1、探索数控加工仿真系统在数控教学及鉴定中的应用摘要:作者通过对仿真软件的实践和认识 ,浅谈仿真软件在数控教学和鉴定中的作用,并针对在数控教学应用中存在的问题提出了应对措施,改革数控教学模式,体现一种新的现代教育理念和教学方法.也是对数控教学新方法的一个尝试.关键词:数控教学 数控加工仿真软件 鉴定 应用我校自 2001 年起,98 高车开始数控教学,率先革新专业学科教学内容,积极进行数控技术应用专业教学模式的改革, 在 01 数控、02 数控、03 数控、04 数控和河北*学院数控专业的学生,开始在数控教学应用了正版的 SUPER MAN 数控编程模拟软件,取得了良好的教学效果,受到了学生、家长
2、及社会的欢迎,使数控专业成为我校的拳头专业之一.一、现状分析:随着科学技术的发展,数控加工技术正在得到广泛的应用.数控人才成为劳动力市场急需的人才,如何尽快地培养出满足市场需要、掌握数控机床编程知识和操作技术的数控技能型人才成为数控教学工作者必须研究的问题. 数控专业的学生约占我校二千学生总人数的三分之一,数控编程理论课和实习由于人数的急剧增加,教学压力剧增.数控机床品种多、价格高,一台数控车床或数控铣床一般需十几万、二三十万,一台数控加工中心也是少则几十万多则几百万.数控机床的操作训练若完全依赖数控机床进行实训,投入大、消耗多、成本高,一般院校无力承担此种消耗与投入.因此探索一种投入少、见效
3、快、培养的学生适应性强、企业欢迎的教学模式势在必然.经过几年的数控实习教学,发现数控仿真软件能在其中显示出桥梁作用,能使理论和实践有效的衔接,打破了传统的数控教学模式,增加了学生动手的机会,提高了操作的熟练程度,是解决这一问题的重要途径.二、加工仿真系统在教学中的应用1.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,国外的软件所能适应的数控系统和数控机床不多,不适合中国国情,国内的目前比较常见的有天傲 TNS-Ver 2.0、北京斐克 VNUC、南京宇航、浙大辰光、上海宇龙,广州超软等数控仿真软件,几经比较推荐南京宇航,和北京斐克或上海宇龙的数控加工仿真系统相对比较适合教学和鉴定的应用
4、.(1)、南京宇航数控加工仿真系统的教学软件是国家“863“计划课题项目之一 ,由中国南京宇航自动化技术研究所于 1995 年推入市场.中国南京宇航自动化技术研究所由南京东南大学、南京航空航大学联合组建,结合机床厂家实际加工制造经验,开发 FANUC、SIEMENS、三菱数控系统、广州数控系统、华中数控系统、北京凯恩帝等车、铣及加工中心模拟仿真教学软件,以及数控系统元器件装配仿真软件.通过该软件可以使学生达到实物操作训练的目的,又可大大减少昂贵的设备投入.是一种富有价值的教学辅助工具. CNC 系统增至为 7 大系列,26 个系统,55 个控制面板(国内知名的机床厂家).(2)、北京斐克科技有
5、限公司的数控加工仿真系统的教学软件由劳动和社会保障部评审认定,是权威性最高的数控加工仿真软件.全国数控技能大赛唯一指定软件、国家高技能人才培训工程推荐使用软件.优秀的三维图形软件技术人员与经验丰富的数控专家鼎立之作.唯一集成了劳动部认可的数控技能培训远程教学与考试系统的数控仿真加工软件,与职业技能培训紧密结合.由国内外数控设备厂商、数控机床厂家共同协助开发、测试、评估.(3)、上海宇龙软件工程有限公司的数控加工仿真系统是一个应用虚拟现实技术于数控加工操作技能培训和考核的仿真软件.该软件经历了五年多时间、三十多万人的大量使用,已经成为较成熟的数控仿真软件.它们都可以实现对数控车床、数控铣床和数控
6、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,对刀和操作面板的训练,具有多系统、多机床、多零件的加工仿真模拟功能.操作的安全性很高,不会因为学生的错误操作而造成人身伤害,更不会损坏机床;不需要原材料,投入资金少,占地小,不会造成资源的浪费;利用网络可以搭建交流的平台 ,为师生的交互提供了方便等.根据本校的具体情况选购不同的软件.2、数控加工仿真系统在教学中的应用:(1)利用数控仿真软件调动学生的学习积极性,培养创新意识 .现在,由于职业学校学生的素质,教学很困难,传统的教学方式已很难使学生接受,数控课程是非常抽象的学科,它注重
7、的是实践性.比如对刀过程,其实是比较容易的,但用传统的教学方法,课堂上纸上谈兵,大多数学生都难以理解,如果利用仿真软件一边演示一边教学,通过车刀和工件的运动学生就很容易理解,而且还能自己亲手操作来加深认识.对程序编写和书写的错误能直接看出,机床操作面板的使用与零件的加工过程也和实际加工情况十分相似,学生可以从任意角度观察数控机床加工过程,毛坯加工为成品的过程直观形象,便于学习与掌握,编程与操作的作业可以直接在计算机上检查.因此,容易使学生的学习兴趣大大的提高.(2)、利用数控仿真软件可以弥补设备和师资的不足如果我们在学生实践操作之前,利用仿真软件进行模拟操作,就可以做到给学生充分的实习机会,节
