數(shù)控仿真軟件在教學(xué)中應(yīng)用
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摘 要:近年來,我國多數(shù)高職院校的數(shù)控專業(yè)廣泛采用數(shù)控仿真軟件進(jìn)行教學(xué),仿真軟件的使用取得了較好的教學(xué)效果,但也帶來了一系列的問題。
本文分析了數(shù)控仿真教學(xué)的利弊,并在此基礎(chǔ)上提出了合理使用數(shù)控仿真軟件的建議。
關(guān)鍵詞:高職教育 數(shù)控仿真 教學(xué)效果 建議
隨著數(shù)控技術(shù)和數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn),機(jī)械制造業(yè)也發(fā)生的巨大的變化,市場對數(shù)控人才的需求量越來越大,在職業(yè)院校學(xué)習(xí)數(shù)控技術(shù)的學(xué)生也越來越多。
由于學(xué)生的增多,教學(xué)資源相對匱乏,數(shù)控仿真軟件以其價(jià)格便宜,簡單易用等優(yōu)點(diǎn),在各大學(xué)校都得到了廣泛的應(yīng)用。
目前,職業(yè)院校廣泛采用的數(shù)控仿真軟件主要有宇龍數(shù)控仿真軟件、斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件、廣州超軟數(shù)控仿真軟件等等。
涵蓋數(shù)控車、數(shù)控銑、加工中心等工種,法蘭克、西門子、廣州數(shù)控等控制系統(tǒng),基本上市場上的主流數(shù)控機(jī)床都可以進(jìn)行仿真操作。
數(shù)控仿真軟件在數(shù)控教學(xué)中發(fā)揮了巨大的作用,但也存在一些不足。
1 數(shù)控仿真教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)
1.1 數(shù)控仿真軟件可以解決學(xué)校資金短缺的問題
數(shù)控機(jī)床是很復(fù)雜的機(jī)械加工設(shè)備,價(jià)格昂貴,一般一臺設(shè)備需要幾十萬元。
加上日常維護(hù)費(fèi)用,耗材費(fèi)用,對學(xué)校來說是一筆巨大的投入。
而數(shù)控仿真相對便宜,一個(gè)仿真機(jī)房的成本只有十幾萬元,加上軟件費(fèi)用,也在三十萬元左右,還可以供幾十人同時(shí)操作,大大緩解了學(xué)校的資金壓力。
1.2 數(shù)控仿真軟件可以讓學(xué)生有更多的動手機(jī)會
一般來說,由于機(jī)床設(shè)備有限,學(xué)生實(shí)際操作機(jī)床時(shí)都是分組進(jìn)行的,組內(nèi)同學(xué)也是各司其職,分別進(jìn)行設(shè)計(jì)、編程、操作、測量等工作,然后又輪換操作。
這樣,每位同學(xué)都沒有經(jīng)歷一次完整的加工過程。
而在工廠中卻全然不同,一名工人獨(dú)自操作一臺甚至幾臺機(jī)床。
因此,需要培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立完成操作的能力,就需要給學(xué)生更多的操作時(shí)間。
在機(jī)床設(shè)備不足的情況下,使用數(shù)控仿真軟件能很容易的實(shí)現(xiàn)。
1.3 可以降低實(shí)際操作中出錯的概率
學(xué)生初學(xué)編程時(shí),難免會產(chǎn)生各種各樣的紕漏,錯誤的程序即浪費(fèi)了操作時(shí)間,又浪費(fèi)了加工材料。
如果在實(shí)際操作之前,讓學(xué)生把編寫的程序在仿真系統(tǒng)中加以檢驗(yàn),觀察加工的過程和結(jié)果,就可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯誤,既節(jié)省了時(shí)間,又降低了設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)。
1.4 可以提高課堂教學(xué)的效率
在進(jìn)行數(shù)控教學(xué)時(shí),如果將教學(xué)現(xiàn)場設(shè)置在實(shí)訓(xùn)車間內(nèi),教學(xué)組織會變得比較困難。
按一個(gè)班50名學(xué)生來計(jì)算,教師一次最多只能給10人同時(shí)講解,這樣,一個(gè)班要分5批才能全部講完。
但如果使用計(jì)算機(jī)仿真,利用投影儀或網(wǎng)絡(luò)教學(xué)軟件,可以讓所以學(xué)生在同時(shí)看到操作過程,同時(shí)接受知識,大大提高了教學(xué)的效率。
1.5 便于維護(hù),防止發(fā)生事故
數(shù)控機(jī)床在加工時(shí),需要毛坯、冷卻液等等,在使用完后還需要一些維護(hù)工作,例如刃磨刀具,潤滑機(jī)床,調(diào)試精度等等,這都增加了維護(hù)工作的難度。
而數(shù)控仿真只需要按照一般的計(jì)算機(jī)機(jī)房維護(hù)即可。
另外,在實(shí)際加工中,可能因?yàn)檎`操作而使設(shè)備發(fā)生損壞,甚至發(fā)生安全事故,這些在仿真操作中都可以避免。
