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數(shù)控仿真軟件在教學(xué)中的若干問題論文
摘要：近年來，我國高職院的數(shù)控技術(shù)專業(yè)多采用數(shù)控機(jī)床仿真軟件進(jìn)行專業(yè)教學(xué)，隨著仿真軟件的功能不斷完善，其使用量也在逐漸增加，而在教學(xué)過程中的大量使用數(shù)控仿真軟件又會產(chǎn)生新的問題。文章就此對數(shù)控機(jī)床仿真軟件在教學(xué)過程中的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析并在此基礎(chǔ)上提出了改進(jìn)意見以提高仿真教學(xué)的效果。
關(guān)鍵詞：高職教育;數(shù)控仿真;教學(xué)效果
中圖分類號：TN958 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
文章編號：1674-1145 (2009) 03-0160-02
由于社會對數(shù)控技術(shù)類人才的大量需求，在我國的高職院校數(shù)控技術(shù)專業(yè)學(xué)習(xí)的學(xué)生人數(shù)也不斷增加，由于學(xué)校實(shí)際的機(jī)床數(shù)量有限，難以達(dá)到滿意的教學(xué)效果，也使得學(xué)生難以滿足企業(yè)對加工、編程維修一體化復(fù)合型人才的需求。為了克服硬件的不足多數(shù)高職學(xué)校在數(shù)控技術(shù)專業(yè)教學(xué)過程中便大量采用數(shù)控仿真軟件教學(xué)，數(shù)控機(jī)床仿真軟件可以讓人在沒有任何數(shù)控機(jī)床操作經(jīng)驗(yàn)下，完成模擬機(jī)床加工，具有形象的三維視角，使初學(xué)者易熟悉機(jī)床的面板，并進(jìn)行零件的仿真加工。這樣的教學(xué)方式雖然起到一定的成效但也存在不足。
一、數(shù)控仿真教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)
(一)形象易懂是理論到實(shí)際操作的良好過渡
對于數(shù)控專業(yè)而言從理論學(xué)習(xí)到數(shù)控機(jī)床實(shí)際操是一個很大的過渡，學(xué)生往往要將課堂上講的工藝分析、對刀、編程、加工操作等用到實(shí)際，而面對機(jī)床已不熟悉和緊張以致產(chǎn)生撞刀等誤操作，不僅降低數(shù)控機(jī)床的精度而且存在一定程度的安全隱患。數(shù)控機(jī)床仿真軟件是將操作過程通過圖形模擬出來，學(xué)生可以通過多仿真機(jī)床的操作在無任何危險的情況下，來熟悉機(jī)房;面板，理解加工過程為后面要進(jìn)行的實(shí)操做好鋪墊工作。
(二)操作方便，數(shù)控系統(tǒng)類型多樣
操作數(shù)控仿真軟件只須學(xué)生運(yùn)用鼠標(biāo)和鍵盤按照實(shí)際機(jī)床操作的過程來點(diǎn)擊窗口按鍵完成操，可以進(jìn)行工件的裝夾，刀具的更換，并能運(yùn)用CAM軟件導(dǎo)入程序，配以冷卻液進(jìn)行動態(tài)模擬仿真加工等。操作方便不存在任和材料設(shè)備損耗。并且由于仿真軟件內(nèi)有市場上常用的各類數(shù)控機(jī)床的系統(tǒng)如西門子、法那科、華中數(shù)控等，在硬件系統(tǒng)有限的情況下可以接觸到更多機(jī)床系統(tǒng)，并通過對不同系統(tǒng)類型的學(xué)習(xí)進(jìn)行對比、總結(jié)，為將來走向工作崗位做好從分的準(zhǔn)備。
1.價格低廉降低教學(xué)成本。高職院校數(shù)控專業(yè)教學(xué)的一個關(guān)鍵問題便是機(jī)床設(shè)備，即有無足夠的數(shù)控機(jī)床用于教學(xué)。如果種類和數(shù)量達(dá)不到要求無法進(jìn)行實(shí)踐性教學(xué)便很難培養(yǎng)出動手能力強(qiáng)，實(shí)操水平過硬的高技能型數(shù)控人才。十幾位同學(xué)共用一臺車床，無法教學(xué)，而兩三人一臺，則需要十臺以上的數(shù)控車床，再加上數(shù)控銑床及數(shù)控加工中心的配備則需要大量資金。而且即使購買機(jī)床還存在更新的問題。如果采用數(shù)控機(jī)床仿真軟件教學(xué)，則只需配備足夠的計(jì)算機(jī)，以及支付一定的軟件使用費(fèi)，便可開展教學(xué)，這則在很大程度上降低辦學(xué)成本。
