)時(shí)間，同時(shí)同樣數(shù)量機(jī)床可以滿足更多學(xué)生實(shí)習(xí)，降低了實(shí)習(xí)消耗，節(jié)約了成本。
2.提高學(xué)生編程、操作能力
數(shù)控仿真軟件具有多種數(shù)控系統(tǒng)、多種機(jī)床，它可以逼真的進(jìn)行數(shù)控編程和操作。可以讓學(xué)生在實(shí)際動(dòng)手操作之前，先用仿真軟件在計(jì)算機(jī)上模擬操作，這樣能讓學(xué)生在實(shí)際操作機(jī)床之前就已經(jīng)有了一定的熟練度和自信心。在實(shí)習(xí)時(shí)，合理安排數(shù)控仿真和實(shí)操課時(shí)比例，一般為1:1。仿真練習(xí)可以進(jìn)行編程和加工工藝學(xué)習(xí)，學(xué)生利用仿真軟件可以進(jìn)行程序編寫(xiě)，工件仿真加工等操作，通過(guò)完整的、接近于實(shí)際操作的模擬操作過(guò)程的教學(xué)讓學(xué)生掌握數(shù)控機(jī)床加工零件的全部過(guò)程。這一過(guò)程將數(shù)控編程、制造工藝、刀具、數(shù)控機(jī)床、數(shù)控加工等課程有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，使學(xué)生覺(jué)得以前所學(xué)的知識(shí)不再孤立、枯燥，達(dá)到了融會(huì)貫通，鞏固了學(xué)生的加工工藝方面的知識(shí)，強(qiáng)化了數(shù)控教學(xué)的效果。學(xué)生可以更快、更好地掌握編程、操作，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
3.拓展學(xué)生所學(xué)的知識(shí)面
現(xiàn)在學(xué)校購(gòu)買(mǎi)的數(shù)控機(jī)床一般是FANUC系統(tǒng)，但有的企業(yè)使用西門(mén)子系統(tǒng)、廣州數(shù)控等系統(tǒng)。為了使學(xué)生在畢業(yè)后有更多的就業(yè)選擇，在進(jìn)行仿真教學(xué)時(shí)可以不僅僅練習(xí)FANUC系統(tǒng)編程、加工，還應(yīng)拓展數(shù)控系統(tǒng)的學(xué)習(xí)。利用仿真軟件學(xué)習(xí)其他企業(yè)常用的數(shù)控系統(tǒng)的編程和操作，使學(xué)生了解并掌握不同系統(tǒng)、不同數(shù)控機(jī)床編程與操作方法。提高學(xué)生對(duì)不同系統(tǒng)、不同操作面板的編程與操作的適應(yīng)能力，拓展學(xué)生知識(shí)面。
4.提高理論教學(xué)效果
數(shù)控理論教學(xué)尤其是數(shù)控編程與操作的學(xué)習(xí)，最好使用仿真數(shù)控軟件輔助教學(xué)。在教室里枯燥的學(xué)習(xí)數(shù)控編程，學(xué)生不容易理解指令的使用，而且無(wú)法檢驗(yàn)編寫(xiě)的程序正確與否。在課堂上講解按鍵作用和操作，只能靠學(xué)生的想象，枯燥無(wú)味，教學(xué)的效果甚微。如果將數(shù)控仿真軟件引入理論教學(xué)，可以在課堂上將學(xué)生的程序編寫(xiě)逼真的演示出來(lái)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)程序中存在的問(wèn)題，對(duì)指令的理解更加容易。可以使學(xué)生在教室中看到和實(shí)際加工基本相同的加工過(guò)程，學(xué)生更容易理解數(shù)控加工操作。這不但有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高數(shù)控理論教學(xué)效果，更有助于學(xué)生編程能力的提高，也為以后的實(shí)際操作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
二、使用中存在問(wèn)題及解決措施
數(shù)控仿真軟件的使用不僅僅包括優(yōu)點(diǎn)，還存在不足之處需要改進(jìn)。
1.學(xué)生不注意仿真和實(shí)操之間的不同
數(shù)控仿真軟件只是對(duì)工件的編程、加工過(guò)程的模擬，并非真實(shí)的加工過(guò)程，仿真系統(tǒng)只有在選擇過(guò)大切削深度時(shí)才會(huì)提示報(bào)警。在使用仿真軟件練習(xí)時(shí)，不用考慮切削用量的影響，程序就能加工合格的工件，學(xué)生不能感覺(jué)到實(shí)際加工時(shí)的切削用量的選擇、零件裝夾對(duì)加工的影響。長(zhǎng)此下去，學(xué)生在生產(chǎn)加工中就不會(huì)考慮到切削用量、刀具、材料等因素對(duì)加工的影響，只會(huì)按照仿真系統(tǒng)編程。這樣的程序一旦用于實(shí)際操作，很容易發(fā)生崩刀、撞車(chē)等安全問(wèn)題或影響零件的加工質(zhì)量。對(duì)此教師要高度重視，合理的安排仿真和實(shí)操的課時(shí)，使學(xué)生始終保持安全生產(chǎn)的意識(shí)，養(yǎng)成良好的工作習(xí)慣。
2.有可能影響學(xué)生的學(xué)習(xí)
一方面，長(zhǎng)時(shí)間使用數(shù)控仿真軟件教學(xué)，會(huì)使學(xué)生認(rèn)為數(shù)控編程、加工比較簡(jiǎn)單，放松對(duì)自己的要求，不認(rèn)真聽(tīng)講，懶于上數(shù)控機(jī)床操作，致使技術(shù)退步。另一方面，有些學(xué)生自控能力較差，長(zhǎng)時(shí)間使用仿真軟件教學(xué)，學(xué)生趁機(jī)利用電腦上網(wǎng)、玩游戲或看小說(shuō)，放棄學(xué)習(xí)。這就要求教師加強(qiáng)責(zé)任心，提高管理水平，改進(jìn)教學(xué)方法，減少數(shù)控仿真軟件在教學(xué)中的負(fù)效應(yīng)。
總之，把數(shù)控仿真軟件用于數(shù)控教學(xué)之中，將激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，將有利于改進(jìn)數(shù)控教學(xué)條件，提高數(shù)控教學(xué)效果，但要正確處理其在使用中產(chǎn)生的問(wèn)題，以便收到事半功倍的效果。
【參考文獻(xiàn)】
[關(guān)鍵詞]工程訓(xùn)練數(shù)控加工仿真系統(tǒng)CAXA
中圖分類(lèi)號(hào):TB4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1671-7597(2009)1120107-01
一、引言
隨著我國(guó)數(shù)控技術(shù)的高速發(fā)展,數(shù)控人才十分短缺,許多大學(xué)和專科院校都開(kāi)設(shè)了數(shù)控技術(shù)專業(yè),為學(xué)生提供了理論學(xué)習(xí)的條件,而工程訓(xùn)練中的數(shù)控實(shí)習(xí)則為學(xué)生提供了很好的實(shí)踐學(xué)習(xí)空間。
數(shù)控機(jī)床品種多(操作系統(tǒng)多,如:FANUC、PA、SIEMENS等)、價(jià)格高(一般幾十萬(wàn)元)。數(shù)控機(jī)床操作人員的培訓(xùn)若完全在真實(shí)的數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行,投入的成本會(huì)很高,也會(huì)造成很大的浪費(fèi)。即使是實(shí)力雄厚的培訓(xùn)院校和企業(yè),也難以承受。因此探索一種新的數(shù)控加工技術(shù)教學(xué)模式來(lái)達(dá)到投入少、見(jiàn)效快,培養(yǎng)的學(xué)生適應(yīng)性強(qiáng)、受企業(yè)歡迎,勢(shì)在必行。計(jì)算機(jī)技術(shù)可以說(shuō)是無(wú)孔不入,近些年出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)仿真技術(shù),可以模擬實(shí)際環(huán)境變化。在數(shù)控方面,出現(xiàn)了數(shù)控加工仿真系統(tǒng),用計(jì)算機(jī)仿真數(shù)控機(jī)床的加工環(huán)境及工作狀態(tài)。這樣就可以用計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)對(duì)學(xué)員進(jìn)行數(shù)控機(jī)床的培訓(xùn),還可以檢驗(yàn)程序的正確與否,還可以在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行仿真模擬加工,讓試加工在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行,使得正式加工安全可靠。
二、數(shù)控加工仿真軟件簡(jiǎn)介
讓沒(méi)有數(shù)控基礎(chǔ)的學(xué)生直接進(jìn)行實(shí)操,容易對(duì)機(jī)床造成傷害,更容易危及到學(xué)生的人身安全。利用數(shù)控加工仿真系統(tǒng),就可以避免。數(shù)控仿真系統(tǒng)包括FANUC、PA、SIEMENS、華中數(shù)控、廣州數(shù)控、大森數(shù)控和MITSUBISH在內(nèi)的多個(gè)數(shù)控系統(tǒng),其中每個(gè)系統(tǒng)又分車(chē)、銑、臥式加工中心和立式加工中心。學(xué)生可以根據(jù)具體情況,選擇與實(shí)際相同的數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行操作練習(xí)、仿真加工。
操作過(guò)程如有不當(dāng),仿真系統(tǒng)會(huì)以文字對(duì)話框的形式提示操作者錯(cuò)誤之處。
三、自動(dòng)編程軟件簡(jiǎn)介
數(shù)控機(jī)床一般執(zhí)行的程序是G代碼,這種程序代碼可以通過(guò)兩種方式得到,即手動(dòng)編程和自動(dòng)編程。手動(dòng)編程需要熟知G代碼,還要對(duì)所加工的工件各個(gè)特殊點(diǎn)的坐標(biāo)值(在工件坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值)計(jì)算精確,這樣,手動(dòng)編程即費(fèi)力又不精確。北京CAXA公司研發(fā)的CAXA制造工程師軟件(針對(duì)于數(shù)控銑床),很好的解決了手動(dòng)編程所遇到的問(wèn)題。
CAXA制造工程師軟件可以自動(dòng)生成零件的加工代碼,即G代碼。生成過(guò)程如下:
1.繪圖。按照?qǐng)D紙尺寸要求,繪制圖形。見(jiàn)圖1。
2.生成加工軌跡。生成粗加工/精加工軌跡,用軌跡仿真功能仿真加工。見(jiàn)圖2(a,b)。
3.生成加工代碼。生成G代碼,加入程序頭(不同系統(tǒng)程序頭有所不同)。見(jiàn)圖3。
上文提及CAXA制造工程師可以對(duì)銑床零件進(jìn)行自動(dòng)編程,對(duì)于數(shù)控車(chē)床有CAXA數(shù)控車(chē)自動(dòng)編程軟件,而數(shù)控電火花線切割機(jī)有CAXA數(shù)控線切割自動(dòng)編程軟件(自動(dòng)生成的是3B代碼)。
四、仿真系統(tǒng)在工程訓(xùn)練中的應(yīng)用
數(shù)控加工仿真系統(tǒng)在數(shù)控實(shí)習(xí)中已得到應(yīng)用,通過(guò)幾年的實(shí)際應(yīng)用得到了較為寶貴的經(jīng)驗(yàn),為進(jìn)一步提高工程訓(xùn)練的質(zhì)量打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
1.講解數(shù)控機(jī)床。指導(dǎo)教師講解數(shù)控機(jī)床操作步驟及注意事項(xiàng)。2. 熟悉仿真系統(tǒng)。學(xué)生按照數(shù)控車(chē)/銑仿真指導(dǎo)書(shū)熟悉數(shù)控加工仿真系統(tǒng)。3.學(xué)習(xí)CAXA。學(xué)生在制造工程師指導(dǎo)書(shū)指導(dǎo)下學(xué)習(xí)CAXA制造工程師2006。4.創(chuàng)新加工。學(xué)生根據(jù)前面學(xué)習(xí)到的相關(guān)知識(shí)和軟件,進(jìn)行自主創(chuàng)新設(shè)計(jì),并在教師的指導(dǎo)下在機(jī)床上加工出具體實(shí)物,見(jiàn)圖4。
五、缺點(diǎn)與不足
數(shù)控加工仿真軟件在工程訓(xùn)練數(shù)控實(shí)習(xí)中的應(yīng)用,雖然在一定程度上解決了如設(shè)備不足等問(wèn)題,但是還要清醒的意識(shí)到它所帶來(lái)的弊端。
1.過(guò)于依賴計(jì)算機(jī)。所有的操作,包括圖紙繪制、G代碼生成和仿真加工,都可在計(jì)算機(jī)上完成。
2.忽略加工工藝。仿真系統(tǒng)的仿真加工過(guò)程速度一般為5倍(調(diào)節(jié)范圍:1～100),使得操作人員忽略進(jìn)給速度、刀具轉(zhuǎn)速和加工質(zhì)量等。
3.無(wú)法保證加工質(zhì)量。由于仿真軟件只能仿真加工過(guò)程,對(duì)于零件的表面粗糙度和尺寸精度等無(wú)法保證。
參考文獻(xiàn):
[1]李海濤等,“CAXA制造工程師”在數(shù)控加工中的應(yīng)用[J].濰坊高等職業(yè)教育,2006,3.
[2]孫克強(qiáng),淺談數(shù)控機(jī)床仿真在實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用[J].網(wǎng)絡(luò)科技時(shí)代,2007,10.
[3]閆杰,數(shù)控加工仿真系統(tǒng)在專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用[J].遼寧經(jīng)濟(jì)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2007.
[4]張紅英,數(shù)控仿真系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用[J].交通職業(yè)教育,2006.
