數(shù)控仿真在數(shù)控專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用論文
數(shù)控仿真在數(shù)控專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用論文【1】
摘要：隨著數(shù)控加工技術(shù)的廣泛應(yīng)用，數(shù)控機(jī)床的編程與操作已成為中專數(shù)控專業(yè)學(xué)生必須掌握的一項(xiàng)技能。
根據(jù)中專院校在數(shù)控加工教學(xué)中存在的投入大、消耗多、成本高的問題提出了數(shù)控加工仿真軟件，并在教學(xué)中逐漸得到了廣泛的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：數(shù)控教學(xué)仿真教學(xué)
1.什么是仿真教學(xué)
所謂數(shù)控加工仿真教學(xué)就是模擬實(shí)際機(jī)床加工環(huán)境及其工作狀態(tài)，應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)于數(shù)控加工操作技能訓(xùn)練中的一種教學(xué)。
數(shù)控仿真作為一種新興的教學(xué)模式，改變了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;其次仿真軟件的網(wǎng)絡(luò)功能為師生交流提供了平臺;再次仿真軟件具備多種數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)，彌補(bǔ)了實(shí)訓(xùn)設(shè)備的不足，降低了實(shí)訓(xùn)成本。
2.仿真教學(xué)在數(shù)控技術(shù)專業(yè)教學(xué)中的優(yōu)勢
(1)方便了教師授課
實(shí)習(xí)教學(xué)中，如果教師光在課堂上講解，學(xué)生會難以理解，但教師在機(jī)床上對學(xué)生進(jìn)行示范時，又很難保證所有的學(xué)生能夠聽清、看清，教學(xué)效果往往都不太理想。
而數(shù)控仿真軟件的互動教學(xué)功能使得教師可以在每個學(xué)生的屏幕上演示其教學(xué)內(nèi)容，使所有的學(xué)生均能清楚地觀看并進(jìn)行模仿，同時教師也可以在自己屏幕上看到每個學(xué)生的操作情況，實(shí)時了解教學(xué)情況并對學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)。
(2)減少設(shè)備投入，一對一仿真實(shí)習(xí)解決實(shí)習(xí)設(shè)備與學(xué)生人數(shù)不成比例的問題
由于數(shù)控設(shè)備具備“高速、高效、高精度”的加工特點(diǎn)，且屬于集機(jī)電、通訊、傳感于一身的智能化產(chǎn)品，這就決定了其高額的成本。
因此，數(shù)控專業(yè)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)僅依靠購買數(shù)控機(jī)床則投入過大，若采用數(shù)控仿真進(jìn)行一對一實(shí)習(xí)教學(xué)可以很好的解決這一難題。
(3)提供多種機(jī)床多種系統(tǒng)，解決設(shè)備型號單一，學(xué)生的知識面狹窄等問題
由于數(shù)控技術(shù)發(fā)展迅速，當(dāng)前數(shù)控機(jī)床的種類和系統(tǒng)眾多，對學(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)控仿真軟件提供了基本涵蓋當(dāng)今我國數(shù)控加工中常見的數(shù)控機(jī)床和主流的數(shù)控系統(tǒng)，所以在教學(xué)時可根據(jù)需要選擇相應(yīng)的機(jī)床和系統(tǒng)對學(xué)生進(jìn)行授課，提高學(xué)生對不同數(shù)控系統(tǒng)及不同數(shù)控機(jī)床的適應(yīng)能力，彌補(bǔ)了實(shí)習(xí)設(shè)備型號單一，學(xué)生的知識面狹窄等問題。
(4)安全性高，便于學(xué)生直觀性學(xué)習(xí)，降低教師工作強(qiáng)度
由于數(shù)控加工仿真系統(tǒng)是一種虛擬加工技術(shù)，不存在安全問題，所以學(xué)生的錯誤操作也不會損壞機(jī)床，更不會造成人身傷害，使學(xué)生可以拋開思想包袱大膽地、獨(dú)立地進(jìn)行練習(xí)。
