数控仿真系统在数控实践教学中的应用

教育研究　肋　＆Ｓ出国与吐业　ｔｕｄｙＡｂｎ　数控仿真系统在数控实践教学中的应用　◎蔡凯武　广东工业大学华立学院　【摘要】随着计算机仿真技术的发展，仿真软件在教学领域应用越来越广泛，而高校实践教学在设备投入较少的情况下，要保证实践教　学环节人手一台数控设备，数控仿真系统是唯一的解决方法。本文主要介绍数控仿真在数控实践教学中的实际应用，并在实践教学中发挥重　要的作用。　【关键词】数控；仿真系统；实践教学　１．前言　全球知识经济的发展，使机械工程成　为一个跨越机械、电予、计算机、信息、控　制、管理以及经济等多学科的综合技术应用　学科，数控加工技术应运而生，这对传统意　义上的金工实习教学提出了更高的新要求。　要投入大量的经费来购置价格较贵的数控机　床，显然存在一定的难度。我院也是如此，　存在实习人数多、时间短等问题，这就使有　限的数控机床无法满足学生的实习需求。　但是由于我们在实习教学中大量采用了数控　模拟加工仿真软件，即在计算机上学习工件　的编程和模拟加工过程，在学生熟悉了模拟　机床的基本探作方法和加工过程后再学习操　作文际的数控机床，不仅大大降低了教学成　本，也保证了实习巾的数控设备的安全，并　且取得了较好的实习效果。　２．数控加工仿真系统的选用　数控加工仿真系统的软件形式很　多，有的是数控机床本身自带的仿真系　统，但这种数控机床的仿真系统只限于　单人操作，在教学中局限性较大，不适　用于教师教学和学生训练；还有一些　ＣＡＤ／ＣＡＭ软件也可以做到计算机模拟仿　真功能，可以模拟刀具路线实现最终产　品的生成，但是这些软件不适合于手工　编程，不能对学生进行对刀训练和操作　面板的应用训练。我们学院选用了由广　州超软科技有限公司所开发的数控加工　仿真系统的教学软件，该软件兼容于大　多数国内机床面板，具有ＣＮＣ控制器仿　真、加工仿真、加工校验等多种功能，　完全可以满足学生仿真实习需求。　３．数控加工仿真系统的应用　由于是实习教学，一般都是机械类　专业低年级的学生，他们大多数没有接　触过数控机床的实际操作，对机械加工　概念理解比较模糊，所以我们在完成理　论教学以后可以先进行仿真教学。　３．１数控系统而板的操作练习　仿真系统的丽板接近于真实机床，并　可以实现机床所有的功能，利用仿真系统　教师可以对机床面板进行系统讲解并现场　演示。由于计算机仿真系统的使用，学生　可以做到人手一台机床，便于学生熟悉吾　按键、旋钮的功能与使用方法。　３．２手工编程练习　在熟悉机床而板以后可以进行程序　输入，程序调用练习，在加载Ｎｃ文件的　同时，系统自动对程序进行语法检查，　以避免错误的产生。　３．３加工工艺的练习　数控机床加工工艺规程与传统加工的　工艺规程从总体上说是一致的，但又有其特　点：数控加工的工艺内容比普通加工的内容　复杂，在普通机床的加工工艺中不必考虑的　问题，比如工序内的工步安排，对刀点、换　刀点的设置，刀具半径及长度补偿的设置及　走刀路线的确定问题，在数控加工工艺时需　认真考虑。一般来说数控加工工艺包括：　（１）选料。利用选料系统可以选　择不同的材料，不同形状的毛坯，以适　应不同零件加工的需求。　（２）装夹。（央具的选择）数控仿　真提供了直接装夹、工艺扳装夹、平口　钳装夹三种方法，学生可以根据加工需　要自由选择，并可以比较不同夹具在装　夹中的不同用途。　（３）刀具的选择。学生可以在刀具库　中选择不同类型、不同大小的刀具并且可以　自定义刀具的相关特性参数。通过对刀具图　形的显示可以使学生对数控刀具的外形、使　用方法有一个大致的了解。如图ｌ。　＿数并切切法　控非削削代尤只学操择而打产使　Ⅱ实及、曩真力热替其能生作、这刀效学　枷其机生切切应练控程影等对　拟模数动它感控因编量方能降还　、、无受制此程的法出低可　学是对在训数些或率生　工他床在削削用时刀序响问安　程理度实量度控往的旦际过物精真用深数因等切的过加往选应零仿产　，■　叩考比工工它索对削选大工容用用件真生　不，加加择时仿易工虑如的中无以系视件际工期　的参振过切刀影的法限统切的中质使理　程削具响实进制进削装便量用，际行有编制程序的初步技能和独立操作多种典　型数控机床的能力。由于仿真系统的直观　性、真实性可以使学生在学习的过程中产　生乐趣，激发他们对实习的兴趣，同时学　生也可以验证自己编写的程序。如果没有　仿真软件而依靠老师检查，老师工作量　大，而且学生很难理解自己出错的原因，　下次还会出现同样的错误。更重要的是，　由于有了仿真这一环节可以将实践加工过　程中出错及事故发生串降低到最小程度。　４．仿真系统的局限性　与选，现生能　，具一实题全　５．仿真系统的扩展　。性　我们现在所使用的仿真以几何仿真居　多，随着计算机虚拟技术的发展，物理仿真　的概念逐渐被提了出来。物理仿真可以在机　、在的的忽　床几何运动的同时，通过切削的动力学特征　反映切削用量、切削温度、切削力等对加工　过程的影响，最后可以通过视觉、听觉反映　。行用夹可到刀具、工件上，如刀具磨损、工件粗糙度　、，　。　的变化、加工声音的异常等。这样的仿真系　统使加工过程更加真实，便于学生对加工过　程进行控制，从而掌握更多的加工细节。　６．结束语　在实习教学中使用仿真系统提高了　学生对课程的学习兴趣，可以让学生充　分感受到理论教学所没有的真实感，可　以把在理论课堂上抽象的概念转化为机　床具体的动作，也可以节省学生占用数　控机床的时间，解决了人多机床少的问　题。但是现在由于仿真还存在很多局限　性，所以还是不能完全替代机床操作实　践。我们期待随着计算机模拟技术的发　展可以使仿真更多的应用到教学中来。　参考文献　ｆ１］刘雅静．数控机床仿真在数控教学中的引用　Ｕ］北京航空航天大学工程训练中心．　【２】王海根，蒋杨永，王绍让．数控仿真软件在数　控实验中的应用　机械与电子，２００５，０５．　，加真忽零实加长视