[5]黃賽茹等,工程訓(xùn)練中心建設(shè)與發(fā)展探究[J].高校實(shí)驗(yàn)室工作研究,2006,12.
[6]萬(wàn)召等,數(shù)控車(chē)床加工仿真的改進(jìn)方法[J].制造技術(shù)與機(jī)床,2007.
[7]傅貴武、劉軍,數(shù)控技術(shù)在金工實(shí)習(xí)教學(xué)中的實(shí)踐[J].中山大學(xué)學(xué)報(bào)論叢,2007.
關(guān)鍵詞：數(shù)控加工；自動(dòng)編程；仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)；建立模型；繪制模式；模型重構(gòu) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
中圖分類(lèi)號(hào)：TG659 文章編號(hào)：1009-2374（2015）21-0023-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.21.012
所謂數(shù)控加工，主要指的是一個(gè)零件按照?qǐng)D紙的要求進(jìn)行加工的整個(gè)過(guò)程，在這個(gè)加工過(guò)程中，需要根據(jù)圖紙上零件的所有數(shù)字化的定義來(lái)制定相應(yīng)的指令，而且能夠有效的保障零件在加工中具有較高的精度，對(duì)于最終加工成的零件來(lái)說(shuō)，在對(duì)這一零件進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，能夠更加方便地對(duì)零件的整體形狀與尺寸進(jìn)行控制，提高整體的精度。就實(shí)際情況來(lái)看，當(dāng)需要進(jìn)行加工的零件復(fù)雜程度與精度要求都十分高時(shí)，數(shù)控加工便能夠更好地發(fā)揮出其特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)。在實(shí)際的操作過(guò)程中，無(wú)論數(shù)控程序編寫(xiě)的多么精細(xì)，仍然會(huì)有著較多的問(wèn)題，而且傳統(tǒng)的手動(dòng)編寫(xiě)程序不僅容易出錯(cuò)，而且需要消耗較多的時(shí)間。由此可以看出，將自動(dòng)編程技術(shù)引入到數(shù)控加工程度中具有較高的意義，能夠有效的提高整體數(shù)控系統(tǒng)的精度與效率，再加上仿真性的實(shí)驗(yàn)，便可以根據(jù)不同零件的要求進(jìn)行模擬加工，具有十分高的實(shí)用性。
1 數(shù)控加工自動(dòng)編程系統(tǒng)的構(gòu)建
1.1 數(shù)控加工中自動(dòng)編程的要求
在數(shù)控系統(tǒng)中應(yīng)用自動(dòng)編程技術(shù)，主要便是將數(shù)控技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行有效結(jié)合，通過(guò)計(jì)算機(jī)的思想將數(shù)控加工中的各個(gè)環(huán)節(jié)都緊密地結(jié)合在一起，所以，在實(shí)際應(yīng)用中一定要將所有的計(jì)算機(jī)輔助加工軟件都聯(lián)系在一起，比如CAD、CAM等。在數(shù)控加工編程中，首先需要做的便是能夠有效地識(shí)別圖紙，對(duì)于圖紙識(shí)別的軟件目前應(yīng)用最廣泛的便是AUTOCAD軟件，通過(guò)使用這一軟件來(lái)為整體系統(tǒng)進(jìn)行服務(wù)是十分合適的。之后，需要通過(guò)這一軟件將零件所有的特征進(jìn)行總結(jié)，與數(shù)控機(jī)床進(jìn)行結(jié)合，所以在加工過(guò)程中需要對(duì)數(shù)制機(jī)床有一定的認(rèn)識(shí)與了解，能夠熟練地使用數(shù)控機(jī)床，特別是對(duì)于G代碼應(yīng)當(dāng)有相當(dāng)清楚的理解。
1.2 數(shù)控加工自動(dòng)編程技術(shù)不同模塊的功能
在自動(dòng)編程技術(shù)中，需要對(duì)整體系統(tǒng)細(xì)分成不同的模塊，通過(guò)這些模塊的共同工作來(lái)完成整體的工作。
第一，對(duì)圖形進(jìn)行分析。這一部分主要指的是通過(guò)使用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)需要加工的零件進(jìn)行分析，總結(jié)出這一零件所具有的特征，將所有的特征進(jìn)行分類(lèi)，在加工的時(shí)候便可以根據(jù)這些特征編寫(xiě)相應(yīng)的加工工序。
第二，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理。在完成對(duì)零件特征與信息的收集與整理之后，便需要建成的數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)這些特征進(jìn)行分析處理，通過(guò)相應(yīng)的算法生成刀具的運(yùn)動(dòng)
軌跡。
第三，將需要的工藝進(jìn)行輸入與分析。對(duì)于不同零件的加工來(lái)說(shuō)所需要的工藝也有著一定的差別，所以，需要根據(jù)加工工藝的不同將所需要的工藝輸入到自動(dòng)編程的程度當(dāng)中，以此來(lái)確定在加工過(guò)程中切削的用量等必需的參數(shù)。而且這些參數(shù)都需要是臨時(shí)的，因?yàn)槊看渭庸さ臈l件不同所對(duì)應(yīng)的加工參數(shù)也不同。
第四，整體自動(dòng)編程數(shù)據(jù)庫(kù)的建立。在自動(dòng)編程過(guò)程中，需要對(duì)零件所具有的信息進(jìn)行處理，而處理的時(shí)候便需要從數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中得到相應(yīng)的信息，將這些信息進(jìn)行重新的組合便能夠生成加工零件所對(duì)應(yīng)的加工程序，才能夠進(jìn)行整體的數(shù)控加工。
2 數(shù)控加工仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的構(gòu)建
在數(shù)控加工技術(shù)中，通過(guò)使用NC來(lái)進(jìn)行切削的仿真主要可以分成兩個(gè)部分，分別是幾何方面的與力學(xué)方面的。對(duì)于前者切削技術(shù)來(lái)說(shuō)，主要是需要考慮一些物理量，這些物理量主要指的便是切削參數(shù)與切削力，這兩個(gè)參數(shù)對(duì)于走刀來(lái)說(shuō)是十分重要的，可以有效地驗(yàn)證NC程序所具有的正性。對(duì)于整個(gè)切削技術(shù)來(lái)說(shuō)，其需要物理仿真的一種，它的工作過(guò)程可以被看作是通過(guò)使用動(dòng)態(tài)力學(xué)來(lái)完成對(duì)刀具的預(yù)測(cè)，以此來(lái)完成對(duì)各個(gè)參數(shù)的控制作用，最終完成整體加工過(guò)程的優(yōu)化處理，提高整體加工的精度。
而所謂的幾何仿真，則主要是通過(guò)使用幾何建模的方面來(lái)進(jìn)行的，這種方法最重要的便是利用幾何方面的空間與離散的方法來(lái)進(jìn)行計(jì)算的，最終達(dá)到提高加工精度的效果。
通過(guò)對(duì)這兩個(gè)加工技術(shù)的比較，通過(guò)使用幾何的技術(shù)能夠有效地將零件進(jìn)行模擬化，并且將模擬化生成的零件的模型輸入到整體加工系統(tǒng)當(dāng)中去，這樣一來(lái)就能夠有效地提高整體加工的效果，使得最終得到的仿真結(jié)果與實(shí)際要求僅具有較小的差別。本次研究工作便是通過(guò)使用這種技術(shù)，在原有的CNC的基礎(chǔ)上進(jìn)行了二次開(kāi)發(fā)，從而為工作人員提供一套具有較高操作性與可視性的軟件，并且通過(guò)相應(yīng)的算法與模型的建立以提高整體數(shù)控加工的精度。另外，本次二次開(kāi)發(fā)所得到的程度具有較高的美觀，能夠給使用者提供一定的真實(shí)感，下文便對(duì)這一系統(tǒng)進(jìn)行介紹。
數(shù)控加工仿真模型的建立有以下三個(gè)方面：
2.1 建立模型
在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中，一般常用三角形網(wǎng)絡(luò)模型來(lái)描述物體。隨著零件加工精度要求的提高和加工設(shè)備的完善化，三角形網(wǎng)絡(luò)模型就需要上萬(wàn)個(gè)，甚至幾十萬(wàn)個(gè)三角形面片構(gòu)成，為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化數(shù)控加工零件模型的動(dòng)態(tài)仿真計(jì)算過(guò)程、節(jié)省大量的存儲(chǔ)空間、更好地實(shí)現(xiàn)仿真繪制，本文選取零件表面規(guī)則三角片化的方法，這樣一來(lái)，每一個(gè)三角片所占的內(nèi)存空間大大減少，平均每個(gè)僅占一個(gè)內(nèi)存空間。
2.2 繪制模型
采用零件表面規(guī)則三角片化方法將零件模型建立好以后，利用OpenGL圖形函數(shù)將所有的三角片進(jìn)行繪制，加工零件的外觀就顯現(xiàn)出來(lái)了。三角形的頂點(diǎn)就是網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，各節(jié)點(diǎn)高度值就是高度緩沖區(qū)存儲(chǔ)的數(shù)值，因此這種建模方法具有方便遍歷到每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)，能夠快速將所有的三角片繪制完成，能節(jié)約一定的實(shí)驗(yàn)時(shí)間。
2.3 動(dòng)態(tài)仿真的模型重構(gòu)算法
車(chē)削過(guò)程就是模型的重構(gòu)。在車(chē)削的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真進(jìn)行車(chē)削過(guò)程時(shí)，先將車(chē)削模型轉(zhuǎn)化為銑削模型，就是鋼板（寬為2πR、厚為R）沖壓成鋼柱（半徑為R）的一個(gè)逆過(guò)程，如此就完成車(chē)削模型與銑削模型的轉(zhuǎn)化了。要注意，在轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，也要將車(chē)刀的運(yùn)動(dòng)軌跡作相同的轉(zhuǎn)換。車(chē)削模型與銑削模型統(tǒng)一在一起后，其算法也就是由具體變?yōu)橐话悖a也得到簡(jiǎn)化，更易于
實(shí)現(xiàn)。
3 結(jié)語(yǔ)
在基于通用計(jì)算機(jī)輔助機(jī)械設(shè)計(jì)軟件的平臺(tái)上，開(kāi)發(fā)面向加工設(shè)備的數(shù)控自動(dòng)編程系統(tǒng)，使設(shè)計(jì)CAD直接面向加工CAM，同時(shí)面向加工設(shè)備的思想使CAM有了與CAPP、CAE聯(lián)系的橋梁，使得CAD、CAM、CAPP、CAE能很好地統(tǒng)一起來(lái)，有利于計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)不僅可以用作數(shù)控編程人員的培訓(xùn)，讓受訓(xùn)人員可以進(jìn)行實(shí)踐操作，增強(qiáng)他們的實(shí)踐能力，減少昂貴的設(shè)備投入，還可以在制造企業(yè)內(nèi)部使用，實(shí)現(xiàn)快速、精確的數(shù)控加工程序仿真，應(yīng)用價(jià)值非常高。
參考文獻(xiàn)
[1] 劉曉瑋.淺談數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)[J].科技咨詢，2008，（3）.
[2] 吳義榮.我國(guó)數(shù)控技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)及對(duì)策[J].CMET液壓裝備與制造技術(shù)，2005，（2）.
[3] 蔣楊永.基于仿真技術(shù)的數(shù)控實(shí)驗(yàn)平臺(tái)構(gòu)建及應(yīng)用
[J].計(jì)算機(jī)仿真，2003，23（11）.
[4] 清宏計(jì)算機(jī)工作室.VisualC++編程技巧[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.
[5] JonBates，TimTompkins.實(shí)用VisualC++6.0 [M].北京：清華大學(xué)出版社，2000.