軟件中不僅具有對學(xué)生編制的數(shù)控程序進(jìn)行自動檢測、具體指出錯誤原因的功能，還具有在真實(shí)設(shè)備上無法實(shí)現(xiàn)的三維測量功能。
這些功能使得學(xué)生可以進(jìn)行自我學(xué)習(xí)，自我檢測加工零件幾何形狀的精度，大大降低了教師的工作強(qiáng)度。
(5)可在計(jì)算機(jī)上完成所編程序的檢驗(yàn)，模擬加工，減少實(shí)際操作出錯的概率，提高加工效率
在實(shí)際加工時，一般要反復(fù)檢查程序，并利用機(jī)床的圖形模擬校驗(yàn)功能來檢驗(yàn)程序的正確性，這就導(dǎo)致占機(jī)調(diào)試時間過長。
并且圖形模擬也無法對刀具的干涉、運(yùn)動中與夾具的碰撞、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)省時間提高加工效率，又保證了加工的安全性。
(6)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程，能檢驗(yàn)指令正確與否，并用三維動畫實(shí)時模擬顯示程序路徑和工件圖形，從而真實(shí)的再現(xiàn)了零件的加工過程，并且在模擬加工過程中不會有機(jī)床、刀具、材料的損耗，極大的減小實(shí)訓(xùn)費(fèi)用。
3.與真實(shí)機(jī)床相比，仿真軟件在數(shù)控技術(shù)專業(yè)教學(xué)中的不足之處
(1)安全性方面
仿真軟件與真實(shí)機(jī)床相比，安全系數(shù)較高，主要由于仿真加工中，不會出現(xiàn)任何事故，使學(xué)生容易放松對安全生產(chǎn)的要求，一些嚴(yán)格的操作規(guī)程無法得以實(shí)施。
如加工過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)床安全門等，這些環(huán)節(jié)在仿真時往往都可忽略不計(jì)，而對于在練習(xí)時出現(xiàn)的撞刀等現(xiàn)象也毫不在意。
如果學(xué)生一旦養(yǎng)成這樣的不良習(xí)慣，將會在實(shí)際生產(chǎn)中造成重大損失。
因此，在平時的教學(xué)過程中教師應(yīng)不斷強(qiáng)調(diào)安全操作，嚴(yán)格要求，并給學(xué)生講解仿真與實(shí)操的差別。
(2)產(chǎn)品質(zhì)量準(zhǔn)確性方面
數(shù)控加工仿真軟件進(jìn)行編程與操作練習(xí)時，比較容易忽視切削用量、刀具的選用，零件的裝夾等問題。
而且無法判斷工件的表面粗糙度、尺寸精度等。
所以學(xué)生在實(shí)際機(jī)床上加工時也會不自覺的忽略這些重要的部分，從而導(dǎo)致加工的工件無法達(dá)到尺寸精度要求，更有甚者發(fā)生碰撞等事故。
因此，教師一定應(yīng)嚴(yán)格要求學(xué)生按照實(shí)際操作的要求來做，如合理選用刀具及切削用量，正確裝夾零件;規(guī)范對刀的步驟和動作，讓學(xué)生從開始就養(yǎng)成正確的習(xí)慣，提高產(chǎn)品的準(zhǔn)確度。
(3)教學(xué)質(zhì)量方面
仿真加工與實(shí)際機(jī)床有一定差異，如車刀在數(shù)控仿真上加工時，背吃刀量不大于刀刃長度就可以直接切削。
但在實(shí)際數(shù)控機(jī)床上加工，則會受機(jī)床、刀具和材料性能的影響，不可能選取太大背吃刀量。
再如切斷刀在實(shí)際加工中只能用來切槽或者切斷加工，而在仿真系統(tǒng)中即使用來車削外圓也不會有錯誤提示。
這些問題就需要我們在教學(xué)過程中反復(fù)強(qiáng)調(diào)，及時說明軟件與機(jī)床不符之處，并根據(jù)機(jī)床的實(shí)際情況對學(xué)生詳細(xì)講解，以免使學(xué)生產(chǎn)生誤解，影響到將來在機(jī)床上的編程與操作，提高教學(xué)質(zhì)量。
總之，在今后的教學(xué)中應(yīng)分配好仿真軟件學(xué)習(xí)和機(jī)床操作練習(xí)的時間比例。
實(shí)習(xí)條件較好時，上機(jī)操作的時間應(yīng)占較大比例，因?yàn)閿?shù)控仿真軟件的優(yōu)勢體現(xiàn)在入門基礎(chǔ)培訓(xùn)上，學(xué)生實(shí)際操作技能的提高主要還是要依靠上機(jī)實(shí)際操作練習(xí)。
