浅谈数控仿真软件在数控实习教学中的应用

浅谈数控仿真软件在数控实习教学中的应用东风高级技工学校李钊摘要：跟传统的机械加工实习教学相比较，数控实习教学存在一系列的困难，本文试通过仿真软件在数控实习课中的应用，提出思路和设想，以丰富教学手段，提高教学质量，加快数控技术人才的培养速度。关键词：数控仿真软件数控实习应用教育部、信息产业部、国防科工委等日前联合发布数控技术应用等专业领域的人才需求状况。教育部、信息产业部、国防科工委等部门认为，我国蓝领、灰领数控人才需求明显增加。蓝领层数控技术人才是指在生产岗位上承担数控机床具体操作的技术工人，在企业数控技术岗位中占70.2%，是目前需求量最大的数控技术工人。教育部关于紧缺人才的报告称，部分企业已经大规模引进了高职毕业生从事数控机床的操作，可以预见，企业对蓝领层的数控技术工人有很大的需求，而对他们的知识和能力要求会越来越高。国家数控技能型人才的紧缺，使我国职业教育面临重大考验。如何发挥职业教育的优势，加快培养出社会急需的数控技术人才，是职业技术学校当前的重要任务之一。对上述两类人才，特别是需求量最大的数控操作技术工人的培训，重点就在于实践操作能力的培训，而这项任务，主要是靠实习教学来完成的。一、数控实习教学中存在的问题跟传统的机械加工实习教学相比较，数控实习教学存在以下几个方面的困难：1、数控机床是一种机电一体化的新型设备，价格较之普通机床要昂贵得多，一台中档数控车床或数控铣床一般需二、三十万，而数控加工中心更是高达几十万甚至上百万。数控机床的操作训练若完全依赖数控机床进行实作训练，投入大消耗多成本高。2、数控机床的系统多，型号多且更新较快，对学校而言是不可能将所有的系统配齐的，这样经常会出现学生在校期间所学的系统与工厂中不符的情况，使到了工厂后不能尽快适应机床，还需一段时间的培训后才能进行生产。3、数控机床是自动运行的，学生在初学时，常常会由于在编程中的疏忽或操作中的失误造成刀具或机床的损坏，甚至造成人身危害。为了解决上述问题，我校从上世纪80年代后期开始数控教学起，就尝试利用数控仿真软件进行教学，从最开始使用的德国SL仿真软件到现在的宇龙数控仿真软件，均对我校数控教学发挥了重大的作用。数控加工仿真系统具备对数控机床操作全过程和加工运行全环境仿真的功能，将加工过程用三维图形或者二维图形的方式演示出来。可以进行数控编程的教学，能够完成整个加工操作过程的教学。使原来需要在数控设备上才能完成的大部分教学功能可以在这个虚拟制造环境中实现。如我校使用的上海宇龙数控仿真软件，虽然软件中的数控机床是一台模拟的机床，但对于机床的外形和操作面板及操作按钮是依照真实的数控机床，对机床的一些操作也和真实的机床基本相同，它可以实现对数控车床、数控铣床和数控加工中心加工零件全过程的仿真，其中包括毛坯定义、夹具刀具定义与选用，零件基准测量和设置，数控程序输入、编辑和调试，拥有FANUC数控系统、SIEMENS数控系统、华中数控系统、广州数控系统等多种数控系统，具有多系统、多机床、多零件的加工仿真模拟功能。二、数控仿真软件在数控实习教学中的作用1、利用数控仿真软件可以弥补设备的不足。由于大部分的实训活动可以在仿真系统中实现，使用仿真软件将大大减少在数控机床设备上的资金投入，同时使学生的实际上机时间大大增加，从而可以加快对学生的培训速度。由于使用仿真软件，也大大减少工件材料和能源的消耗，从而可以降低培训成本。2、提供了多种机床和多种系统。当前数控机床的种类和系统厂家众多，数控仿真软件提供了基本涵盖当今我国数控加工中常见的数控机床和主流的数控系统，教学时可根据需要选择相应的机床和系统对学生进行授课，提高学生对不同数控系统及不同数控机床的适应能力，使学生到了工厂后能在最短的时间内融入到生产当中。3、安全性高，便于学生学习。