關(guān)鍵詞： 數(shù)控仿真系統(tǒng)；數(shù)控機(jī)床編程與操作；理論及實(shí)踐；教學(xué)效果
中圖分類(lèi)號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2014）05-0270-02
0 引言
目前在機(jī)械制造行業(yè)中越來(lái)越多的應(yīng)用到了數(shù)控加工，自然對(duì)此類(lèi)人才的需求也就與日俱增了。但因?yàn)閿?shù)控設(shè)備的價(jià)格很昂貴，很難做到每個(gè)學(xué)生都有足夠的操作數(shù)控機(jī)床的時(shí)間，并且如果學(xué)生操作失誤，很容易造成數(shù)控設(shè)備的損壞，既占用了設(shè)備加工時(shí)間，又增大了風(fēng)險(xiǎn)。因此，如何增加學(xué)生的實(shí)踐操作機(jī)會(huì)，提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，培養(yǎng)出更多的相關(guān)專業(yè)人才，就成為擺在廣大職業(yè)院校的一道難題。各高職院校必須重視這一問(wèn)題，探索出一套適合自己現(xiàn)狀的教學(xué)方法和教學(xué)模式。數(shù)控仿真系統(tǒng)的應(yīng)用可以有效的解決學(xué)生缺乏實(shí)踐操作機(jī)會(huì)的問(wèn)題，因?yàn)樵撓到y(tǒng)可以通過(guò)進(jìn)行數(shù)控加工全過(guò)程的演示，比如數(shù)控加工程序的編制、虛擬仿真數(shù)控機(jī)床的操作、工件加工和測(cè)量等，讓學(xué)生了解和掌握到數(shù)控機(jī)床的各項(xiàng)程序指令和基本操作方法，為今后的實(shí)際操作打下良好的基礎(chǔ)。
分析數(shù)控仿真系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床編程與操作實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用可以發(fā)現(xiàn)，它作為前期的輔助教學(xué)手段已經(jīng)成為了一種最安全有效的教學(xué)方法和教學(xué)途徑。
1 數(shù)控仿真系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床編程與操作實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用
1.1 利用數(shù)控仿真系統(tǒng)，可以提高教學(xué)效率、節(jié)約成本。數(shù)控設(shè)備價(jià)格昂貴，數(shù)量有限。數(shù)控仿真系統(tǒng)通過(guò)計(jì)算機(jī)大量配置終端，徹底解決了數(shù)控機(jī)床數(shù)量不足的難題。同時(shí)數(shù)控仿真系統(tǒng)不存在安全問(wèn)題，若操作失誤，系統(tǒng)會(huì)及時(shí)報(bào)警，并不會(huì)出現(xiàn)安全事故。不僅鞏固了學(xué)生的操作能力，讓學(xué)生有更多的實(shí)踐學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，也在很大程度上節(jié)約了教學(xué)成本，是數(shù)控機(jī)床編程與操作實(shí)訓(xùn)教學(xué)前期良好的輔助教學(xué)手段。
1.2 利用數(shù)控仿真系統(tǒng)，可以減少教師的工作量，提高教學(xué)質(zhì)量。傳統(tǒng)教學(xué)中，數(shù)控程序批閱的工作量非常大而且繁瑣。應(yīng)用數(shù)控仿真系統(tǒng)，學(xué)生程序出現(xiàn)小的失誤，數(shù)控仿真系統(tǒng)會(huì)及時(shí)報(bào)警，幫助學(xué)生改正編程過(guò)程中的錯(cuò)誤。數(shù)控仿真系統(tǒng)自帶的考試功能能夠自動(dòng)記錄學(xué)生操作過(guò)程的失誤，自動(dòng)評(píng)分，極大的減少了教師工作量，提高教學(xué)質(zhì)量。
1.3 利用數(shù)控仿真系統(tǒng)，可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。數(shù)控機(jī)床編程與操作實(shí)訓(xùn)是理論和實(shí)踐相結(jié)合的課程，按照傳統(tǒng)的方法在課堂上講授編程指令，學(xué)生很難理解這些指令的內(nèi)涵以及與實(shí)際應(yīng)用之間的關(guān)系，學(xué)生會(huì)感覺(jué)空洞、枯燥、提不起興趣，而利用數(shù)控仿真系統(tǒng)進(jìn)行多媒體教學(xué)，直觀地向?qū)W生展示編程指令的實(shí)際加工應(yīng)用，學(xué)生可以將所學(xué)的指令在數(shù)控仿真系統(tǒng)上進(jìn)行模擬加工，發(fā)現(xiàn)編程過(guò)程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤，教師針對(duì)學(xué)生的錯(cuò)誤及時(shí)進(jìn)行講解，讓編程指令變得具體、形象，增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。
1.4 利用數(shù)控仿真系統(tǒng)，可以增強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手操作能力。教師把數(shù)控機(jī)床操作的課程安排在實(shí)訓(xùn)車(chē)間來(lái)講授，其一受數(shù)控機(jī)床數(shù)量的限制，學(xué)生自己動(dòng)手操作的時(shí)間不足；其二學(xué)生操作一旦出現(xiàn)失誤，輕則造成刀具或者機(jī)床的損壞，重則造成安全事故的發(fā)生。因此在進(jìn)行數(shù)控機(jī)床實(shí)際操作之前，應(yīng)先利用數(shù)控仿真系統(tǒng)，增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力。數(shù)控仿真系統(tǒng)采用的操作面板和按鍵功能與實(shí)際的數(shù)控機(jī)床完全相同，學(xué)生可以在數(shù)控仿真系統(tǒng)上自己動(dòng)手操作機(jī)床來(lái)加深理解。即使操作過(guò)程中有失誤的地方，仿真系統(tǒng)也只是及時(shí)出現(xiàn)報(bào)警提示，而不會(huì)造成安全事故的發(fā)生，這樣學(xué)生就可以放心大膽地進(jìn)行各種操作練習(xí)，從而增強(qiáng)了學(xué)生的動(dòng)手操作能力。經(jīng)過(guò)了大量的數(shù)控仿真系統(tǒng)的操作練習(xí)，再到數(shù)控機(jī)床進(jìn)行實(shí)際操作，就會(huì)避免安全事故的發(fā)生。
1.5 利用數(shù)控仿真系統(tǒng)，可以培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)控編程時(shí)，如果不利用數(shù)控仿真系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證，很難發(fā)現(xiàn)編程過(guò)程中出現(xiàn)的小的失誤。利用數(shù)控仿真系統(tǒng)，即使再小的錯(cuò)誤，如數(shù)字0輸成字母O，坐標(biāo)值掉了小數(shù)點(diǎn)，字母Z輸成數(shù)字2等等，數(shù)控系統(tǒng)都會(huì)及時(shí)報(bào)警，程序無(wú)法運(yùn)行。因此要在數(shù)控仿真系統(tǒng)上正確的運(yùn)行程序，必須保證輸入的程序是正確無(wú)誤，這就培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。數(shù)控程序沒(méi)有60分、90分，只有0分和100分。
1.6 利用數(shù)控仿真系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和遠(yuǎn)程培訓(xùn)。隨著社會(huì)對(duì)技能人才的大量需求，職業(yè)院校還應(yīng)擔(dān)負(fù)起社會(huì)勞動(dòng)力的培訓(xùn)任務(wù)，利用數(shù)控仿真系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)搭建的平臺(tái)，進(jìn)行遠(yuǎn)程教育將成為一種新的教育教學(xué)模式，它打破了地域和時(shí)間的限制，擴(kuò)大培訓(xùn)人員的數(shù)量，縮短了培訓(xùn)的周期。
2 數(shù)控仿真系統(tǒng)應(yīng)用中的注意事項(xiàng)
2.1 數(shù)控仿真系統(tǒng)只能檢查程序的對(duì)錯(cuò)，無(wú)法檢查程序的好壞。數(shù)控仿真系統(tǒng)對(duì)數(shù)控程序編寫(xiě)技巧、加工工藝安排無(wú)法檢查。教師應(yīng)在課堂上重點(diǎn)講解這些問(wèn)題，學(xué)生應(yīng)結(jié)合所掌握的加工方法，進(jìn)行加工工藝安排，然后在數(shù)控仿真系統(tǒng)上進(jìn)行模擬練習(xí)。
2.2 數(shù)控仿真系統(tǒng)只能完成加工過(guò)程，不能檢查加工質(zhì)量。數(shù)控仿真系統(tǒng)在切削速度、進(jìn)給量、吃刀量等對(duì)加工質(zhì)量的影響無(wú)法體現(xiàn)，實(shí)際加工中的刀具磨損在數(shù)控仿真系統(tǒng)里也不存在。在數(shù)控仿真系統(tǒng)里，只要程序是正確的，加工完成后的尺寸就是絲毫不差的。但是在實(shí)際操作中，刀具磨損、各種加工參數(shù)的設(shè)置都會(huì)影響最終的加工結(jié)果。數(shù)控仿真系統(tǒng)的使用，會(huì)在一定程度上讓學(xué)生放松對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)安全的認(rèn)識(shí)。因此數(shù)控仿真系統(tǒng)只能用于數(shù)控機(jī)床編程與操作實(shí)訓(xùn)教學(xué)前期輔助教學(xué)，不能完全拋開(kāi)實(shí)際機(jī)床的實(shí)習(xí)內(nèi)容，后期還要安排適當(dāng)?shù)膶?shí)習(xí)時(shí)間，通過(guò)實(shí)際操作來(lái)糾正以上不足。
綜上所述，數(shù)控仿真系統(tǒng)盡管畢竟和實(shí)際機(jī)床還是有很多區(qū)別，無(wú)法真正替代實(shí)際機(jī)床，但是數(shù)控仿真系統(tǒng)減少了資金投入，充分利用有限資源，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，減輕了老師的工作量，對(duì)于學(xué)生動(dòng)手操作機(jī)床的能力培養(yǎng)，也起到了提高和增強(qiáng)的
作用。
參考文獻(xiàn)：
[1]吳長(zhǎng)有.數(shù)控仿真應(yīng)用軟件實(shí)訓(xùn)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.
【關(guān)鍵詞】數(shù)控車(chē)床仿真 教學(xué)系統(tǒng) 研究 開(kāi)發(fā)
【中圖分類(lèi)號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A
【文章編號(hào)】0450-9889（2012）02C-0190-02
隨著機(jī)械加工技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用日趨廣泛。在這樣的產(chǎn)業(yè)背景下，社會(huì)對(duì)從業(yè)人員數(shù)控加工技能的要求也日漸增高。在高職教育中，數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為機(jī)械類(lèi)學(xué)生的重點(diǎn)課程。技能的掌握必須通過(guò)實(shí)踐去獲取，然而在多數(shù)職業(yè)院校中，設(shè)備資金的短缺使得可供學(xué)生訓(xùn)練的機(jī)床有限，學(xué)生無(wú)法在學(xué)校獲得較好的訓(xùn)練，制約了其技能的掌握。計(jì)算機(jī)技術(shù)特別是虛擬技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，使數(shù)控技術(shù)的實(shí)踐教學(xué)有了一個(gè)新的平臺(tái)，利用計(jì)算機(jī)虛擬數(shù)控機(jī)床的功能及操作模式，學(xué)生身臨其境，一方面解決了設(shè)備少、學(xué)生多的矛盾；另一方面降低了操作的危險(xiǎn)性，并減少機(jī)床的損壞風(fēng)險(xiǎn)。
數(shù)控仿真只是利用計(jì)算機(jī)代替實(shí)際的機(jī)床對(duì)零件進(jìn)行加工，因此，仿真系統(tǒng)應(yīng)包含如下幾個(gè)模塊：幾何建模、NC代碼編譯、仿真顯示。
一、幾何建模
數(shù)控仿真中，幾何建模主要包括建立毛坯模型、刀具模型、數(shù)控機(jī)床建模以及數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)模型。幾何建模OpenGL（Open Graphics Library，開(kāi)放式圖形庫(kù)）是一個(gè)開(kāi)放的三維圖形軟件包，可以與Visual C++緊密接口。OpenGL是圖形的底層圖形庫(kù)，其本身沒(méi)有提供幾何實(shí)體圖元，不能直接用來(lái)描述場(chǎng)景，但是，通過(guò)一些轉(zhuǎn)換程序，可以很方便地將AutoCAD、3DS/3DSMAX等3D圖形設(shè)計(jì)軟件制作的DXF和3DS模型文件轉(zhuǎn)換成OpenGL的頂點(diǎn)數(shù)組，以它為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序可以十分方便地在各種平臺(tái)間移植。
本系統(tǒng)中，采用Visual C++與開(kāi)放式三維圖形編程標(biāo)準(zhǔn)OpenGL相結(jié)合，建立一個(gè)與OpenGL相應(yīng)的接口類(lèi)完成對(duì)OpenGL的初始化設(shè)置。在使用OpenGL進(jìn)行渲染的時(shí)候，只需要編制根據(jù)插補(bǔ)計(jì)算得到的刀位軌跡數(shù)據(jù)表，然后在圖形顯示類(lèi)中調(diào)用OpenGL基本圖元繪制函數(shù)和復(fù)雜三維曲線/面繪制函數(shù)進(jìn)行環(huán)境的建模。OpenGL的工作流程如圖1所示。利用對(duì)話框來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)毛坯形狀、尺寸、材料的設(shè)置以及對(duì)刀具的選擇。數(shù)控車(chē)床模型則根據(jù)動(dòng)、靜部件拆分后完成，拆分后數(shù)控車(chē)床就有數(shù)控車(chē)床床身、主軸、刀架、尾架。各運(yùn)動(dòng)部件的坐標(biāo)均符合右手笛卡爾坐標(biāo)系。
二、NC代碼編譯