2.學(xué)習(xí)時間靈活，教師工作量減輕。將數(shù)控仿真引入教學(xué)，學(xué)生便有了更多的練習(xí)時間，既可以在學(xué)校機(jī)房練習(xí)，也可以在自己的電腦上裝載數(shù)控機(jī)床仿真軟件練習(xí)，并將自己遇到的問題先進(jìn)行獨(dú)立思考，或與同學(xué)商討，最后再帶到課堂向老師請教，使學(xué)習(xí)不僅僅只局限在課堂之內(nèi)。如果按照傳統(tǒng)的機(jī)床教學(xué)模式，教師要帶上幾十個學(xué)生進(jìn)行現(xiàn)場教學(xué)，由于場地限制，往往老師在機(jī)床前面進(jìn)行操作演示并使勁的講，而站在后面的學(xué)生卻只能費(fèi)勁地聽，有時由于人數(shù)多還看不清楚，很影響教學(xué)效果，如果幾人一組則老師也要重復(fù)多遍，運(yùn)用仿真教學(xué)則可以在機(jī)房教學(xué)，人數(shù)多，工作量減輕。
二、仿真軟件教學(xué)存在的問題
(一)安全問題
企業(yè)制造車間是事故高發(fā)地帶，往往由于一時的疏忽或誤操作便會造成人員和設(shè)備事故，而培養(yǎng)技能型人才的學(xué)校為了避免以后事故的發(fā)生，應(yīng)在教學(xué)過程中培養(yǎng)學(xué)生的安全意識和規(guī)范操作很是重要的。而如何規(guī)范操作在理論教學(xué)中不能引起學(xué)生的足夠重視，而在后續(xù)進(jìn)行的數(shù)控仿真教學(xué)中也是無法體現(xiàn)，因而便造成實(shí)際操作中的安全隱患。如數(shù)控車床仿真教學(xué)時裝夾工件只須設(shè)置參數(shù)，實(shí)際裝工件是則要手動操作，用三角卡盤夾緊工件后要將卡盤扳手去掉后再轉(zhuǎn)主軸，還有換刀位置是否安全也沒有概念，往往換刀時使刀具打到工件上等等，而仿真用慣了便沒這種意識。
(二)操作問題
熟練的仿真軟件操作并不代表熟練的實(shí)際機(jī)床操作，仿真軟件只是一個過渡工具，現(xiàn)場實(shí)操和仿真是兩種不同的狀態(tài)，前者需要有熟練的操作技能并且在操作時集中注意力以應(yīng)對突然出現(xiàn)的問題，而后者則完全是在放松情況下完成。由于進(jìn)行長時間的仿真練習(xí)便使學(xué)生自認(rèn)為對機(jī)床操作也是如此熟練，而正是這種不謹(jǐn)慎的心理作用產(chǎn)生問題。如用GOO快速移動刀架還沒來得及反應(yīng)時已撞刀，或是運(yùn)行加工程序有錯誤時，找不到復(fù)位(或急停)按鍵。還有當(dāng)程序自動運(yùn)行時不是集中注意觀察走刀路先有無問題，而是在四處張望，出現(xiàn)問題手忙腳亂不知所措。
(三)程序問題
1.仿真機(jī)床雖然有加工過程的動態(tài)模擬，但并不能讓學(xué)生對切削三要素：切削速度、背吃刀量、進(jìn)給量有一直觀的感覺，這則會影響學(xué)生在實(shí)際操作時不能很好的將理論知識與實(shí)際生產(chǎn)緊密聯(lián)系選擇合適切削用量進(jìn)行數(shù)控加工程序的編制，經(jīng)常是在出現(xiàn)撞刀、蹦刃等情況下才明白。
2.學(xué)生在編制加工程序時會遇到一些問題，如一些程序在數(shù)控仿真機(jī)床上可以用，在同類型真實(shí)數(shù)控機(jī)床上卻不能用，當(dāng)加工中出現(xiàn)報警，對于問題出在哪里趕到茫然。如在法那科車床進(jìn)行進(jìn)行加工時出現(xiàn)報警“下一指令未指定C01”，經(jīng)檢查程序中有C01，而且仿真可以做，到了實(shí)際機(jī)床上則是程序中倒角太小，實(shí)際無法加工。
