導(dǎo)語：如何才能寫好一篇數(shù)控加工仿真系統(tǒng)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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1虛擬數(shù)控系統(tǒng)特點(diǎn)

數(shù)控加工仿真是利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，在計(jì)算機(jī)上模擬實(shí)際的機(jī)床加工過程，以部分替代實(shí)際機(jī)床的操作訓(xùn)練，它不僅可以驗(yàn)證數(shù)控加工程序的可靠性，而且能夠預(yù)測切削過程，從而減少工件的試切，提高工作效率。仿真可分為幾何仿真和物理仿真兩類。(1)幾何仿真不考慮物理因素的影響，來仿真刀具幾何體的運(yùn)動，主要用來驗(yàn)證NC程序編程是否合理，以便減少因程序錯(cuò)誤而導(dǎo)致的刀具折斷、機(jī)床損傷、零件報(bào)廢等問題，縮短程序開發(fā)時(shí)間，節(jié)約成本。常用方法主要有：離散矢量求交發(fā)、基于圖像空間的方法、直接實(shí)體造型法。幾何仿真可以是實(shí)時(shí)仿真也可以是非實(shí)時(shí)仿真。(2)物理仿真物理仿真又稱為力學(xué)仿真。在銑削過程中，受物理參數(shù)影響較大，物理仿真是通過切削仿真過程的力學(xué)特性來分析刀具振動和刀具破損情況，控制切削參數(shù)，建立物理模型，從而優(yōu)化切削過程。物理仿真要求實(shí)時(shí)仿真。

虛擬數(shù)控加工系統(tǒng)主要包括虛擬加工環(huán)境和虛擬加工過程兩部分，職業(yè)院校虛擬數(shù)控加工系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求：第一系統(tǒng)要有豐富的刀具材料庫，建立工藝系統(tǒng)的幾何模型；第二動態(tài)顯示整個(gè)運(yùn)行環(huán)境，對加工環(huán)境進(jìn)行仿真，包括三維工件的實(shí)時(shí)切削、刀具補(bǔ)償、坐標(biāo)系設(shè)置等；第三機(jī)床操作全過程仿真，包括仿真機(jī)床工件裝夾、基準(zhǔn)對刀、壓板安裝、安裝刀具等操作；第四實(shí)現(xiàn)互動教學(xué)，師生操作過程能實(shí)時(shí)雙向互動；第五實(shí)現(xiàn)仿真考試自動評分，系統(tǒng)能夠根據(jù)事先設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)對完成工件尺寸及整個(gè)操作過程進(jìn)行評分；第六保證系統(tǒng)的安全性。

2虛擬數(shù)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

基于Delphi的數(shù)控加工仿真系統(tǒng)具有刀具幾何建模、三維圖形仿真、碰撞檢測以及材料切除仿真等功能。數(shù)控仿真系統(tǒng)可以為操作人員提供接近真實(shí)的加工環(huán)境，全方位模擬實(shí)際的加工過程。該數(shù)控仿真系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示:

2.1加工環(huán)境建模模塊加工環(huán)境建模包括幾何建模和虛擬面板兩個(gè)模塊。其中幾何建模包括機(jī)床建模、工件建模、刀具建模以及夾具建模等，虛擬面板模塊包括虛擬顯示屏和機(jī)床操作面板等。(1)機(jī)床建模機(jī)床建模采用結(jié)構(gòu)實(shí)體幾何法，它不能脫離真實(shí)機(jī)床而獨(dú)立存在，它是以真實(shí)機(jī)床為研究對象，不考慮機(jī)床的傳動裝置確定機(jī)床的結(jié)構(gòu)參數(shù)，對機(jī)床結(jié)構(gòu)進(jìn)行的簡化處理。由于機(jī)床類型多種多樣，在建立機(jī)床模型時(shí)根據(jù)模塊化原理需要定制標(biāo)準(zhǔn)的模塊，確保機(jī)床模型與真實(shí)機(jī)床一樣。(2)工件建模工件建模過程在仿真加工系統(tǒng)中處于十分重要的地位，它的好壞直接影響到仿真產(chǎn)品的質(zhì)量。一個(gè)模型可以用屬性模型和幾何模型兩個(gè)子模型共同來表示，其中產(chǎn)品的屬性通過屬性模型來表示，而它的尺寸和形狀則通過幾何模型來表示。(3)刀具建模刀具種類繁多，可利用實(shí)體建模方法實(shí)現(xiàn)對刀具的建模。