數(shù)控加工是通過(guò)數(shù)控加工程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的。一個(gè)完整的數(shù)控程序由若干NC代碼構(gòu)成的程序段組成。因此，在仿真系統(tǒng)中，對(duì)NC代碼的編譯是實(shí)現(xiàn)數(shù)控仿真的關(guān)鍵。NC代碼的編譯根據(jù)數(shù)控機(jī)床執(zhí)行數(shù)控加工程序的一般原則，自上而下進(jìn)行編譯。NC代碼的編譯主要包括以下內(nèi)容：
（一）對(duì)NC程序的語(yǔ)法進(jìn)行檢查。對(duì)NC程序的語(yǔ)法進(jìn)行檢查，主要是對(duì)準(zhǔn)備功能G代碼、輔助功能M代碼以及其他功能代碼的格式進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、相容性檢查。
在數(shù)控程序中，指令代碼應(yīng)遵循一定的規(guī)則：一是N為順序號(hào)，用于標(biāo)明程序的前后順序，兩個(gè)N之間的內(nèi)容為一個(gè)完整的程序段。二是準(zhǔn)備功能G代碼根據(jù)功能不同分兩大類(lèi)，一類(lèi)為續(xù)效（模態(tài)）指令代碼，即某一指令代碼在某一程序段中被指定后，在后續(xù)的程序段中就持續(xù)有效，并且在后續(xù)的程序段中也不必寫(xiě)出該指令，直至在其他程序段中出現(xiàn)同一組的其他準(zhǔn)備功能指令，該指令才失效。此外，同組的指令不能同時(shí)出現(xiàn)在同一程序段中。例如，G00、G01、G02、G03為同組的模態(tài)指令。另一類(lèi)為非續(xù)效（非模態(tài)）指令代碼，即在其被指定的程序段中，指定功能被執(zhí)行，在后續(xù)的程序中未被指定則無(wú)效，如要再次被執(zhí)行必須再次指定。例如，G04。三是在一個(gè)程序段中，I、J、K和R不能同時(shí)出現(xiàn)。四是同一個(gè)程序段中同一字被多次指定則后者優(yōu)先。
（二）數(shù)據(jù)的處理。數(shù)控加工中，零件輪廓是由程序中指定的坐標(biāo)值決定的。數(shù)控程序中給定的坐標(biāo)數(shù)據(jù)為此次刀具軌跡的終點(diǎn)，同時(shí)也是下一次刀具軌跡的起點(diǎn)，因此，數(shù)據(jù)具有連續(xù)性、有序性，在數(shù)據(jù)的處理上采用動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)鏈表。
（三）譯碼。譯碼主要是把各個(gè)程序段中的信息提取出來(lái)，并將信息轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)據(jù)量或狀態(tài)量進(jìn)行存儲(chǔ)、處理。為了能得到較高的系統(tǒng)運(yùn)行速度，提高加工效率，對(duì)數(shù)據(jù)的處理采用編譯的數(shù)據(jù)處理方式，前期譯碼，將生成的數(shù)據(jù)存入緩沖區(qū)內(nèi)，插補(bǔ)計(jì)算時(shí)再?gòu)木彌_區(qū)中調(diào)用，以獲得較快的運(yùn)算速度，但對(duì)內(nèi)存的要求比較高，內(nèi)存開(kāi)銷(xiāo)大。處理的流程如圖2所示。
三、數(shù)控仿真顯示
數(shù)控加工實(shí)際是刀具相對(duì)于毛坯的運(yùn)行過(guò)程，刀具運(yùn)動(dòng)的精確性影響著生產(chǎn)的結(jié)果。數(shù)控仿真的意義就在于把刀具相對(duì)于零件毛坯的運(yùn)動(dòng)軌跡通過(guò)計(jì)算機(jī)的圖形處理功能顯示出來(lái)，方便操作者判斷刀具加工軌跡的正確性，能夠在實(shí)際加工前發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并能檢查刀具與工件的干涉問(wèn)題。通過(guò)數(shù)控仿真，可以減少試切甚至可以不試切就進(jìn)行實(shí)物加工，減少試加工時(shí)造成的原料、人工成本的消耗，這對(duì)于復(fù)雜的零件加工尤為重要。刀具軌跡的仿真主要通過(guò)主控模塊完成對(duì)NC程序編譯模塊、分析模塊和圖形處理模塊三部分的相關(guān)處理，處理流程如圖3所示。
（一）模塊功能。NC程序編譯模塊根據(jù)數(shù)控NC程序的規(guī)則讀入NC程序，并按照NC程序的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)檢查其正確性，根據(jù)指令類(lèi)型調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)進(jìn)行處理。NC程序分析模塊將相應(yīng)的NC程序指令處理結(jié)果轉(zhuǎn)換成為相應(yīng)的控制參數(shù)或圖形參數(shù)。NC圖形處理模塊則將轉(zhuǎn)換好的控制參數(shù)和圖形參數(shù)，完成加工過(guò)程中所形成的直線或圓弧線，以完成對(duì)程序的刀具軌跡的生成。
（二）控制與顯示模塊。數(shù)控機(jī)床在操作時(shí)主要通過(guò)操作面板來(lái)實(shí)現(xiàn)各種動(dòng)作，如機(jī)床參數(shù)的初始化，機(jī)床主軸的啟停操作，超程報(bào)警和解除，程序的啟動(dòng)、暫停，機(jī)床急停，自動(dòng)執(zhí)行、手動(dòng)執(zhí)行、回零點(diǎn)的轉(zhuǎn)換等。利用VisualC++開(kāi)發(fā)軟件強(qiáng)大的控件設(shè)計(jì)，對(duì)各種按鈕進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)操作界面上對(duì)應(yīng)的事件實(shí)時(shí)地作出響應(yīng)。在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制、零件加工狀態(tài)時(shí)，動(dòng)態(tài)地對(duì)刀具、機(jī)床、工件進(jìn)行處理，根據(jù)加工的速度，在窗口中實(shí)時(shí)地顯示出各工具運(yùn)動(dòng)和工件成型的動(dòng)態(tài)圖像。仿真的總體構(gòu)架如圖4所示。
上述數(shù)控仿真教學(xué)系統(tǒng)是在PC機(jī)的開(kāi)放平臺(tái)基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的，具有很好的使用普遍性，系統(tǒng)采用模塊化的構(gòu)建方式設(shè)計(jì)，這對(duì)于數(shù)控系統(tǒng)NC格式不同的編程有較好的兼容性，嵌入或置換不同的NC指令模塊可形成不同的數(shù)控系統(tǒng)。VisualC++中控件的靈活使用，增加了系統(tǒng)的易控性、交互性，且界面友好。
【參考文獻(xiàn)】
［1］費(fèi)廣正，喬林.VisualC++6.0高級(jí)編程技術(shù)-OpenGL篇［M］.北京：中國(guó)鐵道出版社，2001
［2］朱洪波.Visual C++6.0完全自學(xué)寶典［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2008
［3］應(yīng)珂.基于OpenGL的數(shù)控仿真三維圖形的研究［J］.微計(jì)算機(jī)信息，2006（25）
［4］范建明，曹鋒，劉金磊.數(shù)控機(jī)床仿真系統(tǒng)研究［J］.煤礦機(jī)械，2010（1）
【關(guān)鍵詞】數(shù)控仿真軟件；數(shù)控銑削教學(xué)；應(yīng)用
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，機(jī)械制造技術(shù)亦日新月異，數(shù)控加工在現(xiàn)代化制造業(yè)中彰顯出越來(lái)越重要的地位。社會(huì)上數(shù)控技能型人才較為緊缺，許多高職、中職、技校相繼增設(shè)及大力發(fā)展數(shù)控專業(yè)。同時(shí)，為了緩解學(xué)生多，數(shù)控設(shè)備少的局面，很多院校都利用仿真軟件進(jìn)行數(shù)控教學(xué)與實(shí)習(xí)操作；作為一名從事數(shù)控編程與操作的專業(yè)教師，結(jié)合自身實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)仿真軟件在數(shù)控教學(xué)中起到橋梁作用，既能緩解實(shí)習(xí)教學(xué)與數(shù)控設(shè)備少的矛盾，使理論與實(shí)踐有機(jī)地結(jié)合，又能提高學(xué)生的感官認(rèn)識(shí)，刺激其學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，同時(shí)又是節(jié)約成本、安全有效的教學(xué)模式。
一、數(shù)控仿真軟件介紹及安裝，運(yùn)行環(huán)境
數(shù)控仿真軟件是通過(guò)計(jì)算機(jī)的編程和建模將加工過(guò)程用三維圖形或二維圖形以動(dòng)態(tài)形式演示出來(lái)的軟件。我校使用的是斯沃網(wǎng)絡(luò)版數(shù)控仿真軟件。它具有以下多項(xiàng)功能，可以在計(jì)算機(jī)屏幕上仿真完成數(shù)控機(jī)床操作包括：數(shù)控加工程序輸入輸出，定義毛坯，選擇刀具、夾具，G代碼處理；現(xiàn)時(shí)支持不同數(shù)控系統(tǒng)的選擇訓(xùn)練包括：FANUC，SIEMENS系列，華中數(shù)控，廣州數(shù)控；而對(duì)微機(jī)要求不高：16MB顯存顯卡，CPU是PⅡ266，內(nèi)存128MB，硬盤(pán)1GB，并與多種計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)兼容；利用網(wǎng)可以搭建師生教學(xué)互動(dòng)平臺(tái)。
二、數(shù)控仿真軟件在數(shù)控教學(xué)中的應(yīng)用
1.仿真軟件為初學(xué)者打基礎(chǔ)。在現(xiàn)時(shí)大部分的中職學(xué)生素質(zhì)不容樂(lè)觀，學(xué)習(xí)主動(dòng)性不高，對(duì)于剛接觸數(shù)控的學(xué)生來(lái)說(shuō)，數(shù)控課的上課內(nèi)容是抽象的，而采用數(shù)控仿真軟件一邊演示，一邊教學(xué)，將數(shù)控設(shè)備面板上按鍵、圖標(biāo)，機(jī)床坐標(biāo)，對(duì)刀過(guò)程等在課堂上只能紙上談兵，難以理解的數(shù)控基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行形象、生動(dòng)地教學(xué)，使學(xué)生較易接受，吸收，在加深認(rèn)識(shí)的同時(shí)，打下較全面、扎實(shí)的數(shù)控基礎(chǔ)。
2.仿真軟件教學(xué)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和質(zhì)量。我校的專業(yè)課實(shí)行模塊教學(xué)，即將數(shù)控專業(yè)內(nèi)容分成多個(gè)模塊完成教學(xué)，以理論學(xué)習(xí)緊接對(duì)應(yīng)實(shí)習(xí)操作為完成一個(gè)模塊教學(xué)。引入數(shù)控仿真軟件教學(xué)，使數(shù)控編程知識(shí)和操作相一致，學(xué)生所編程序可以直接在數(shù)控仿真上模擬加工，對(duì)程序上的G代碼、格式、漏洞、語(yǔ)法的錯(cuò)誤等可以直接看出來(lái)；機(jī)床面板操作，零件的加工過(guò)程直觀形象，加工結(jié)束后可以測(cè)量檢查，每次的編程與操作的作業(yè)可以在計(jì)算機(jī)上完成，且每次馬上有結(jié)果，理論聯(lián)系實(shí)際及時(shí)找出學(xué)習(xí)數(shù)控存在的問(wèn)題或不足，明確下一個(gè)的學(xué)習(xí)目標(biāo)從而激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和興趣，同時(shí)提高了學(xué)習(xí)質(zhì)量。
3.明確課題，循序漸進(jìn)掌握數(shù)控編程與操作技巧。應(yīng)用數(shù)控仿真系統(tǒng)每次上機(jī)，告訴學(xué)生明確課題及要求。以華中數(shù)控為例，數(shù)銑、加工中心講解刀具半徑補(bǔ)償編程G40、G41、G42的使用時(shí)，在仿真系統(tǒng)中分別以沒(méi)有半徑補(bǔ)償?shù)某绦蚝褪褂冒霃窖a(bǔ)償程序在同等的條件下各獨(dú)立執(zhí)行一次，得出的加工結(jié)果是鮮明的對(duì)比；再是左補(bǔ)償G41、右補(bǔ)償G42也是以各自編程內(nèi)容演示，可以更容易分清兩者的在加工過(guò)程中的補(bǔ)償方向，以達(dá)到零件加工要求。同理得，其他編程知識(shí)也可以使用數(shù)控仿真軟件教學(xué)令學(xué)生逐步掌握。
4.利用數(shù)控仿真軟件教學(xué)允許出錯(cuò)的操作作為反面教材，使學(xué)生在數(shù)控實(shí)習(xí)中技能更全面。在我校專業(yè)模塊教學(xué)中，實(shí)習(xí)是非常重要的環(huán)節(jié)，如果實(shí)習(xí)教學(xué)這環(huán)節(jié)抓好了學(xué)生的技能素質(zhì)就能提高層次。在數(shù)控仿真中，可以設(shè)計(jì)出實(shí)際操作中可能發(fā)生的變化，包括事故、故障等出錯(cuò)情況，讓學(xué)生在計(jì)算機(jī)屏幕上模擬到各類(lèi)型非安全的操作事故。從而更全面掌握安全的加工方法和技巧。例如：手動(dòng)操作時(shí)行程限位的超程，非安全位置的換刀，通過(guò)對(duì)刀建立機(jī)床坐標(biāo)系偏置；或者在應(yīng)用直線插補(bǔ)指令G01與快速移動(dòng)指令G00時(shí)，如果G01后面沒(méi)有加進(jìn)給速度F值，刀具將以G00的速度切削工件，學(xué)生可以看到撞刀或損壞刀具的后果。只要在模塊教學(xué)中合理分組、科學(xué)安排應(yīng)用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件實(shí)習(xí)時(shí)間，仿真實(shí)習(xí)與操作實(shí)習(xí)穿行，學(xué)生的數(shù)控技能就更全面的提升。
5.拓展技能。學(xué)校內(nèi)的數(shù)控設(shè)備配套操作系統(tǒng)的類(lèi)型是有限的，我校的數(shù)控銑床操作系統(tǒng)主要是華中和西門(mén)子系統(tǒng)，但是社會(huì)上機(jī)械制造業(yè)的數(shù)控設(shè)備的操作系統(tǒng)是多種多樣。利用仿真軟件集合各種數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用的特點(diǎn)，在模塊訓(xùn)練的基礎(chǔ)上，須講解除了本校數(shù)控系統(tǒng)以外的數(shù)控系統(tǒng)的編程與操作方法，擴(kuò)大學(xué)生知識(shí)面，提高學(xué)生對(duì)不同系統(tǒng)、面板的編程與操作能力。這樣學(xué)生在就業(yè)時(shí)能夠信心十足地面對(duì)所操作的數(shù)控機(jī)床，能較快適應(yīng)崗位工作，提高就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。