3.還有一個嚴(yán)重問題，便是數(shù)控仿真軟件會出錯，誤導(dǎo)學(xué)生，使學(xué)生對與原本沒有很好理解的指令錯誤理解。在實(shí)際加工中出現(xiàn)報警而無法解決。如仿真時利用西門子數(shù)控系統(tǒng)車削循環(huán)指令LCYC95加工時沒有考慮增減特性也可以進(jìn)行加工，而到機(jī)床上導(dǎo)致無法加工。
(1)對刀具的認(rèn)識問題。由于數(shù)控仿真系統(tǒng)的刀庫中刀具多，很多學(xué)生在選用時只看外形，而不弄清楚每把刀具的作用，到了實(shí)際中還照樣。例如仿真中精車刀和螺紋車刀都是尖的，就有同學(xué)來用螺紋車刀進(jìn)行外圓切削。數(shù)控仿真中的刀具一直都無變化，工件的表面也沒法檢查。因而也無法很好認(rèn)識到實(shí)際加工存在的刀具磨損，以及工件表面粗糙度的影響，進(jìn)而影響零件加工時的工藝分析。
(2)機(jī)床保養(yǎng)、維護(hù)的意識淡漠。由于仿真系統(tǒng)不存在維護(hù)和保養(yǎng)，即使出現(xiàn)問題重啟系統(tǒng)便可解決。因此學(xué)生對數(shù)控機(jī)床維護(hù)和保養(yǎng)觀念淡漠，實(shí)訓(xùn)時老師雖再三強(qiáng)調(diào)也很難達(dá)到要求。例如油位不夠產(chǎn)生的報警學(xué)生不知如何解除。還有學(xué)生在機(jī)床操作時隨意按鍵就像做仿真練習(xí)一樣，而忘記數(shù)控機(jī)床是生產(chǎn)型設(shè)備并不是玩具，是有壽命的。特別相回零觸點(diǎn)是有限次的，而不是像仿真軟件那樣無限使用。
三、改進(jìn)措施
社會上需要的數(shù)控技術(shù)人才既要有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)又要有過硬的操作水平，即對機(jī)床操作熟練又能進(jìn)行工藝分析編制加工程序，還要有一定的磨刀水平。但由于在教學(xué)過程中大量使用仿真軟件教學(xué)并不能培養(yǎng)出優(yōu)秀的人才，所以應(yīng)當(dāng)利用其優(yōu)點(diǎn)，改進(jìn)不足：
1.仿真軟件使用要適度，目標(biāo)定在熟悉面板操作等加工過程，并且在仿真教學(xué)過程中穿插現(xiàn)場教學(xué)。
2.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，認(rèn)識到仿真軟件的不足，而不是完全依賴仿真軟件。
3.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)知識。
4.在有限條件下盡可能多進(jìn)行從圖紙的工藝性分析到編程加工的實(shí)操練習(xí)。
5.專項(xiàng)進(jìn)行刀具知識的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，讓學(xué)生正確理解刀具參數(shù)含義，進(jìn)行正確選有用，并能磨刀。
四、結(jié)語
數(shù)控仿真軟件在數(shù)控技術(shù)專業(yè)教學(xué)中的作用不可低估，但也必須清楚的認(rèn)識到應(yīng)用時雖之而來的問題，改進(jìn)其不足才能更好的利用。筆者依據(jù)本校數(shù)控技術(shù)專業(yè)的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，提出改進(jìn)措施，并在指導(dǎo)后續(xù)的實(shí)踐教學(xué)過程中效果明顯。
參考文獻(xiàn)
[1]劉繼平.高職院校數(shù)控技術(shù)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)現(xiàn)狀調(diào)查及發(fā)展對策[J]湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2008，(4).
[2]劉雄偉.數(shù)控機(jī)床操作與編程培訓(xùn)教程[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2005.
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