2 數(shù)控仿真教學(xué)的不足
2.1 仿真軟件無法完全反映加工的實(shí)際精度和效果
在數(shù)控加工中,影響加工精度的因素有很多,例如毛坯裝夾是否正確,主軸轉(zhuǎn)速的快慢,進(jìn)給量的大小,測量的精度等等,只有全面控制了各個(gè)因素,才能加工出符合圖紙要求的零件。
但在數(shù)控仿真中,這些操作都是靠計(jì)算機(jī)完成的,通過簡單的點(diǎn)幾下鼠標(biāo),就可以得到絕對精確的零件,這是完全不符合實(shí)際的。
此外,大部分?jǐn)?shù)控仿真軟件對于轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量都缺乏控制,一次切除10mm的材料也不會有任何提示,而在實(shí)際機(jī)床操作中,這是絕對不允許的。
2.2 仿真軟件部分指令不成熟
目前,國內(nèi)的數(shù)控仿真軟件都有或多或少的缺陷。
例如,運(yùn)行速度慢,程序不穩(wěn)定等等。
筆者學(xué)校使用的一款數(shù)控車仿真軟件,在執(zhí)行G71循環(huán)指令時(shí),第一刀不能切圓弧,否則就會出錯,而實(shí)際的機(jī)床完全沒有問題。
為了避免這個(gè)問題,只能在圓弧前加上一段G01切直線的指令。
學(xué)生在習(xí)慣以后,很容易把這個(gè)操作帶入到實(shí)際的機(jī)床操作中,這樣一來,就帶入了不規(guī)范的操作,產(chǎn)生了多余的程序,降低了加工的效率。
2.3 仿真軟件不利于培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和學(xué)習(xí)興趣
數(shù)控仿真都是在計(jì)算機(jī)房進(jìn)行,環(huán)境較好,沒有噪音,也很干凈。
但實(shí)際加工時(shí),油污、噪音等都可能讓學(xué)生望而卻步。
裝夾刀具和工件,使用量具測量,調(diào)試、清理機(jī)床等,這些實(shí)際動手的技能都是在仿真軟件里面學(xué)不到的。
只有學(xué)生實(shí)際動手,才能掌握操作的技能;只有做出了真正的零件,才能感受到勞動的喜悅,才會有學(xué)習(xí)的興趣和動力。
3 合理使用數(shù)控仿真軟件的一些建議
3.1 數(shù)控仿真教學(xué)和機(jī)床操作教學(xué)同等重視
數(shù)控仿真操作和數(shù)控機(jī)床操作都是數(shù)控教學(xué)中不可或缺的一部分,二者相輔相成,任何一方有所偏廢都不能獲得良好的教學(xué)效果。
在數(shù)控教學(xué)中,仿真操作主要起到熟悉、驗(yàn)證的作用,通過仿真,讓學(xué)生熟悉數(shù)控系統(tǒng)的操作方法,驗(yàn)證所編寫程序的正誤,防止造成不必要的損失;機(jī)床操作主要起到深化、考核的作用,通過機(jī)床操作,得到實(shí)際的零件,從而使學(xué)到的知識深化,并考核操作的技能,達(dá)到教學(xué)的目的。
3.2 教學(xué)中必須強(qiáng)調(diào)仿真操作和機(jī)床做的異同
仿真操作是虛擬的加工過程,和實(shí)際加工有很大的不同,不會出現(xiàn)安全事故,即使操作失誤也可以重新開始。
但實(shí)際的機(jī)床則不同,操作者會遇到各種各樣的問題,可能會造成人身事故和財(cái)產(chǎn)損失。
因此,在仿真教學(xué)中,應(yīng)強(qiáng)調(diào)操作的規(guī)范性,防止學(xué)生因仿真操作養(yǎng)成不好的操作習(xí)慣,埋下安全隱患。
3.3 正確選擇數(shù)控仿真軟件的使用重點(diǎn)
使用仿真軟件,可以模擬數(shù)控操作的全過程,但我認(rèn)為,應(yīng)將其重點(diǎn)放在編程教學(xué)上。
編程是數(shù)控操作中非常重要的一部分,但各種指令又比較抽象,很難用簡單的語言或圖紙來描述,但若使用數(shù)控仿真軟件教學(xué),則可以觀察到直觀的結(jié)果。
比如快速插補(bǔ)指令G00和直線插補(bǔ)指令G01的區(qū)別,G71循環(huán)指令中主軸轉(zhuǎn)速S的設(shè)定等等。
如果將仿真教學(xué)的重點(diǎn)放在加工過程上,就難以得到良好的效果了。
4 結(jié)語
從我校使用數(shù)控仿真軟件教學(xué)的效果來看,仿真軟件的使用,使課堂教學(xué)變的更加生動、具體,教學(xué)效果明顯提高,同時(shí),還降低了教師的工作強(qiáng)度,減少了設(shè)備和物料損耗,節(jié)約的實(shí)訓(xùn)成本。
但仿真操作和實(shí)際的機(jī)床操作畢竟有較大的不同,教師應(yīng)有充分的認(rèn)識。
只有在教學(xué)過程中科學(xué)、合理、有效的運(yùn)用仿真軟件,將仿真操作和機(jī)床操作有機(jī)結(jié)合,才能發(fā)揮數(shù)控仿真教學(xué)的最佳效果。
參考文獻(xiàn)
[1] 陳為國.虛擬仿真技術(shù)在數(shù)控加工編程教學(xué)中應(yīng)用研究[J].制造業(yè)自動化,2009(6).
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