三、數(shù)控仿真軟件應(yīng)用的利和弊
（一）優(yōu)點(diǎn)
1.操作安全。在虛擬環(huán)境下對(duì)NC代碼的切削狀態(tài)進(jìn)行檢驗(yàn)，避免由于學(xué)生編程中疏忽或操作失誤引起的人身及設(shè)備安全事故。
2.減輕教學(xué)成本。眾所周知，一臺(tái)數(shù)控設(shè)備的價(jià)格從幾萬(wàn)到幾十萬(wàn)，上百萬(wàn)都有，且實(shí)習(xí)時(shí)必須配套一定數(shù)量各類(lèi)型的刀具，夾具，金屬材料。我校使用了斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件，教師的數(shù)控編程與機(jī)床操作都能在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)，大大減少數(shù)控設(shè)備上資金投入及工件材料，能源的消耗，亦降低了辦學(xué)成本。
（二）存在的問(wèn)題
1.忽視機(jī)械加工的工藝性。數(shù)控仿真軟件始終是模擬加工應(yīng)用，不可能代替實(shí)習(xí)教學(xué)，例如：演示中可以選擇不同工件材料，編程時(shí)選擇任何切削用量都可以加工出來(lái)，往往容易忽視切削深度，轉(zhuǎn)速的選擇，數(shù)控刀具的選用，零件的裝夾方法，而這些程序一旦應(yīng)用在實(shí)際中便可能出現(xiàn)打刀或影響實(shí)際零件的加工質(zhì)量或機(jī)床的軸向步進(jìn)/伺服電機(jī)不夠功率出現(xiàn)停車(chē)；更嚴(yán)重的是刀具在加工過(guò)程中會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象。由于數(shù)控仿真模擬加工不會(huì)出現(xiàn)事故，使學(xué)生放松對(duì)加工工藝性的嚴(yán)格要求，對(duì)加工過(guò)程的刀具損壞、機(jī)床碰撞不在意，習(xí)慣一旦養(yǎng)成，很可能在實(shí)際操作中造成重大安全事故。
2.利用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件實(shí)習(xí)時(shí)容易使學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)產(chǎn)生依賴心理，沉迷于仿真加工，而疏于數(shù)控機(jī)床實(shí)際操作。部分學(xué)生通過(guò)幾道程序的編寫(xiě)后沾沾自喜，從而放松學(xué)習(xí)、嚴(yán)重影響了教學(xué)質(zhì)量和浪費(fèi)了教學(xué)資源。
四、結(jié)語(yǔ)
隨著職業(yè)教育的發(fā)展，軟硬件會(huì)逐步到位，數(shù)控仿真軟件在日常教學(xué)，數(shù)控等級(jí)證考試、各類(lèi)型的數(shù)控技能大賽分擔(dān)起重要的角色，數(shù)控仿真軟件教學(xué)是適應(yīng)時(shí)展的教學(xué)模式。我相信：教學(xué)改革將進(jìn)一步深化，只要合理有效地安排教學(xué)內(nèi)容，使仿真軟件訓(xùn)練與實(shí)習(xí)操作有機(jī)結(jié)合，就能發(fā)揮仿真教學(xué)的最佳效果。同時(shí)可以使學(xué)生在校期間的技能素質(zhì)達(dá)到一個(gè)較高的層次。
參考文獻(xiàn)
一、數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件的特點(diǎn)
1.數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件的優(yōu)點(diǎn)：(1)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)投入少，卻能做到一人一機(jī)，有利于提高學(xué)生的實(shí)際操作能力。(2)可以使學(xué)生達(dá)到接近實(shí)物操作的訓(xùn)練效果，且安全可靠。(3)能使抽象問(wèn)題形象化，操作訓(xùn)練過(guò)程中允許出錯(cuò)。(4)通過(guò)動(dòng)態(tài)的仿真操作使教學(xué)過(guò)程易教、易學(xué)，教學(xué)效果顯著提高。
2.數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件的不足：(1)參數(shù)設(shè)置具有隨意性; (2)學(xué)生無(wú)法通過(guò)仿真軟件體會(huì)真實(shí)的加工環(huán)境; (3)不利于學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真的工作態(tài)度養(yǎng)成; (4)先入為主，易淡薄安全意識(shí)。
二、數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件環(huán)境下的教學(xué)研究
1.運(yùn)用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件，采納激發(fā)引導(dǎo)型教學(xué)方法。讓學(xué)生了解數(shù)控編程與今后工作的密切關(guān)系，了解所學(xué)專業(yè)知識(shí)和數(shù)控編程及操作有著緊密的聯(lián)系，使更多的學(xué)生對(duì)數(shù)控編程產(chǎn)生濃厚的興趣。
2.運(yùn)用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件，循序漸進(jìn)提高數(shù)控編程與操作能力。在教學(xué)過(guò)程中，教師先進(jìn)行示范性操作，同時(shí)提醒學(xué)生認(rèn)真觀察，掌握操作要領(lǐng)。再讓學(xué)生動(dòng)手操作，進(jìn)行模仿。當(dāng)學(xué)生獨(dú)立完成，興奮不已時(shí)，及時(shí)表?yè)P(yáng)學(xué)生所取得的成績(jī)。
3.運(yùn)用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件，營(yíng)造情景教學(xué)氛圍。在教學(xué)過(guò)程中，經(jīng)常有意識(shí)地設(shè)置“陷阱”：故意少編一個(gè)程序段、參數(shù)輸入錯(cuò)誤等。若發(fā)生撞刀現(xiàn)象，讓學(xué)生自己找出失敗的原因，創(chuàng)設(shè)讓學(xué)生嘗試“挫折”考驗(yàn)的情境，讓學(xué)生產(chǎn)生足夠的自信和克服挫折的勇氣。
4.運(yùn)用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件，提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題、獨(dú)立工作能力 。在上機(jī)前，教師應(yīng)利用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)操作演示，并在學(xué)生上機(jī)時(shí)進(jìn)行巡回指導(dǎo)。學(xué)生在計(jì)算機(jī)上應(yīng)用數(shù)控加工仿真軟件進(jìn)行編程與操作，遇到問(wèn)題反復(fù)調(diào)試、相互探討。學(xué)生掌握數(shù)控專業(yè)技能的同時(shí)，又提高了解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
5.運(yùn)用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件，教學(xué)中還應(yīng)構(gòu)建多元評(píng)價(jià)體系。第一，合理且有一定的彈性。答案不能限制太死，只要合理就行。第二，既要評(píng)價(jià)技能操作結(jié)果，又要評(píng)價(jià)技能操作的過(guò)程。第三，轉(zhuǎn)換評(píng)價(jià)的主客體關(guān)系，對(duì)學(xué)生在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中的技能操作情況及結(jié)果不僅僅由教師來(lái)評(píng)，還可以讓學(xué)生自評(píng)或互評(píng)。
三、數(shù)控仿真系統(tǒng)軟件環(huán)境中數(shù)控實(shí)訓(xùn)教學(xué)的改進(jìn)措施
首先，教師應(yīng)首先明確仿真軟件與實(shí)際機(jī)床的區(qū)別，并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行相互比較，時(shí)刻注意這些差距，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到仿真軟件的不足，并進(jìn)行有針對(duì)性的訓(xùn)練，而不是完全依賴仿真軟件。
其次，在應(yīng)用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件時(shí)，重視安全教育、規(guī)范化操作，讓學(xué)生養(yǎng)成良好的機(jī)床保養(yǎng)與維護(hù)習(xí)慣。
（貴州大學(xué)，貴州貴陽(yáng)，550000）
摘要：由于數(shù)控技術(shù)發(fā)展迅速，目前市場(chǎng)上的數(shù)控設(shè)備型號(hào)多樣，并且數(shù)控系統(tǒng)更新較快，對(duì)學(xué)校而言不可能將所有系統(tǒng)配齊。這就導(dǎo)致學(xué)生所學(xué)與工廠所用不符。數(shù)控仿真軟件在數(shù)控技術(shù)專業(yè)教學(xué)中的合理應(yīng)用，既可以提高數(shù)控人才的培養(yǎng)質(zhì)量和效率，還可以緩解學(xué)校的經(jīng)濟(jì)壓力，但其缺點(diǎn)也不容忽視。只有在教學(xué)中將仿真訓(xùn)練與實(shí)踐操作訓(xùn)練有機(jī)結(jié)合，擺正仿真軟件在整個(gè)專業(yè)教學(xué)中的位置，才能充分地發(fā)揮其作用，才能真正為教學(xué)服務(wù)。
關(guān)鍵詞 ：仿真軟件，數(shù)控技術(shù)，應(yīng)用
Application of simulation software in numericalcontrol teaching
Wu Zhongren
（Guizhou University, Guizhou,Guiyang, 550000）
Abstract: because the numerical control technology is developing rapidly, currently on the market for CNCequipment type variety, and the NC system updates faster, the school could not complete all system. This leads towhat students learn and use does not match factory. The reasonable application of NC simulation software in CNCmajor teaching, not only can improve the quality and efficiency of NC personnel training school, can also relieve theeconomic pressure, but its disadvantages should not be ignored. Only in the teaching, simulation training and practicetraining of the organic combination, position in the whole simulation software in teaching, in order to fully play itsrole, can really serve teaching
Key words: simulation software, numerical control technology, application
1 引言
數(shù)控技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的核心，世界各國(guó)制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力、適應(yīng)市場(chǎng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力。隨著我國(guó)加入世貿(mào)組織，綜合國(guó)力進(jìn)一步增強(qiáng)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)全面與國(guó)際接軌，并正在成為全球制造業(yè)中心，進(jìn)入了一個(gè)空前蓬勃發(fā)展的新時(shí)期，這必然對(duì)掌握現(xiàn)代化制造技術(shù)的人才、特別對(duì)一線數(shù)控技術(shù)工人形成了巨大的需求。
2 數(shù)控技術(shù)實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀
基于數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)的重要性，現(xiàn)在我國(guó)很多院校以及職業(yè)類(lèi)學(xué)校都開(kāi)設(shè)了數(shù)控技術(shù)課程。在學(xué)校，學(xué)生可以通過(guò)以下幾種途徑獲得數(shù)控技術(shù)能力。一是有合適的實(shí)習(xí)基地，但在目前國(guó)內(nèi)很難有這樣的基地，即使有，也只是集中在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，且數(shù)控系統(tǒng)單一；二是學(xué)校從有限的資金投資購(gòu)買(mǎi)數(shù)控機(jī)床，加工中心等建設(shè)教學(xué)實(shí)踐環(huán)境。此類(lèi)的數(shù)控設(shè)備價(jià)格昂貴，即使學(xué)校買(mǎi)回幾臺(tái)，無(wú)論在數(shù)量上，還是從成本、安全性上考慮，都不大合適學(xué)校的普及型教學(xué)和實(shí)踐。因此，如何提高和改善數(shù)控技術(shù)課程的教學(xué)環(huán)境，使學(xué)生能學(xué)有所練，學(xué)用結(jié)合，是數(shù)控技術(shù)教學(xué)工作面臨的一個(gè)非常的難題。
職業(yè)院校如何更快更好地培養(yǎng)出滿足市場(chǎng)需要，掌握數(shù)控機(jī)床編程、操作與維修等技能的人才，早已是數(shù)控教學(xué)工作者研究的課題。本文討論的是采用數(shù)控仿真軟件將數(shù)控教學(xué)與實(shí)際操作有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，提高數(shù)控教學(xué)水平，培養(yǎng)高素質(zhì)的應(yīng)用型技術(shù)人才。
3 仿真軟件在數(shù)控技術(shù)專業(yè)教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)