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)。
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數(shù)控仿真軟件在數(shù)控教學(xué)中的使用【2】
摘 要：目前隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代數(shù)控加工技術(shù)已得到廣泛重視和應(yīng)用，大力發(fā)展數(shù)控技術(shù)是社會發(fā)展之趨勢。
技工學(xué)校、職業(yè)中專作為培養(yǎng)數(shù)控人才的一個出口，數(shù)控仿真軟件在培訓(xùn)數(shù)控技術(shù)人才的培養(yǎng)中起到了不可磨滅的地位，解決了數(shù)控編程與操作在理論教學(xué)中的很多問題，教學(xué)中學(xué)生學(xué)中做、做中學(xué)，方便教師授課、提高教學(xué)效率。
關(guān)鍵詞：數(shù)控加工 理論教學(xué) 數(shù)控仿真軟件
作為《數(shù)控車床編程與操作》、《數(shù)控加工工藝學(xué)》二者合二為一的專業(yè)理論課教師，在教學(xué)過程中不斷研究與探索，隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，發(fā)現(xiàn)數(shù)控仿真軟件運(yùn)用到數(shù)控教學(xué)中來，解決了一系列相關(guān)迫切的問題，在使用中學(xué)生學(xué)中做、做中學(xué)，既滿足了教學(xué)中的不同需求。
下面我結(jié)合在教學(xué)實(shí)踐中的體會淺談一下數(shù)控仿真軟件在數(shù)控教學(xué)中的使用感觸。
1 數(shù)控仿真軟件在數(shù)控教學(xué)使用中的優(yōu)越性
1.1 利用仿真軟件可以彌補(bǔ)教學(xué)設(shè)備不足，降低學(xué)校成本
由于數(shù)控加工機(jī)床設(shè)備價格比較昂貴，數(shù)控機(jī)床類型繁多，常用的有數(shù)控車床、車削中心、數(shù)控銑床，加工中心、數(shù)控刨床、數(shù)控磨床等，一臺普通數(shù)控車床或者數(shù)控銑床至少也要7、8萬，還有20萬左右的。
一般一臺加工中心30萬左右，更多則達(dá)百萬甚至到上千萬不等，學(xué)校不僅受投資和辦學(xué)場地的限制，無法購置大量數(shù)控機(jī)床設(shè)備來提供學(xué)生實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)使用。
則數(shù)控仿真系統(tǒng)可以彌補(bǔ)這方面的不足，使大部分的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)操作在數(shù)控仿真軟件中實(shí)現(xiàn)，從而解決學(xué)校在數(shù)控機(jī)床設(shè)備上不足和場地不夠的現(xiàn)狀，使數(shù)控技術(shù)的教學(xué)達(dá)到投入少、類型多、見效快、培養(yǎng)的初學(xué)者學(xué)生動手能力強(qiáng)目的。
數(shù)控仿真軟件使學(xué)生增加了有效上機(jī)時間，學(xué)習(xí)效果大幅提高，降低學(xué)校成本。
1.2 利用仿真軟件的直觀性提高教學(xué)效果、方便教師授課
數(shù)控編程與操作因是一門單純的純理論教學(xué)，在沒有使用仿真軟件之前和其它課程一樣，直接在黑板上書寫，而在黑板上講按鍵的作用與程序編寫、操作，易使學(xué)生感到枯燥無味，也不容易理解和檢驗(yàn)程序的對錯，只有通過老師作業(yè)的批改，而數(shù)控仿真軟件的引入使用學(xué)生可以直觀的看到機(jī)床操作面板各個按鍵的表示符號、作用及功能，也可以通過模擬演示功能看到真實(shí)圖形大小、尺寸的多少、觀察機(jī)床及工件的不同視角以及刀具的形狀以及刀具的走刀軌跡是否合理，是否為最佳合理刀具走刀軌跡。
等這些都可由操作者自己進(jìn)行設(shè)計(jì)以滿足不同零件的加工需求。
學(xué)生通過仿真軟件對所編寫程序進(jìn)行加工與驗(yàn)證同時，還可提高學(xué)生對數(shù)控技術(shù)的學(xué)習(xí)興趣和編程能力，更好的去理解數(shù)控技術(shù)這塊內(nèi)容，所以數(shù)控仿真軟件是一種既經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、實(shí)用、功能多樣又安全可靠的數(shù)控技術(shù)教學(xué)輔助工具。