2.2虛擬加工模塊加工過程模塊包括NC代碼處理模塊、刀具應(yīng)用模塊和加工仿真模塊三個(gè)模塊。通過三維動畫模擬工件加工過程是整個(gè)系統(tǒng)的核心。用戶可以在OpenGL創(chuàng)建的虛擬環(huán)境中對工件加工的可行性和NC程序的正確性進(jìn)行檢驗(yàn)，同時(shí)在整個(gè)加工過程中刀具與機(jī)床碰撞的情況有可能會出現(xiàn)，必須對系統(tǒng)進(jìn)行碰撞檢測，提高虛擬加工環(huán)境的真實(shí)性。

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【關(guān)鍵詞】 VERICUT仿真 創(chuàng)建模型 模擬加工

VERICUT是美國CGTECH公司開發(fā)的一種運(yùn)行于Windows或UNIX系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)上先進(jìn)的專用數(shù)控加工仿真軟件，用于制造業(yè)CNC數(shù)控機(jī)床加工仿真和優(yōu)化。該軟件取代了傳統(tǒng)的切削實(shí)驗(yàn)部件方式，通過模擬整個(gè)機(jī)床加工過程和校驗(yàn)加工程序的準(zhǔn)確性，來幫助用戶清除編程錯(cuò)誤和改進(jìn)切削效率[1]。VERICT的如下6個(gè)模塊能滿足工廠目前各項(xiàng)要求：

（1）驗(yàn)證模塊

驗(yàn)證模塊具有仿真和驗(yàn)證三軸銑床和兩軸車床所需的所有功能。可以再VERICUT中定義毛坯模型或者從CAD系統(tǒng)輸入毛坯模型，還可以仿真多個(gè)同步運(yùn)動的刀具。

（2）優(yōu)化模塊

優(yōu)化模塊基于切削條件和需切削材料量自動修正進(jìn)給率。優(yōu)化模塊可以讀入刀具路徑文件，可以根據(jù)每部分切削材料量的不同，選中符合切削條件的指定最佳進(jìn)給率。

（3）機(jī)床仿真模塊

機(jī)床仿真模塊可幫助用戶完成整個(gè)CNC機(jī)床的真實(shí)三維仿真，就如同實(shí)際生產(chǎn)一樣，同時(shí)它還具有最精準(zhǔn)的碰撞檢測功能。該軟件會檢測所有機(jī)床零件，并模擬運(yùn)動得出零件間的碰撞和接近碰撞的情況。

（4）多軸模塊

隨著零件和機(jī)加工操作變得越來越復(fù)雜，出現(xiàn)錯(cuò)誤的機(jī)會也會隨之增加。設(shè)計(jì)加工工序時(shí)，用戶不會拿刀具路徑的精度、零件質(zhì)量和機(jī)床及機(jī)械工人的安全去冒險(xiǎn)。多軸模塊可以仿真和驗(yàn)證4軸和5軸銑和磨削加工的過程。

（5）自動比較模塊

而自動比較模塊可以把一個(gè)表面、一組表面或一個(gè)實(shí)體模型的外殼與仿真加工后的零件進(jìn)行比較，通過指定兩實(shí)體模型的重合比較，可以容易地辨別出擦傷、碰撞或殘余的材料，這是檢驗(yàn)仿真加工件是否符合設(shè)計(jì)的一種新的手段。

（6）接口模塊

該軟件可以從UG、CATIA、Pro/E等所有主流三維建模軟件的加工模塊里直接調(diào)用該軟件進(jìn)行仿真和優(yōu)化。

1、VERICUT軟件的應(yīng)用過程

VERICUT軟件在的應(yīng)用過程分為三部分。

1.1、機(jī)床基本組件的創(chuàng)建

在VERICUT上建立仿真系統(tǒng)必須構(gòu)建數(shù)控機(jī)床組件的實(shí)體模型[2]。為了實(shí)現(xiàn)對于復(fù)雜輪廓曲線的磨削加工，該仿真過程擬創(chuàng)建三軸聯(lián)動數(shù)控磨床模型。要在VERICUT環(huán)境中創(chuàng)建磨削機(jī)構(gòu)模型，首先要建立坐標(biāo)系以及各軸之間的相互關(guān)系，然后將各個(gè)組件關(guān)聯(lián)到各坐標(biāo)軸上。