（1）減少高額的設(shè)備投入，解決實(shí)習(xí)設(shè)備與學(xué)生人數(shù)不成比例的問(wèn)題。
由于數(shù)控設(shè)備屬于集機(jī)電、通訊、傳感于一身的智能化產(chǎn)品，它具備“高速、高效、高精度”的加工特點(diǎn)，這就決定了其高額的成本。因此，數(shù)控專業(yè)的的實(shí)訓(xùn)教學(xué)若單單依靠購(gòu)買(mǎi)數(shù)控機(jī)床則投入過(guò)大，若采用數(shù)控仿真進(jìn)行實(shí)習(xí)教學(xué)可以很好的解決這一難題。
（2）提供多種機(jī)床多種系統(tǒng)，解決設(shè)備型號(hào)單一，學(xué)生的知識(shí)面狹窄等問(wèn)題。
由于數(shù)控技術(shù)發(fā)展迅速，目前市場(chǎng)上的數(shù)控設(shè)備型號(hào)多樣，并且數(shù)控系統(tǒng)更新較快，對(duì)學(xué)校而言不可能將所有系統(tǒng)配齊。這就導(dǎo)致學(xué)生所學(xué)與工廠所用不符。而數(shù)控仿真系統(tǒng)則具備“一個(gè)軟件多種系統(tǒng)”的優(yōu)勢(shì)。如上海宇龍仿真軟件就擁有FANUC、PA、SIEMENS、華中數(shù)控、廣州數(shù)控、大森數(shù)控等多種數(shù)控系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)、銑、加工中心等多種型號(hào)機(jī)床操作過(guò)程的仿真，彌補(bǔ)了實(shí)習(xí)設(shè)備型號(hào)單一，學(xué)生的知識(shí)面狹窄等問(wèn)題。
（3）實(shí)現(xiàn)虛擬加工，減少實(shí)訓(xùn)費(fèi)用。
數(shù)控仿真系統(tǒng)的核心是虛擬數(shù)控機(jī)床，它完全模擬零件的切削過(guò)程，能檢驗(yàn)指令正確與否，并用三維動(dòng)畫(huà)實(shí)時(shí)模擬顯示程序路徑和工件圖形，從而真實(shí)的再現(xiàn)了零件的加工過(guò)程，并且在模擬加工過(guò)程中不會(huì)有機(jī)床、刀具、材料的損耗，極大的減小實(shí)訓(xùn)費(fèi)用。
（4）安全性高，便于初學(xué)者學(xué)習(xí)
由于數(shù)控加工仿真系統(tǒng)是一種虛擬加工技術(shù)，所以學(xué)生的錯(cuò)誤操作也不會(huì)損壞機(jī)床，更不會(huì)造成人身傷害，使學(xué)生可以拋開(kāi)思想包袱大膽地、獨(dú)立地進(jìn)行練習(xí)。
（5）可對(duì)程序校驗(yàn)、模擬加工，減少占機(jī)調(diào)試時(shí)間，提高加工效率
在實(shí)際加工時(shí)，一般要反復(fù)檢查程序，并利用機(jī)床的圖形模擬校驗(yàn)功能來(lái)檢驗(yàn)程序的正確性，這就導(dǎo)致占機(jī)調(diào)試時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。并且圖形模擬也無(wú)法對(duì)刀具的干涉、運(yùn)動(dòng)中與夾具的碰撞、工件上一些細(xì)小的結(jié)構(gòu)等進(jìn)行全面真實(shí)的反映。所以在加工之前，可以將程序輸入仿真軟件，先模擬加工，觀察零件的加工過(guò)程，并初步檢驗(yàn)零件的形狀尺寸，最后將正確的程序?qū)氲綌?shù)控機(jī)床中，既可節(jié)省時(shí)間提高加工效率，又保證了加工的安全性。
4 仿真軟件在數(shù)控技術(shù)專業(yè)教學(xué)中的不足及彌補(bǔ)措施
（1）仿真加工缺乏真實(shí)感.學(xué)生安全意識(shí)淡薄。實(shí)際加工中操作人員必須嚴(yán)格按照安全操作規(guī)程進(jìn)行加工，并要求其具備相應(yīng)的“聽(tīng)辨能力”，能根據(jù)機(jī)床不同狀態(tài)下發(fā)出的聲音及時(shí)調(diào)整參數(shù)，減少機(jī)床發(fā)生故障和停機(jī)的概率。而在仿真中，便無(wú)法學(xué)習(xí)到真正的“聽(tīng)辨能力”，并且一些嚴(yán)格的操作規(guī)程也無(wú)法得以實(shí)施。如加工過(guò)程中不要把頭和手隨意伸進(jìn)機(jī)床中、加工前關(guān)閉機(jī)床安全門(mén)等，這些環(huán)節(jié)在仿真時(shí)往往都可忽略不計(jì)，而對(duì)于在練習(xí)時(shí)出現(xiàn)的撞刀等現(xiàn)象也毫不在意。如果學(xué)生的不良習(xí)慣一旦養(yǎng)成，會(huì)在實(shí)際生產(chǎn)中造成重大損失。
（2）工藝參數(shù)設(shè)置隨意，無(wú)法保證產(chǎn)品質(zhì)量。利用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)進(jìn)行編程與操作練習(xí)時(shí)，往往容易忽視切削用量、刀具的選用，零件的裝夾等問(wèn)題。同時(shí)仿真軟件也無(wú)法判斷工件的表面粗糙度、矯正尺寸精度等。如果學(xué)生在仿真時(shí)忽略了這些內(nèi)容，在實(shí)際機(jī)床上加工時(shí)也會(huì)不自覺(jué)的忽略這些對(duì)數(shù)控加工十分重要的部分，從而導(dǎo)致加工的工件無(wú)法達(dá)到尺寸精度要求，更有甚者發(fā)生碰撞等事故。
（3）仿真加工與實(shí)際機(jī)床有一定差異，易使學(xué)生產(chǎn)生錯(cuò)覺(jué)，影響教學(xué)質(zhì)量。由于虛擬加工技術(shù)起步較晚，現(xiàn)在的仿真軟件與實(shí)際機(jī)床還存在一定差異。如利用車(chē)刀在數(shù)控仿真系統(tǒng)上加工工件時(shí)，只要背吃刀量不大于刀刃長(zhǎng)度就可以直接切削。而在實(shí)際數(shù)控機(jī)床上加工，則會(huì)因?yàn)槭艿綑C(jī)床、刀具和材科等性能的影響，不可能選取太大背吃刀量。再如切斷刀在實(shí)際加工中只能用來(lái)切槽或者切斷加工。而在仿真系統(tǒng)中即使用來(lái)車(chē)削外圓也不會(huì)有錯(cuò)誤提示。又如實(shí)際加工中，G00無(wú)法完成工件的切削加工，而在仿真時(shí)即使錯(cuò)誤的使用G00切削工件，照樣可以完成切削而不會(huì)報(bào)警。
5 結(jié)束語(yǔ)
因此，數(shù)控仿真軟件在數(shù)控技術(shù)專業(yè)教學(xué)中的合理應(yīng)用，既可以提高數(shù)控人才的培養(yǎng)質(zhì)量和效率，還可以緩解學(xué)校的經(jīng)濟(jì)壓力，但其缺點(diǎn)也不容忽視。只有在教學(xué)中將仿真訓(xùn)練與實(shí)踐操作訓(xùn)練有機(jī)結(jié)合，擺正仿真軟件在整個(gè)專業(yè)教學(xué)中的位置，才能充分地發(fā)揮其作用，才能真正為教學(xué)服務(wù)。
參考文獻(xiàn)：
【關(guān)鍵詞】數(shù)控仿真技術(shù) 機(jī)械類(lèi) 實(shí)踐性教學(xué)
【中圖分類(lèi)號(hào)】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1006－9682（2011）09－0102－02
【Abstract】This article briefly introduced the numerical control simulation technology concept, the research present situation and in the machinery class practical teaching link application.
【Key words】Numerical control simulation technology Machinery class Practical teaching
近幾年，就業(yè)形勢(shì)比較嚴(yán)峻，為了提高學(xué)生的就業(yè)機(jī)會(huì)，必須增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力，要做到這一點(diǎn)，加強(qiáng)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)是關(guān)鍵。但對(duì)于大多數(shù)院校來(lái)說(shuō)，資金短缺是共同的問(wèn)題。解決這一問(wèn)題的最好辦法是引入仿真技術(shù)。
一、數(shù)控仿真技術(shù)
1．計(jì)算機(jī)仿真的概念及應(yīng)用
從工程的角度來(lái)看，仿真就是通過(guò)對(duì)系統(tǒng)模型的實(shí)驗(yàn)去研究一個(gè)已有的或設(shè)計(jì)中的系統(tǒng)。分析復(fù)雜的動(dòng)態(tài)對(duì)象，仿真是一種有效的方法，可以減少風(fēng)險(xiǎn)，縮短設(shè)計(jì)和制造的周期，并節(jié)約投資。計(jì)算機(jī)仿真就是借助計(jì)算機(jī)，利用系統(tǒng)模型對(duì)實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的過(guò)程。它隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而迅速地發(fā)展，在仿真中占有越來(lái)越重要的地位。計(jì)算機(jī)仿真的過(guò)程可通過(guò)圖1所示的要素間的三個(gè)基本活動(dòng)來(lái)描述：［1］
建模活動(dòng)是通過(guò)對(duì)實(shí)際系統(tǒng)的觀測(cè)或檢測(cè)，在忽略次要因素及不可檢測(cè)變量的基礎(chǔ)上，用物理或數(shù)學(xué)的方法進(jìn)行描述，從而獲得實(shí)際系統(tǒng)的簡(jiǎn)化近似模型。這里的模型同實(shí)際系統(tǒng)的功能與參數(shù)之間應(yīng)具有相似性和對(duì)應(yīng)性。
仿真模型是對(duì)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型（簡(jiǎn)化模型）進(jìn)行一定的算法處理，使其成為合適的形式（如將數(shù)值積分變?yōu)榈\(yùn)算模型）之后，成為能被計(jì)算機(jī)接受的“可計(jì)算模型”。仿真模型對(duì)實(shí)際系統(tǒng)來(lái)講是一個(gè)二次簡(jiǎn)化的模型。
仿真實(shí)驗(yàn)是指將系統(tǒng)的仿真模型在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的過(guò)程。仿真是通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)研究實(shí)際系統(tǒng)的一種技術(shù)，通過(guò)仿真技術(shù)可以弄清系統(tǒng)內(nèi)在結(jié)構(gòu)變量和環(huán)境條件的影響。
計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大和仿真計(jì)算機(jī)的智能化。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)不僅在傳統(tǒng)的工程技術(shù)領(lǐng)域（航空、航天、化工等方面）繼續(xù)發(fā)展，而且擴(kuò)大到社會(huì)經(jīng)濟(jì)、生物等許多非工程領(lǐng)域，此外，并行處理、人工智能、知識(shí)庫(kù)和專家系統(tǒng)等技術(shù)的發(fā)展正影響著仿真計(jì)算機(jī)的發(fā)展。
數(shù)控加工仿真利用計(jì)算機(jī)來(lái)模擬實(shí)際的加工過(guò)程，是驗(yàn)證數(shù)控加工程序的可靠性和預(yù)測(cè)切削過(guò)程的有力工具，以減少工件的試切，提高生產(chǎn)效率。
2．?dāng)?shù)控仿真技術(shù)的研究現(xiàn)狀
數(shù)控機(jī)床加工零件是靠數(shù)控指令程序控制完成的。為確保數(shù)控程序的正確性，防止加工過(guò)程中干涉和碰撞的發(fā)生，在實(shí)際生產(chǎn)中，常采用試切的方法進(jìn)行檢驗(yàn)。但這種方法費(fèi)工費(fèi)料，代價(jià)昂貴，使生產(chǎn)成本上升，增加了產(chǎn)品加工時(shí)間和生產(chǎn)周期。后來(lái)又采用軌跡顯示法，即以劃針或筆代替刀具，以著色板或紙代替工件來(lái)仿真刀具運(yùn)動(dòng)軌跡的二維圖形（也可以顯示二維半的加工軌跡），有相當(dāng)大的局限性。對(duì)于工件的三維和多維加工，也有用易切削的材料代替工件（如石蠟、木料、改性樹(shù)脂和塑料等）來(lái)檢驗(yàn)加工的切削軌跡。但是，試切要占用數(shù)控機(jī)床和加工現(xiàn)場(chǎng)。為此，人們一直在研究能逐步代替試切的計(jì)算機(jī)仿真方法，并在試切環(huán)境的模型化、仿真計(jì)算和圖形顯示等方面取得了重要的進(jìn)展，目前正向提高模型的精確度、仿真計(jì)算實(shí)時(shí)化和改善圖形顯示的真實(shí)感等方向發(fā)展。
從試切環(huán)境的模型特點(diǎn)來(lái)看，目前NC切削過(guò)程仿真分幾何仿真和力學(xué)仿真兩個(gè)方面。幾何仿真不考慮切削參數(shù)、切削力及其他物理因素的影響，只仿真刀具工件幾何體的運(yùn)動(dòng)，以驗(yàn)證NC程序的正確性。它可以減少或消除因程序錯(cuò)誤而導(dǎo)致的機(jī)床損傷、夾具破壞或刀具折斷、零件報(bào)廢等問(wèn)題，同時(shí)可以減少?gòu)漠a(chǎn)品設(shè)計(jì)到制造的時(shí)間，降低生產(chǎn)成本。切削過(guò)程的力學(xué)仿真屬于物理仿真范疇，它通過(guò)仿真切削過(guò)程的動(dòng)態(tài)力學(xué)特性來(lái)預(yù)測(cè)刀具破損、刀具振動(dòng)、控制切削參數(shù)，從而達(dá)到優(yōu)化切削過(guò)程的目的。
二、機(jī)械類(lèi)專業(yè)實(shí)踐性教學(xué)中存在的問(wèn)題
1．《金工實(shí)習(xí)》教學(xué)中存在的問(wèn)題
《金工實(shí)習(xí)》是機(jī)械類(lèi)專業(yè)必修的一門(mén)實(shí)踐性技術(shù)基礎(chǔ)課。通過(guò)《金工實(shí)習(xí)》教學(xué)使學(xué)生初步接觸生產(chǎn)實(shí)際，獲得機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)中常用金屬材料及其加工方法的基本知識(shí)，受到一定的基本操作訓(xùn)練，為學(xué)習(xí)其他有關(guān)課程和將來(lái)從事生產(chǎn)技術(shù)、經(jīng)營(yíng)、管理等工作打下實(shí)踐基礎(chǔ)。
