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1數(shù)控加工虛擬仿真

數(shù)控加工虛擬仿真是通過計(jì)算機(jī)虛擬仿真模型將數(shù)控機(jī)床的各組成結(jié)構(gòu)、運(yùn)行方式、邏輯關(guān)系等用三維動(dòng)畫的方式展現(xiàn)出來。數(shù)控加工虛擬仿真軟件能夠?qū)ぜ庸さ娜^程進(jìn)行模擬，并可以從多角度觀看加工時(shí)刀具的切削路徑和工件加工效果。對初學(xué)數(shù)控機(jī)床的學(xué)生來說，使用數(shù)控加工虛擬仿真軟件學(xué)習(xí)數(shù)控加工的操作步驟可以將機(jī)床的運(yùn)作和工件的加工過程立體地呈現(xiàn)出來。數(shù)控加工虛擬仿真可以對預(yù)加工工件進(jìn)行多次反復(fù)模擬加工，并通過多次的模擬加工不斷改進(jìn)工件的加工方法、提高工件的加工效果，為真實(shí)環(huán)境下加工工藝分析及程序編寫提供參照，保證了工藝分析的可行性、程序運(yùn)行可靠性，避免因工藝不合理或程序出錯(cuò)造成的刀具碰撞或引起其他突發(fā)狀況。

2數(shù)控加工虛擬仿真在實(shí)訓(xùn)中的應(yīng)用

基于虛擬仿真技術(shù)的數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)教學(xué)方法改變了以往僅在數(shù)控機(jī)床前對學(xué)生進(jìn)行教學(xué)的單一形式，通過加入虛擬仿真技術(shù)可以讓學(xué)生通過仿真軟件和三維模型深化對數(shù)控機(jī)床的學(xué)習(xí)，并讓學(xué)生從多角度、全方位對數(shù)控機(jī)床的構(gòu)造及各組成結(jié)構(gòu)進(jìn)行認(rèn)識(shí)和學(xué)習(xí)。此外，在工件加工前學(xué)生可以對數(shù)控機(jī)床的整個(gè)操作和加工過程進(jìn)行仿真和模擬。在學(xué)生對數(shù)控機(jī)床知識(shí)有一定了解后，向?qū)W生演示對刀及簡單的操作加工。學(xué)生對數(shù)控機(jī)床及數(shù)控加工過程有一定認(rèn)識(shí)之后，學(xué)生就可通過數(shù)控虛擬仿真軟件學(xué)習(xí)和練習(xí)數(shù)控機(jī)床的開關(guān)機(jī)、換刀、對刀、工件旋轉(zhuǎn)、簡單的工件加工等操作過程，同時(shí)可以學(xué)習(xí)操作面板上各個(gè)功能鍵和輸入鍵的用法和作用，在學(xué)習(xí)過程中。如若學(xué)生操作錯(cuò)誤或是虛擬機(jī)床停止運(yùn)行，學(xué)生可以隨時(shí)返回操作或是重啟軟件，減少了實(shí)際中因誤操作引起的設(shè)備損壞和人員傷亡。在學(xué)生熟練數(shù)控加工的操作流程后，讓學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)控機(jī)床的加工原理及數(shù)控編程方法。數(shù)控編程的學(xué)習(xí)之所以放在學(xué)生熟悉數(shù)控機(jī)床之后，是因?yàn)檫@樣學(xué)生更容易學(xué)習(xí)數(shù)控編程的邏輯思維、程序代碼意義及各段編程的作用。在學(xué)習(xí)編程的過程中將工件加工的工藝分析和路徑分析貫穿其中，讓學(xué)生通過實(shí)例形象地學(xué)習(xí)數(shù)控編程。為了檢驗(yàn)編程是否正確、合理，學(xué)生可以將所編程序輸入數(shù)控虛擬仿真軟件，通過仿真軟件對工件加工時(shí)的走刀路徑和加工后的效果進(jìn)行模擬分析，從而檢驗(yàn)編寫的程序是否準(zhǔn)確、合理。最后，在學(xué)生對數(shù)控機(jī)床的操作過程、程序的編寫方法、工件加工的工藝分析等知識(shí)充分學(xué)習(xí)后，指導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立上機(jī)操作，將前期所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)在真實(shí)數(shù)控機(jī)床環(huán)境下進(jìn)行演練。通過這種數(shù)控機(jī)床與數(shù)控虛擬仿真軟件的交互學(xué)習(xí)，增強(qiáng)學(xué)生對數(shù)控加工流程的認(rèn)識(shí)，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)控加工的積極性，讓學(xué)生有充足的時(shí)間和機(jī)會(huì)，通過多種途徑深入學(xué)習(xí)數(shù)控加工技術(shù)。

