加工仿真在数控教导中的实用性透析
加工仿真在数控教导中的实用性透析 本文作者：黄 祥 工作单位：安徽国防科技职业学院机械工程系 仿真在教学中的作用 在数控课程的教学中，“学做一体”是最有效的教学形式．如果仅在黑板上 去讲数控机床编程与操作，学生无法真正掌握，在实训室进行数控课程教学，又 受到机床数量的限制，尤其在实训初期学生对设备不熟悉，误操作会导致设备的 损坏，甚至是人身伤害事故，存在较大的安全隐患．通过仿真系统辅助教学，可 以起到以下作用．激发学生兴趣，增强学习主动性使用数控加工仿真系统，学生 可将所编程序输入系统中，直接完成程序编写的正误检查、干涉检查等功能，并 进行数控加工的过程演示;仿真系统上机床的操作和零件的加工过程，与在真实 机床上的操作程序基本一致，有利于学生对实际操作的学习和掌握;学生可以通 过“旋转”功能，从任意角度观察数控机床的运行，毛坯加工成为成品的过程直观 形象;应用数控加工仿真系统，便于在教学中运用“任务驱动”、“项目导向”等多种 教学方法，提高学生分析问题和解决问题的能力，体现学生主体地位，在理论讲 授时，适时结合仿真教学，激发学生学习兴趣［3］，有效提高学习主动性．提 供良好运行平台，保障安全可靠性随着企业数控化率的不断提高，对数控方面人 才的需求量在不断增加，对人才质量与规格要求越来越高，数控机床是一种新型 的机电一体化设备，它具备“高速、高效、高精度”的特点，在实训教学时，直接 让学生在数控机床上操作，可能会出现撞刀、过切等干涉现象，造成设备、人身 危害．把仿真系统引入到教学中，通过对干涉现象的排查，纠正错误程序，可完 全避免实际操作中出现的事故，同时随着学生人数的增多，可以通过计算机的大 量配置，使每位学生有足够的仿真实训时间，彻底解决数控机床数量不足的问题， 较好地达到实训效果，这样也减少了实习材料和能源的消耗，节约实习教学成本， 因此，数控加工仿真系统是数控实习前一种较好的训练手段，保障实习教学的安 全与低耗．理实联系实际，提高教学实效性数控加工技术系列课程的教学模式， 如果以课堂理论讲授为主，不利于学生对数控程序的理解，在黑板上讲“按键” 的作用与机床的操作，谈不上对数控操作技能的掌握，理论与实践教学效果都很 差．如果把数控仿真教学引入教学中，学生可以将所编程序输入仿真系统中，演 示零件的加工过程，如果程序编写错误，就能在教学现场及时发现，仿真软件对 零件的加工操作流程与实际机床相同，使学生对程序指令及机床实际操作就更加 熟悉，这不但有利于提高数控理论教学效果，更有助于学生编程能力的提高，也 为以后的实际操作奠定良好的基础，学生在进行实际编程与加工时更易上手．仿真教学的实施 根据教学需要把理论教学与仿真、实训有机融合，让学生在学习理论知识 的同时，边仿真、边操作，对数控加工有更直观认识，可以促进专业课程的学习． 作为教学的一部分，与实训教学结合，在操作机床之前，学生先进行数控加工仿 真教学，能对所编程序的准确性进行检查，检验加工工艺的合理性，并能提高学 生对机床操作的熟悉程度等，对保证实训效果与实训安全起到良好作用．仿真教 学的安排《数控加工编程与操作》是一门实践性很强的课程，在教学前应合理安 排理论教学、仿真教学与实训教学的课时比例，确定教学的主要内容等，见表1． 在课堂教学中应重点解决编程方法和编程中的工艺问题，这也是对以后实习所做 的必要的知识铺垫．学生利用数控加工系统主要进行程序的输入、校验等训练， 同时让学生了解不同系统、不同机床的操作方式等，让学生贴近真实实训环境， 并培养独立解决实际问题的能力，在后续的实训教学中，能更快、更好地掌握操 作技能。运用“任务驱动”教学法应用数控加工仿真系统辅助教学，目的是让学生 熟悉数控机床工程面板与按键功能、验证工艺合理性和检测数控程序正误等，并 为学生“生产性”实训做好前期准备，以真正提高学生的职业能力．因此在进行仿 真实训时，适宜采用“任务驱动”教学法．教师在做仿真实训教学之前，从相关企 业获取真实零件的图纸，根据教学内容和要达到的教学目的，首先简要做好工艺 分析，布置编程与仿真加工等任务，让学生在课下通过查阅资料、相互讨论的方 式，完成工艺参数的选择、数控加工程序的编制等工作，仿真实训时按工件实际 加工工序完成:选择机床和数控系统、安装毛坯与刀具、对刀与校验、输入程序 与仿真加工、零件检测等，最终实现一个工件或是工件中一部分工序的仿真加工． 在仿真教学过程中，教师要指导学生完成纠正错误程序、简化程序结构、优化走 刀路径等教学环节［4］，以进一步提升学生数控编程与加工的能力．在仿真结 束后，教师应根据学生的仿真情况，针对性地作出评价，主要是指出工艺分析和 编程中存在的问题和错误，增强学生分析问题和解决问题的能力． 仿真对实训教学影响 学生在实训前通过数控加工仿真教学，认识机床结构与工作原理，如“x、 y、z、u、v、w”轴的运动、行程范围以及其它部件的工作情况等;利用手动方式 输入程序，驱动机床运动，全面了解数控机床的加工过程;通过编程与输入操作， 对碰撞、干涉、加工失效等信息进行检查，掌握工件从安装至加工完成的整个流 程，并利用虚拟测量器具对工件进行测量，最终生产出一个虚拟的产品［5］． 通过仿真实训，学生对使用真实机床已有全面的认识，在进行实训教学时，减轻学生实际加工的心理负担，克服对机床的畏惧心理，保证实训安全．仿真后有效 缩短学生对机床的认识时间，同时学生对简单零件的加工上手快，可以有更多的 时间进行复杂零件的编程与加工实训，提高实训效率，进一步提升学生的数控技 术水平． 数控加工仿真系统具有逼真反映机床加工过程的功能，在数控课程教学中， 利用仿真软件辅助教学，在很大程度上，解决学生人数多与实训设备少的矛盾． 采用“任务驱动”教学法，摆脱纯粹的理论讲授，培养了学生的学习兴趣．把理论、 仿真和数控实训有机融合，让学生在安全的平台上，先期熟悉数控机床工程面板 和按键功能，认识机床结构，掌握数控加工流程等，对学生实训起到积极的作用， 有利于学生操作能力的增强，显著提高数控课程教学效果．