傳統(tǒng)金工實(shí)習(xí)教學(xué)的主要內(nèi)容是：［2］鑄造、鍛壓、焊接、熱處理、鉗工、普通機(jī)床的機(jī)械加工。隨著數(shù)控機(jī)床在我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，對(duì)數(shù)控方面人才的需求也越來(lái)越大。數(shù)控機(jī)床的高性能、高精度、高可靠性，增加與增強(qiáng)使用功能，以及簡(jiǎn)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，改善操作性能，節(jié)約能源材料，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，增大生產(chǎn)柔性，縮短生產(chǎn)周期和生產(chǎn)準(zhǔn)備周期等優(yōu)點(diǎn)，正滿足了企業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的要求，故近年來(lái)許多廠家競(jìng)相采用數(shù)控機(jī)床。為了提升機(jī)械類(lèi)專業(yè)的技術(shù)含金量，使這些專業(yè)能滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要，就必須在教學(xué)中增加或增大數(shù)控加工的內(nèi)容。因此，在金工實(shí)習(xí)中減少普通機(jī)械加工的課時(shí)，增填數(shù)控加工的內(nèi)容勢(shì)在必行。
2．《數(shù)控技術(shù)》教學(xué)中存在的問(wèn)題
《數(shù)控技術(shù)》是機(jī)械類(lèi)專業(yè)必修的一門(mén)專業(yè)課。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握數(shù)控機(jī)床的工作原理、組成、分類(lèi)；程序代碼運(yùn)用；CNC系統(tǒng)的組成及工作原理；插補(bǔ)原理；刀補(bǔ)原理；加減速控制原理；伺服系統(tǒng)的組成及工作原理；位置檢測(cè)元件的原理；掌握簡(jiǎn)單零件的手工編程方法。
根據(jù)教學(xué)大綱，該課程有4個(gè)課時(shí)的實(shí)驗(yàn)，主要是熟練手工編程的方法，需要的主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備是數(shù)控機(jī)床。但對(duì)于大多數(shù)院校來(lái)說(shuō)，不可能購(gòu)置多臺(tái)數(shù)控機(jī)床，因此存在實(shí)驗(yàn)設(shè)備短缺的問(wèn)題，不能很好地滿足教學(xué)要求。
三、改革機(jī)械類(lèi)專業(yè)實(shí)踐性教學(xué)的措施
數(shù)控機(jī)床是一種精密的自動(dòng)化機(jī)床，價(jià)格昂貴。但對(duì)于機(jī)械類(lèi)專業(yè)來(lái)說(shuō)，又是必不可少的教學(xué)設(shè)備。因此，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的數(shù)控機(jī)床（數(shù)量有限），訂購(gòu)相應(yīng)的數(shù)控加工仿真軟件，是一種兩全其美的好辦法。數(shù)控加工仿真軟件可以讓每個(gè)學(xué)生在電腦上模擬操作數(shù)控機(jī)床，教師可以在電腦上驗(yàn)證學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，讓教學(xué)更加直觀、生動(dòng)。實(shí)際上，利用購(gòu)買(mǎi)一臺(tái)數(shù)控銑床的費(fèi)用，就可以購(gòu)置30個(gè)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)控仿真軟件及相應(yīng)的電腦。
在進(jìn)行數(shù)控加工實(shí)習(xí)時(shí)，先讓學(xué)生在電腦上通過(guò)數(shù)控加工仿真軟件模擬操作數(shù)控機(jī)床，操作熟練后再讓學(xué)生操作真實(shí)機(jī)床，增強(qiáng)手感。在進(jìn)行《數(shù)控技術(shù)》課程實(shí)驗(yàn)時(shí)，先讓學(xué)生在數(shù)控仿真機(jī)床上練習(xí)手工編程，修改無(wú)誤并操作熟練后再讓學(xué)生在真實(shí)機(jī)床上操作。這種教學(xué)方式，一方面可以大大減少資金的投入，減少實(shí)習(xí)、實(shí)驗(yàn)用房；另一方面可以增加學(xué)生動(dòng)手的機(jī)會(huì)，在一定程度上提高學(xué)生的動(dòng)手能力；其次，利用數(shù)控仿真機(jī)床教學(xué)，即使操作失誤，也不會(huì)損壞設(shè)備，更不會(huì)造成人身傷害，安全可靠。因此，目前大多數(shù)工科院校普遍采用數(shù)控仿真軟件教學(xué)，以便解決滿足教學(xué)要求與資金短缺之間的矛盾。
參考文獻(xiàn)
【關(guān)鍵詞】數(shù)控加工仿真系統(tǒng) 數(shù)控編程 教學(xué)
【中圖分類(lèi)號(hào)】G71 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2012）04-0011-01
隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)控加工技術(shù)在機(jī)械、模具制造行業(yè)中的應(yīng)用日益廣泛，數(shù)控機(jī)床的編程已成為加工操作人員不可或缺的基本技能，而數(shù)控編程涉及了計(jì)算機(jī)技術(shù)、電氣傳動(dòng)與控制、機(jī)械制造工藝及設(shè)備、測(cè)量技術(shù)、通訊等多個(gè)學(xué)科的知識(shí)，并且與實(shí)踐緊密聯(lián)系在一起，對(duì)于沒(méi)有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的高職學(xué)生而言，它既是實(shí)用的，也是抽象的。培養(yǎng)學(xué)生數(shù)控編程與操作技能，較為便捷有效的方法就是在實(shí)際數(shù)控機(jī)床上直接進(jìn)行，但這種操作訓(xùn)練投入大、消耗多、成本高，還存在很大的安全隱患。本文探討以提高學(xué)生編程及操作技能為核心，利用多媒體輔助教學(xué)手段，將數(shù)控編程需要的理實(shí)一體化教學(xué)，變成在計(jì)算機(jī)上利用仿真軟件進(jìn)行的多媒體教學(xué)，從而達(dá)到投入少、見(jiàn)效快，有效提高數(shù)控編程教學(xué)效果的方法和途徑。
一、數(shù)控加工仿真軟件介紹
數(shù)控加工仿真軟件是根據(jù)教學(xué)訓(xùn)練的需要，把數(shù)控機(jī)床的實(shí)際加工制造過(guò)程轉(zhuǎn)化為在計(jì)算機(jī)上平臺(tái)虛擬加工的一種機(jī)床控制仿真軟件。它模擬了真實(shí)數(shù)控機(jī)床的外形結(jié)構(gòu)、操作面板和加工的全過(guò)程，使用戶能在虛擬環(huán)境下模仿真實(shí)機(jī)床進(jìn)行操作：機(jī)床啟動(dòng)、回零、手動(dòng)操作、對(duì)刀、輸入NC代碼及代碼校驗(yàn)，仿真加工、工件測(cè)量等，學(xué)習(xí)者可以直接、具體地觀察到機(jī)床的操作與加工的過(guò)程，過(guò)程逼真，操作安全。
斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件是目前國(guó)內(nèi)常用的數(shù)控仿真軟件之一，斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件包括華中世紀(jì)星HNC、 FANUC、 SIEMENS(SINUMERIK)、 MITSUBISHI、 FAGOR、美國(guó)哈斯HAAS、 PA、廣州數(shù)控GSK、北京凱恩帝KND、大連大森DASEN、南京華興WA、 江蘇仁和RENHE、南京四開(kāi)、天津三英、 成都廣泰GREAT等多種數(shù)控系統(tǒng)的編程和加工功能[1]，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)控車(chē)床、數(shù)控銑床、數(shù)控加工中心加工零件全過(guò)程的仿真，其中包括毛坯定義、機(jī)床、夾具、刀具定義與選用，數(shù)控程序輸入、編輯和調(diào)試、軌跡仿真等功能。該軟件支持的門(mén)類(lèi)及指令較為齊全，具有網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控功能和實(shí)時(shí)操作評(píng)分功能，學(xué)生可通過(guò)在PC機(jī)上操作該軟件，完全模擬了真實(shí)設(shè)備的操作過(guò)程，可快速掌握各系統(tǒng)數(shù)控車(chē)、數(shù)控銑及加工中心的編程及操作；教師通過(guò)多媒體教學(xué)網(wǎng)絡(luò)，可隨時(shí)獲得學(xué)生當(dāng)前操作信息。
二、數(shù)控加工仿真軟件的應(yīng)用
1.模塊化教學(xué)設(shè)計(jì)
常用的數(shù)控機(jī)床有數(shù)控車(chē)床、數(shù)控銑床、數(shù)控加工中心，在仿真軟件中相應(yīng)包含了不同數(shù)控系統(tǒng)的三類(lèi)機(jī)床供教學(xué)中進(jìn)行選擇，因此教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)可將教學(xué)內(nèi)容劃分為相應(yīng)的三個(gè)模塊：數(shù)控車(chē)削的編程與操作、數(shù)控銑削的編程與操作、數(shù)控加工中心的編程與操作。無(wú)論從教學(xué)內(nèi)容上來(lái)看還是從崗位操作要求來(lái)看，三個(gè)模塊在數(shù)控編程中功能并重。所以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容將每個(gè)模塊劃分為若干個(gè)單元，各單元既相對(duì)獨(dú)立又相互關(guān)聯(lián)。在具體實(shí)施時(shí)，可根據(jù)不同的教學(xué)目標(biāo)和培養(yǎng)對(duì)象選擇不同的模塊內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)。在使用仿真軟件的教學(xué)過(guò)程中，這種模塊化的教學(xué)設(shè)計(jì)以提高學(xué)生編程與操作能力為核心，使學(xué)生能夠集中精力，在一段時(shí)間內(nèi)針對(duì)某一類(lèi)機(jī)床進(jìn)行編程訓(xùn)練，快速掌握該種數(shù)控機(jī)床的對(duì)刀方式、編程指令、編程特點(diǎn)及操作要領(lǐng)，也有利于學(xué)生獲取不同工種的數(shù)控機(jī)床操作職業(yè)資格證書(shū)。
2.任務(wù)式驅(qū)動(dòng)模式
針對(duì)數(shù)控編程的教學(xué)要求，將教學(xué)內(nèi)容分為若干個(gè)任務(wù)單元，每個(gè)任務(wù)單元都包含了要求完成的任務(wù)內(nèi)容，學(xué)生通過(guò)完成每個(gè)單元布置的學(xué)習(xí)任務(wù)掌握學(xué)習(xí)內(nèi)容，達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。在用數(shù)控仿真軟件進(jìn)行的教學(xué)過(guò)程中，任務(wù)設(shè)計(jì)是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，教師以任務(wù)作為學(xué)生學(xué)習(xí)的主線，把教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)巧妙地安排在一個(gè)個(gè)的任務(wù)中，且每一個(gè)任務(wù)在仿真軟件中都應(yīng)該有完成后能夠提交的對(duì)象（如加工程序、仿真加工后的零件、刀具軌跡、仿真軟件自動(dòng)記錄的操作文件、系統(tǒng)自動(dòng)評(píng)分等）。
在數(shù)控加工仿真軟件中，任務(wù)驅(qū)動(dòng)的模式使學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)控編程與操作的過(guò)程中，擺脫了老師講、學(xué)生聽(tīng)的模式，每個(gè)學(xué)生都擁有一臺(tái)模擬的數(shù)控機(jī)床，可以單獨(dú)進(jìn)行編程并操作，最終完成單元任務(wù)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，從而使學(xué)生真正掌握所學(xué)內(nèi)容。
3.情景式教學(xué)方式
在情景式教學(xué)中，情境的選取是教學(xué)成功的關(guān)鍵。情境的選取要以教學(xué)的內(nèi)容為依據(jù)，既要與書(shū)本知識(shí)緊密結(jié)合，又要和實(shí)際應(yīng)用有聯(lián)系，讓學(xué)生既能運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，又可以自主創(chuàng)新，情境的難易程度要針對(duì)學(xué)生的實(shí)際水平來(lái)確定。教師在實(shí)施情境活動(dòng)時(shí)，要充分設(shè)計(jì)好各個(gè)環(huán)節(jié)的活動(dòng)，提前做好準(zhǔn)備，并在實(shí)施情境活動(dòng)中根據(jù)學(xué)生的情況靈活安排，隨時(shí)調(diào)整教學(xué)方案，因此，在教學(xué)實(shí)踐中，要求教師有極大的創(chuàng)造性和應(yīng)變能力。由于數(shù)控加工仿真系統(tǒng)具有強(qiáng)大的顯示功能和全中文的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并配以豐富多彩、自然逼真的界面顯示，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中如身臨其境，從而提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，取得了較好的教學(xué)效果。
三、不足之處
1.數(shù)控加工仿真軟件只是實(shí)現(xiàn)數(shù)控編程與加工過(guò)程的模擬，并不能代替學(xué)生在實(shí)際數(shù)控機(jī)床上切削加工的實(shí)際感受，在選擇定義毛坯、刀具、夾具、量具時(shí)不能充分考慮現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)條件；在仿真加工過(guò)程中，編寫(xiě)在程序中的切削參數(shù)及工件材料對(duì)加工過(guò)程和加工質(zhì)量的影響，無(wú)法直觀感受，也不能進(jìn)行有效控制。因此，在應(yīng)用數(shù)控加工仿真軟件進(jìn)行編程與操作訓(xùn)練時(shí)，容易忽視這些因素。
2.數(shù)控加工仿真軟件包含的數(shù)控系統(tǒng)及機(jī)床門(mén)類(lèi)繁多，功能各異，有些數(shù)控系統(tǒng)擁有的指令或功能，在仿真軟件上不能完全獲得支持，容易使學(xué)生對(duì)編程理論產(chǎn)生疑慮；軟件占用了較大的內(nèi)存空間，有時(shí)候容易產(chǎn)生滯后現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)軟件故障，因此需要不斷保存當(dāng)前的工作。