3數(shù)控加工虛擬仿真在實(shí)訓(xùn)中應(yīng)用的優(yōu)勢

3.1增強(qiáng)了學(xué)生數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)效果，提高了學(xué)生動(dòng)手操作能力數(shù)控加工虛擬仿真運(yùn)用到實(shí)訓(xùn)教學(xué)中可以實(shí)現(xiàn)對數(shù)控機(jī)床的各個(gè)部件及輔助工具進(jìn)行立體演示，擺脫了傳統(tǒng)教學(xué)中通過平面圖或是觀察數(shù)控設(shè)備外觀進(jìn)行想象。同時(shí)，數(shù)控加工虛擬仿真軟件可以模擬出現(xiàn)實(shí)環(huán)境中數(shù)控操作和工件加工過程，能夠?qū)斎氲臄?shù)控程序進(jìn)行識(shí)別和檢驗(yàn)，其操作面板、運(yùn)行系統(tǒng)等都可以按實(shí)際需求進(jìn)行修改，學(xué)生像在真實(shí)環(huán)境下進(jìn)行各項(xiàng)功能操作，給初學(xué)者提供大量的練習(xí)操作時(shí)間，為后續(xù)的上機(jī)實(shí)訓(xùn)奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)，有效提高學(xué)生的數(shù)控加工操作能力。3.2提高了數(shù)控機(jī)床的有效利用率，降低了實(shí)訓(xùn)耗材的浪費(fèi)各高校在開設(shè)數(shù)控加工課程時(shí)，由于數(shù)控設(shè)備數(shù)量及數(shù)控教學(xué)老師人員數(shù)量有限，數(shù)控加工教學(xué)模式一般是數(shù)十位學(xué)生集中在一臺(tái)數(shù)控設(shè)備周圍學(xué)習(xí)。由于開設(shè)數(shù)控加工的課時(shí)是固定的，所以在學(xué)習(xí)數(shù)控操作過程中，每個(gè)學(xué)生的實(shí)際上機(jī)操作時(shí)間較少、操作能力難以得到快速提高。將數(shù)控加工虛擬仿真運(yùn)用到實(shí)訓(xùn)教學(xué)中可以讓學(xué)生在數(shù)控加工虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室內(nèi)學(xué)習(xí)基本的數(shù)控機(jī)床操作知識(shí)，反復(fù)鍛煉學(xué)生的數(shù)控操作能力，在學(xué)生具備數(shù)控操作能力后再分批次、分階段進(jìn)行真實(shí)環(huán)境下的上機(jī)操作，最大程度實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的利用效率，同時(shí)減少學(xué)生在初學(xué)過程中對加工耗材不合理使用，降低了實(shí)訓(xùn)過程中耗材浪費(fèi)。3.3增強(qiáng)了學(xué)生實(shí)訓(xùn)安全性、降低了數(shù)控機(jī)床故障發(fā)生率數(shù)控加工虛擬仿真運(yùn)用到實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，合理地將學(xué)生的初學(xué)操作過程放到虛擬環(huán)境下，減少學(xué)生在實(shí)際初學(xué)過程中因誤操作造成的人員傷害及機(jī)床損壞，在提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率的同時(shí)增強(qiáng)了學(xué)生實(shí)訓(xùn)的安全性。同時(shí)，由于數(shù)控程序調(diào)試過程是在虛擬環(huán)境下先行完成，所以在后期上機(jī)過程中縮短了程序調(diào)試時(shí)間，降低了數(shù)控設(shè)備的消耗，在加工一些復(fù)雜零件時(shí)，有效降低了程序出錯(cuò)的可能性，減少刀具損害及工件破壞的幾率，從而降低數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障的概率。3.4拓寬了學(xué)生專業(yè)知識(shí)面、提高了學(xué)生創(chuàng)新能力虛擬制造和智能加工已經(jīng)成為制造業(yè)發(fā)展的目標(biāo)和方向，虛擬仿真技術(shù)在數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用可以讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到智能加工在行業(yè)應(yīng)用中的前景，促進(jìn)學(xué)生對未來就業(yè)方向的正確把握。同時(shí)，數(shù)控虛擬仿真軟件給學(xué)生提供了一個(gè)生動(dòng)、逼真的數(shù)控操作學(xué)習(xí)環(huán)境，讓學(xué)生成為虛擬環(huán)境的參與者，變被動(dòng)的傳授為主動(dòng)的交互學(xué)習(xí)，無形中培養(yǎng)了學(xué)生在智能加工行業(yè)的創(chuàng)新意識(shí)，提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力。

4結(jié)語

將數(shù)控加工虛擬仿真運(yùn)用到實(shí)訓(xùn)中是對實(shí)訓(xùn)教學(xué)方法的探索與改進(jìn)，它通過合理地安排數(shù)控加工教學(xué)內(nèi)容和授課方式來提高學(xué)生對數(shù)控加工的學(xué)習(xí)效果，為學(xué)生提供了足夠的學(xué)習(xí)時(shí)間和操作空間，從而有效提升了學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識(shí)，為學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)營造了良好的學(xué)習(xí)氛圍。這種探索與改進(jìn)對數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)教學(xué)效果和質(zhì)量提升有很大的促進(jìn)作用，對“新工科”背景下培養(yǎng)高技術(shù)綜合性人才具有重要意義。

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作者:徐樂 楊東 單位:江蘇師范大學(xué)