由于数控加工仿真系统不存在安全问题，不会因为学生的错误操作而损坏机床，更不会造成人身伤害，学生可以大胆地、独立地进行学习和练习。软件中不仅具有对学生编制的数控程序进行自动检测、具体指出错误原因的功能，还具有在真实设备上无法实现的三维测量功能。这些功能使得学生可以进行自我学习，自我检测加工零件几何形状的精度，大大降低了教师的工作强度。4、方便了教师授课。实习教学中，如果教师仅仅在课堂上讲解，学生会难以理解，所以较多的授课内容是需要教师进行示范的，教师在机床上对学生进行示范时，很难保证所有的学生能够听清、看清，教学效果往往不太理想。而数控加工仿真软件的互动教学功能使得教师可以以广播的方式在每个学生的屏幕上演示其教学内容，使所有的学生均能清楚地观看并进行模仿，同时教师也可以在自己屏幕上看到每个学生的操作情况，实时了解教学情况并对学生进行指导。5、可在计算机上完成所编程序的检验，减少实际操作出错的概率在实际操作时，我们一般利用机床的图形模拟校验功能来检验程序的正确性，每个学生占用机床时间较长，同时，由于图形模拟也只能观看零件的大致轮廓，对于程序中的一些细小处的错误判断不出。所以在实际操作前，学生可以在数控仿真软件上输入程序，将校验的步骤放在计算机上完成，观察零件的加工情况，最后将正确的程序通过键盘或数据传输方式输入到数控机床中，这样既可节省时间，又提高了加工中的安全性。三、使用数控加工仿真软件的注意事项首先，和真实的数控机床相比，数控仿真软件中的各类机床只能做到基本相同，而其中一部分指令，一部分操作方法还是存在一些不同之处，有不少功能在仿真软件上还体现不出来。如fanuc系统的直接图纸编程功能，siemens系统的蓝图编程功能，华中系统的G71凹槽粗车循环等，很容易使学生认为实际机床不具备这些功能。其次，数控加工仿真系统只是加工过程的模拟并非真实加工过程，它无法代替真实切削加工。因此，学生在利用数控加工仿真系统进行编程与操作练习时，往往容易忽视切削用量的选择、刀具的选用、零件的装夹等方面，一旦到了实际生产中便可能出现打刀现象或影响实际零件的加工质量、降低生产效率等问题。另外，由于数控加工仿真系统不会出现任何事故，使学生容易放松对安全生产的要求，而对于在练习时出现的撞刀等现象也毫不在意，习惯一旦养成，会在实际生产中造成重大损失。由于上述原因，我们在使用数控仿真软件教学时，应注意以下事项：1、合理安排数控加工仿真软件学习的阶段。我校的数控加工专业的学生，数控仿真教学一般安排在普通车床、铣床等设备学习完后，数控操作的初学阶段，这样学生具备一定的加工基础，学习起来较容易，而且教师利用仿真软件进行初期培训的效果比较好，同时也可避免初学者易出现的事故。对于要分配的学生和下厂实习的学生，可根据工厂里的机床及系统类型安排强化训练。2、严格按实际操作的要求进行。虽然是在计算机上进行仿真加工，但教师一定要要求学生按照实际操作加工中的要求来做，如正确装夹零件，合理选用刀具及切削用量；对刀的步骤和动作也要规范，让学生在学习的初期就养成正确的习惯。另外，应尽量避免使用计算机的键盘而采用鼠标点击仿真软件上系统面板，使学生尽快熟悉面板上各键的位置，等到实际操作时就能很快适应。3、及时说明软件与机床不符之处。对于软件中和机床的不同之处，教师应及时给学生说明，并根据机床的实际情况对学生详细讲解，以免使学生产生误解，影响到将来在机床上的编程与操作。4、分配好仿真软件学习和机床操作练习的时间比例。根据总的实习时间，合理分配好软件练习和机床操作的时间，特别是当实习条件较好时，上机操作的时间应占较大比例，因为数控仿真软件的优势体现在入门基础培训上，学生实际操作技能的提高主要还是要依靠上机实际操作练习。多年来我校在教学上的应用已经体现了数控仿真软件的种种优点，我们相信在不断的尝试和研究下，能够进一步地减少它的负面效应，使数控仿真软件在数控实习教学中发挥出更大的作用。