從而提高純理論教學(xué)效果，提高學(xué)生學(xué)習(xí)編程能力的提高，同時也為下面學(xué)習(xí)實(shí)際操作奠定了基礎(chǔ)。
2 數(shù)控仿真軟件在教學(xué)使用中存在的弊端及解決措施
2.1 只注重仿真訓(xùn)練，易忽視實(shí)訓(xùn)操作
數(shù)控加工仿真軟件只是模擬加工過程并非真實(shí)加工過程，所以無法代替學(xué)生在真實(shí)切削加工的實(shí)際感受，數(shù)控機(jī)床加工全過程的仿真包括機(jī)床的選擇、毛坯的選擇與裝夾、刀具以及夾具的選擇與定義;切削用量、進(jìn)給量的選擇，數(shù)控程序輸入、編輯、刀具參數(shù)的設(shè)置等，由于是虛擬的操作，即使出現(xiàn)是不是人為的操作與編程的失誤，也不會傷害到人身與機(jī)床設(shè)備的安全。
學(xué)生則可以大膽的操作，可以在比較短的時間里盡可能多得熟練不同機(jī)床，不同系統(tǒng)的操作方法，從而能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和動力。
實(shí)際加工零件時，由于切削量、進(jìn)給量的選擇，以及對安全的疏忽都可能會出現(xiàn)打刀現(xiàn)象或著影響零件實(shí)際的加工質(zhì)量、降低生產(chǎn)效率等問題。
因此對教師應(yīng)引起足夠的重視，在仿真教學(xué)中即時提醒學(xué)生在真正數(shù)控機(jī)床加工時，二者的區(qū)別和注意問題。
例如利用車刀在數(shù)控仿真系統(tǒng)上加工工件時，只要背吃刀量不大于刀刃長度就可以直接切削，而在實(shí)際數(shù)控機(jī)床上加工，則會因受到機(jī)床、刀具、夾具和材料等各方面性能的影響。
不可能選取太大背吃刀量;還有切斷刀在實(shí)際加工中只可以用來切槽和切斷加工。
而在仿真系統(tǒng)中即使用來車削外圓，也不會有報(bào)警顯示來提醒等這些問題就需要我們在教學(xué)過程中一直反復(fù)強(qiáng)調(diào)避免將來學(xué)生在實(shí)際操作時，因一直使用仿真，而忽略實(shí)際操作。
造成不必要的人、機(jī)、傷亡事故。
2.2 長期使用仿真，易使學(xué)生依賴于計(jì)算機(jī)
因部分學(xué)生自控能力差，長期使用仿真軟件教學(xué)，會使學(xué)生產(chǎn)生惰性而依賴于計(jì)算機(jī)，而懶于機(jī)床操作。
有些學(xué)生還會趁機(jī)上網(wǎng)和玩游戲，如應(yīng)對于技校學(xué)生，本身基礎(chǔ)差、自控能力差，教師在講課時，可以運(yùn)用遠(yuǎn)程來進(jìn)行控制學(xué)生電腦，讓學(xué)生可以更清楚去理解所學(xué)內(nèi)容，學(xué)生自動練習(xí)時，可以關(guān)閉學(xué)生網(wǎng)絡(luò)信號，使學(xué)生無法上網(wǎng)以免長期使用電腦來操作仿真軟件，依賴于計(jì)算機(jī)，應(yīng)合理安排仿真軟件與實(shí)際操作上課的時間和順序。
這就要求老師加強(qiáng)責(zé)任心、提高管理、適當(dāng)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)。
3 結(jié)語
數(shù)控仿真軟件有機(jī)的將數(shù)控編程和實(shí)踐操作結(jié)合在一起，通過學(xué)中做、做中學(xué)，使學(xué)生把學(xué)到的知識靈活的應(yīng)用到真正的實(shí)踐中去，它不僅提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和數(shù)控技術(shù)的教學(xué)效果，而且減少了學(xué)校因數(shù)控設(shè)備少的現(xiàn)狀，同時也提高了數(shù)控技術(shù)人才的培訓(xùn)效率。
數(shù)控仿真軟件存在這些優(yōu)點(diǎn)的同時也存在一定的缺點(diǎn)，教師應(yīng)靈活掌握運(yùn)用，則可以更大的發(fā)揮數(shù)控仿真軟件在教學(xué)中的使用。
參考文獻(xiàn)
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