8、省了操作的时间,缩短了实习的周期.以一个班级 30 人,3 台机床,一次时间 6 时为例,平均每台机床 10 个人,每人操作的时间只有 36 分钟.试想在这么短的时间里面学生真正能掌握的东西有多少呢?但如果我们利用每个学校都有的机房,把 6 个小时换成上机进行和实际机床几乎一样的仿真操作的话,可以保证每个同学有充足的时间来动手.实习周期缩短了,对于机床操作的熟练程度将大大提高,而且为下一步的实际操作也做好了准备,实习效果也提高了.教学中应妥善安排该课程课堂教学与上机仿真教学的课时比例,一般为 1:1,总学时约为 160-240 学时左右(可根据学生层次适当调整课时 ).(3)、技能训练应用数控
9、加工仿真系统可以降低训练成本提高训练效率和安全性数控机床是一种较为昂贵的设备,如果初学时就让学生直接在数控机床上操作,可能出现撞坏车刀、损坏工件与机床、浪费材料等现象,甚至因操作失误对学生造成人身危害.引入数控加工仿真系统进行技能操作,可以大大降低训练的消耗,约 30 个机位的 30 个结点的正版数控加工仿真软件,所需费用相当于一台的数控车的一半价格,却能解决 30-60 个学生的初阶段的技能训练问题,大大提高了实习效率降低了实习成本.(4)科学安排教学内容,循序渐近掌握各种数控系统的编程与操作技巧教学过程中教学内容的安排分为三个模块.其一、为基础模块,主要讲解与训练国内最常用的 FANUC
10、数控系统中的数控车床、数控铣床、数控加工中心的编程方法、操作及应用,这一模块是教学重点,必须使学生熟练掌握,灵活应用.其二为提高模块,主要讲解与训练 SIEMENS 数控系统的三种机床的编程与操作,以帮助学生进一步加强不同在数控系统下对不同数控机床的编程方法的理解与应用能力.其三为拓展模块,主要讲解国产数控系统中的华中数控、广州数控、凯恩帝及大森数控、三菱数控等系统中的数控车床的编程与操作方法,扩大学生的知识面,提高学生对不同操作系统、不同操作面板的编程与操作能力.这三个模块的教学可根据学生不同层次进行安排,经过这种训练后上岗,学生反映所看到的数控操作面板都已熟悉,能够信心十足的面对所操作的数
11、控机床,较快适应所从事的工作. (5)利用数控仿真软件实现网络教学和远程培训.随着社会对技能人才的需求量的增大,职业学校不再仅仅培养在校学生,它还担负着进行社会劳动力的培训任务,利用仿真软件和网络搭建的平台,进行远程的教育将成为一种新的教育教学模式,它打破了地域和时间的限制,加大培训人员的数量,缩短了培训的周期.三、数控加工仿真系统在职业技能鉴定中的应用我校职业技能鉴定所每年承担了较为繁重的职业技能鉴定任务,包括本学校毕业生和社会上需鉴定的中、高级操作工、技师及高级技师,鉴定规模较大、鉴定人数多.数控机床操作工按国家职业技能鉴定标准分成两大内容:理论考核和技能考核.如果按常规考核将技能操作考核
12、模块全部安排在数控机床上进行,一般需占用数控机床 4-6 小时.我们采用数控加工仿真系统软件辅助考试,考生拿到所考核的零件图纸后,先在数控加工仿真系统的数控车(或铣) 床上手工编程,检验合格后将程序通过数据传输送入数控机床进行加工 ,这样减少了在机床上手工编程、输入程序、校验程序、仿真加工的时间,占用数控机床仅约 2 小时左右,使占机时间至少缩短 50%,鉴定效率大为提高,同时也大大提高了鉴定时的安全性. 四、数控加工仿真系统的应用存在的问题及解决的方法数控加工仿真系统无法代替学生在真实切削加工的实际感受,尤其是切削用量的选择,它无法进行控制,只能对切削深度过大时加以限制.学生在应用数控加工仿
13、真系统进行编程与操作训练时,往往容易忽视切削用量的选择、数控刀具的选用、零件的装夹方法,而这些程序一旦应用在实际中便可能出现打刀或影响实际零件的加工质量、降低生产效率等问题;.另外利用数控加工仿真系统软件进行技能训练时容易使学生对计算机产生依赖心理,沉迷于仿真加工,而疏于上数控机床操作.教师要合理分组科学安排应用数控加工仿真系统软件进行技能训练的时间,仿真训练与操作训练在后阶段应穿插进行,通过实际数控机床的操作训练、综合课题的训练,以及下厂实习来解决弥补以上的不足.数控加工仿真软件在教学和鉴定中的应用是一种新的现代教育理念和教学方法,正确发挥其在教学和鉴定中的作用,就一定能收到事半功倍的效果.不断的探索和尝试新的教学方法和理念,只有这样才能培养出更多更好的数控技术人才.参考文献: 南京宇航数控加工仿真系统的教学软件 4.0 操作手册