盡管如此，在以操作技能為核心的職業(yè)技術(shù)教育中，數(shù)控編程操作的仿真教學(xué)，既有利于全面提高學(xué)生素質(zhì)和綜合職業(yè)能力，又有利于激發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考的興趣和創(chuàng)新意識(shí)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)精神和勇于實(shí)踐的能力可收到良好的效果。針對(duì)在應(yīng)用中產(chǎn)生的問(wèn)題，只要主動(dòng)采取應(yīng)對(duì)措施，揚(yáng)長(zhǎng)避短，就能使數(shù)控加工仿真軟件在培養(yǎng)數(shù)控編程技術(shù)人才方面發(fā)揮其重要的作用。
關(guān)鍵詞 數(shù)控車(chē)床 數(shù)控仿真
中圖分類(lèi)號(hào)：TG519.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
1 數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的產(chǎn)生
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，尤其是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和理念的發(fā)展，目前在國(guó)內(nèi)已經(jīng)有很多學(xué)校將計(jì)算機(jī)仿真初步運(yùn)用于數(shù)控操作人才培訓(xùn)的教學(xué)之中，也產(chǎn)生了各種仿真教學(xué)系統(tǒng)。簡(jiǎn)單來(lái)講就是利用計(jì)算機(jī)和其他的專用硬件軟件去產(chǎn)生一種真實(shí)場(chǎng)景的仿真，參與者可以通過(guò)與仿真場(chǎng)景的交互來(lái)體驗(yàn)一種接近于真實(shí)的場(chǎng)景的感覺(jué)。因此能進(jìn)一步培訓(xùn)操作者的實(shí)際工作技能。
2 數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的應(yīng)用效果
2.1 理論教學(xué)應(yīng)用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)可以極大地提高學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣
在引入數(shù)控加工仿真系統(tǒng)應(yīng)用軟件之前，數(shù)控編程與操作課程教學(xué)模式主要是課堂教學(xué)，學(xué)員對(duì)自己所編的程序正確與否是通過(guò)教員審查來(lái)知曉的。教員檢查程序需逐個(gè)程序段進(jìn)行查閱，內(nèi)容多而十分麻煩，一些書(shū)寫(xiě)錯(cuò)誤也不易查出，而這些問(wèn)題在實(shí)際數(shù)控編程中是十分重要的。至于數(shù)控操作問(wèn)題，在黑板上講解各個(gè)按鍵的作用、名稱與使用更是一件費(fèi)力不討好的事，習(xí)者枯燥，教者乏味。
引入仿真系統(tǒng)進(jìn)行教學(xué)以后，學(xué)員所編程序可以直接在數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的模擬加工演示，對(duì)程序編寫(xiě)和書(shū)寫(xiě)的錯(cuò)誤能直接看出，機(jī)床操作面板的使用與零件的加工過(guò)程也和實(shí)際加工情況十分相似，學(xué)員可以從任意角度觀察數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程，毛坯加工為成品的過(guò)程歷歷在目，直觀形象，便于學(xué)習(xí)與掌握，編程與操作的作業(yè)可以直接在計(jì)算機(jī)上檢查，每次有檢查，次次有結(jié)果，使學(xué)員對(duì)這門(mén)課程有了濃厚的學(xué)習(xí)興趣。
2.2 技能訓(xùn)練應(yīng)用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)可降低訓(xùn)練成本提高訓(xùn)練效率和安全性
數(shù)控機(jī)床是一種較為昂貴的機(jī)電一體化的新型設(shè)備，如果初學(xué)時(shí)就讓學(xué)員直接在數(shù)控機(jī)床上操作，可能出現(xiàn)撞壞刀具等現(xiàn)象，甚至因操作失誤對(duì)學(xué)員造成人身危害。引入數(shù)控加工仿真系統(tǒng)進(jìn)行技能操作，可以大大降低實(shí)訓(xùn)的消耗，約30個(gè)機(jī)位的計(jì)算機(jī)包括30個(gè)結(jié)點(diǎn)的正版數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件，所需費(fèi)用相當(dāng)于一臺(tái)三十萬(wàn)元的數(shù)控機(jī)床，卻能解決30-90個(gè)學(xué)員的初階段的技能訓(xùn)練問(wèn)題，學(xué)員可以對(duì)未能完成的實(shí)習(xí)實(shí)行項(xiàng)目保存，對(duì)已完成的實(shí)習(xí)課題進(jìn)行調(diào)入回顧，而后再進(jìn)行幾次實(shí)際操作就能達(dá)到事半功倍的效果，大大提高了實(shí)習(xí)效率降低了實(shí)習(xí)成本。學(xué)員可以將編程與程序校驗(yàn)放在計(jì)算機(jī)上完成，然后將所編程序輸入數(shù)控機(jī)床，對(duì)零件進(jìn)行加工，安全性及效率均大為提高。
3 仿真軟件在數(shù)控技術(shù)專業(yè)教學(xué)中的不足及彌補(bǔ)措施
3.1 仿真加工缺乏真實(shí)感，學(xué)員安全意識(shí)淡薄
實(shí)際加工中操作人員必須嚴(yán)格按照安全操作規(guī)程進(jìn)行加工，并要求其具備相應(yīng)的“聽(tīng)辨能力”，能根據(jù)機(jī)床不同狀態(tài)下發(fā)出的聲音及時(shí)調(diào)整參數(shù)，減少機(jī)床發(fā)生故障和停機(jī)的概率。而在仿真中，便無(wú)法學(xué)習(xí)到真正的“聽(tīng)辨能力”，并且一些嚴(yán)格的操作規(guī)程也無(wú)法得以實(shí)施。如加工過(guò)程中不要把頭和手隨意伸進(jìn)機(jī)床中、加工前關(guān)閉機(jī)床安全門(mén)等，這些環(huán)節(jié)在仿真時(shí)往往都可忽略不計(jì)，而對(duì)于在練習(xí)時(shí)出現(xiàn)的撞刀等現(xiàn)象也毫不在意。如果學(xué)員的不良習(xí)慣一旦養(yǎng)成，會(huì)在實(shí)際生產(chǎn)中造成重大損失。因此，在平時(shí)的教學(xué)過(guò)程中教員要不斷強(qiáng)調(diào)安全操作，嚴(yán)格要求，并給學(xué)員講解仿真與實(shí)操的差別。
3.2 工藝參數(shù)設(shè)置隨意，無(wú)法保證產(chǎn)品質(zhì)量
利用仿真系統(tǒng)進(jìn)行編程與操作練習(xí)時(shí)，往往容易忽視切削用量、刀具的選用，零件的裝夾等問(wèn)題。同時(shí)仿真軟件也無(wú)法判斷工件的表面粗糙度、矯正尺寸精度等。如果學(xué)員在仿真時(shí)忽略了這些內(nèi)容，在實(shí)際機(jī)床上加工時(shí)也會(huì)不自覺(jué)的忽略這些對(duì)數(shù)控加工十分重要的部分，從而導(dǎo)致加工的工件無(wú)法達(dá)到尺寸精度要求，更有甚者發(fā)生碰撞等事故。因此，教員一定要求學(xué)員按照實(shí)際操作加工中的要求來(lái)做，如正確裝夾零件，合理選用刀具及切削用量；對(duì)刀的步驟和動(dòng)作也要規(guī)范，讓學(xué)員在學(xué)習(xí)的初期就養(yǎng)成正確的習(xí)慣。
3.3 仿真加工與實(shí)際機(jī)床有一定差異，易使學(xué)員產(chǎn)生錯(cuò)覺(jué)，影響教學(xué)質(zhì)量
【關(guān)鍵詞】數(shù)控機(jī)床 教學(xué) 仿真軟件
【中圖分類(lèi)號(hào)】G712 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-4810（2015）04-0181-01
一 數(shù)控傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問(wèn)題
傳統(tǒng)教學(xué)模式是理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)分別進(jìn)行，各自為政。對(duì)數(shù)控編程與操作這門(mén)課程，學(xué)校教學(xué)計(jì)劃安排先進(jìn)行理論教學(xué)一定周數(shù)再集中數(shù)控實(shí)習(xí)。理論教師注重理論知識(shí)講解，實(shí)踐教師注重實(shí)際操作，不可避免地造成理論和實(shí)踐教學(xué)之間的嚴(yán)重脫節(jié)。單純的理論教學(xué)，易使學(xué)生感到枯燥乏味，難學(xué)難懂，加之中職學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)較差、缺乏良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，這樣的安排，不但給學(xué)生的學(xué)習(xí)造成了很大困難，也造成了重復(fù)教學(xué)和資源浪費(fèi)，使中職學(xué)校的數(shù)控教學(xué)難以取得較好的效果，更影響了教學(xué)質(zhì)量的提高和應(yīng)用型、技能型人才的培養(yǎng)。
數(shù)控機(jī)床的系統(tǒng)多、型號(hào)多且更新較快，對(duì)學(xué)校而言是不可能將所有的系統(tǒng)配齊的。我校機(jī)床有限，十幾個(gè)學(xué)生圍著一臺(tái)機(jī)床轉(zhuǎn)，學(xué)生只能輪流實(shí)習(xí)上機(jī)床，這就拖延了教學(xué)時(shí)間，影響了教學(xué)進(jìn)度，導(dǎo)致教學(xué)效果不佳。加上機(jī)床型號(hào)單一，這樣經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)學(xué)生在校期間所學(xué)的系統(tǒng)與工廠中不符的情況，到了工廠后不能盡快適應(yīng)機(jī)床，還需一段時(shí)間的培訓(xùn)后才能進(jìn)行生產(chǎn)。由于數(shù)控機(jī)床屬于高科技產(chǎn)品，品種多、價(jià)格高，一般學(xué)校很難承擔(dān)得起，因此數(shù)控仿真軟件應(yīng)用是一種投入少、見(jiàn)效快，培養(yǎng)的學(xué)生適應(yīng)能力強(qiáng)、受企業(yè)歡迎的新的數(shù)控教學(xué)模式。
二 數(shù)控仿真軟件在數(shù)控教學(xué)中的應(yīng)用
1.打破了數(shù)控先理論、后實(shí)踐的傳統(tǒng)教學(xué)模式
傳統(tǒng)的數(shù)控教學(xué)往往是教師在黑板上講解編程指令和機(jī)床操作步驟，學(xué)生學(xué)后不能及時(shí)應(yīng)用，很快就失去了學(xué)習(xí)興趣。引入數(shù)控仿真軟件后，我在教學(xué)中進(jìn)行了以下嘗試，用仿真軟件從不同角度對(duì)數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入觀察，熟知機(jī)床各個(gè)部位的工作原理，結(jié)合理論進(jìn)行圖文并茂的講解。當(dāng)教室里機(jī)床的模擬切削聲響起來(lái)，切屑四濺，毛坯隨著刀具的加工變成圖樣要求的零件時(shí)，學(xué)生的求知欲被充分調(diào)動(dòng)起來(lái)。
在數(shù)控機(jī)床手動(dòng)編程講解方面，如果只在黑板上講解、畫(huà)圖，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)十分抽象，極易產(chǎn)生厭學(xué)情緒。但仿真軟件的引入，使教師擺脫了這種授課困境。利用程序單段運(yùn)行，讓學(xué)生真實(shí)地看到指令的模擬走刀路徑，從而提高了學(xué)生的理解和應(yīng)用能力。
2.利用數(shù)控仿真軟件能實(shí)現(xiàn)理論實(shí)踐同步教學(xué)
對(duì)中職生來(lái)說(shuō)，培養(yǎng)目標(biāo)應(yīng)著重提高學(xué)生的動(dòng)手能力。如講對(duì)刀的過(guò)程與方法，傳統(tǒng)的教學(xué)只能在黑板上“開(kāi)機(jī)床”，學(xué)生聽(tīng)得一頭霧水，很難理解。如果利用仿真軟件，一邊演示一邊教學(xué)就比較容易理解。之后，學(xué)生馬上操練，加深認(rèn)識(shí)理解，理論實(shí)踐相互滲透，實(shí)現(xiàn)理實(shí)同步教學(xué)。
3.利用數(shù)控仿真軟件能解決機(jī)床少、學(xué)生多的矛盾
由于我校數(shù)控機(jī)床的數(shù)量有限，不可能為每名學(xué)生提供一臺(tái)數(shù)控機(jī)床，但仿真軟件可以為每位學(xué)生提供仿真機(jī)床。數(shù)控仿真軟件提供了基本涵蓋當(dāng)今我國(guó)數(shù)控加工中常見(jiàn)的數(shù)控機(jī)床和主流的數(shù)控系統(tǒng)，有FANUC、SIEMENS、華中數(shù)控等主流的數(shù)控系統(tǒng)。仿真機(jī)床種類(lèi)也較多，包括數(shù)控車(chē)床、數(shù)控銑床、立式和臥式加工中心。教學(xué)時(shí)可根據(jù)需要選擇相應(yīng)的機(jī)床和系統(tǒng)對(duì)學(xué)生進(jìn)行授課，老師講解演示、學(xué)生操作訓(xùn)練都很方便，提高學(xué)生對(duì)不同數(shù)控系統(tǒng)及不同數(shù)控機(jī)床的適應(yīng)能力，使學(xué)生到了工廠能很快頂崗生產(chǎn)。
4.利用數(shù)控仿真軟件能減少學(xué)校購(gòu)置機(jī)床費(fèi)用及日常損耗
學(xué)生大膽操作，解決了學(xué)生操作機(jī)床時(shí)不熟悉數(shù)控系統(tǒng)操作面板和數(shù)控機(jī)床操作方法的問(wèn)題，提高了學(xué)生對(duì)不同數(shù)控系統(tǒng)、不同數(shù)控機(jī)床的適應(yīng)能力。有些技術(shù)是需要經(jīng)過(guò)多次重復(fù)訓(xùn)練才能掌握的，在軟件上我們可以重復(fù)加工、反復(fù)訓(xùn)練，而不會(huì)產(chǎn)生上述消耗，只需要進(jìn)行一兩次實(shí)際操作就能達(dá)到事半功倍的效果。通過(guò)仿真訓(xùn)練，使原來(lái)需要在數(shù)控機(jī)床上才能完成的大部分實(shí)訓(xùn)內(nèi)容在仿真系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，既能形象加工又能大大降低數(shù)控實(shí)訓(xùn)的資金投入，是一種安全、合算、有效的辦法。通過(guò)反復(fù)操練，減少了學(xué)生在數(shù)控機(jī)床上實(shí)際操作事故的發(fā)生，也減少了由誤操而引起的機(jī)床故障，節(jié)省了刀具損耗、油浪費(fèi)等資金損耗。
5.利用數(shù)控仿真軟件減輕教師負(fù)擔(dān)