（1）建立機(jī)床坐標(biāo)系

首先打開VERICUT軟件，單擊組件樹 按鈕，彈出部件樹對話框，如圖1所示。

選擇Base并在對話框的工具欄單擊上工具菜單中的"添附"選項(xiàng)，可以選擇添附各運(yùn)動軸，添附的組件過程如圖2所示。

通過組件樹菜單，可以確立個(gè)部件之間的運(yùn)動關(guān)系。最終建立如圖3所示的組件樹結(jié)構(gòu)。通過部件樹對話框可以確立各部件之間的依附和運(yùn)動關(guān)系，實(shí)現(xiàn)、三軸聯(lián)動，完成對砂輪進(jìn)給和擺動的控制。

（2）創(chuàng)建磨床的實(shí)體模型

在該系統(tǒng)中，可以通過UG、Pro/E等三維軟件建立機(jī)床幾何模型，并導(dǎo)出為STL格式，然后通過VERICUT提供的圖形轉(zhuǎn)換輸入接口導(dǎo)入到機(jī)床仿真系統(tǒng)中，如圖4所示，通過UG建立實(shí)體模型，等待調(diào)用。

圖4 創(chuàng)建組件實(shí)體模型

本文采用了滑塊來實(shí)現(xiàn)X、Y方向上的運(yùn)動，采用了圓盤模型來實(shí)現(xiàn)C軸方向的轉(zhuǎn)動。然后依次將各實(shí)體模型添附到各坐標(biāo)軸上，機(jī)床模型如圖5所示。分別包括了底座、夾具、X軸方向滑塊、Y方向滑塊、C軸關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)盤、以及一個(gè)毛坯組件等模型

（3）創(chuàng)建磨削刀具

因?yàn)閯?chuàng)建的磨削機(jī)床機(jī)構(gòu)類似于車削機(jī)床的模型，只是加工刀具與數(shù)控車床的車刀不同。因此只要根據(jù)砂輪的尺寸外形，做出類似于車刀的一個(gè)刀具模型，在仿真過程中，給砂輪一個(gè)角速度，砂輪模型就能旋轉(zhuǎn)生成一個(gè)圓盤狀的砂輪，并能很好的完成仿真運(yùn)動。

按照按圖6所示的尺寸關(guān)系建立砂輪界面輪廓。

1.2、仿真數(shù)控代碼的加載

在VERICUT仿真軟件中，刀具軌跡文件通常劃分為兩種類型：APT-CLS刀具軌跡文件和G代碼刀具軌跡文件。APT-CLS刀具軌跡文件的后綴名為tp，通過后置處理轉(zhuǎn)化成一個(gè)包含所使用數(shù)控機(jī)床特定G代碼格式的文件。

在VERICT仿真環(huán)境中添加我們所生成的控制刀具軌跡的G代碼文件，在菜單中選擇"數(shù)控程序"選項(xiàng)，彈出如圖7所示對話框，在對話框中，首先選定數(shù)控程序類型為"G-代碼數(shù)據(jù)"類型，再單擊添加，選擇通過區(qū)間均勻接觸磨削軟件所生成的G代碼文件，文件格式為mcd。

1.3、機(jī)床控制系統(tǒng)的設(shè)置

設(shè)置好數(shù)控機(jī)床的組成、結(jié)構(gòu)以及數(shù)控代碼后，還需給給機(jī)床配置數(shù)字控制系統(tǒng)，使機(jī)床具有解讀數(shù)控代碼、插補(bǔ)運(yùn)算等功能。VERICUT軟件提供自帶FANUC、SIEMENS、PHILIPS等多種控制文件的控制系統(tǒng)庫，文件擴(kuò)展名為ctl。本設(shè)計(jì)選用軟件自帶的三軸聯(lián)動的數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行仿真實(shí)現(xiàn)，如圖8所示。

2、結(jié)論

根據(jù)上文建立的VERICUT仿真系統(tǒng)，進(jìn)入仿真磨削環(huán)境，調(diào)入相應(yīng)的刀具文件、毛坯模型、數(shù)控代碼，創(chuàng)建仿真環(huán)境如圖9所示。設(shè)置好各種加工參數(shù)后，輸入加工G代碼，單擊開始，即可開始磨削加工的仿真。磨削后的毛坯形狀如圖10所示。

在磨削加工完成以上實(shí)例中的毛坯后，利用VERICUT軟件自帶的測量工具，測量仿真加工后的工件的實(shí)際尺寸，并且與理論數(shù)據(jù)相對比，結(jié)果如表1所示。

由以上表格中數(shù)據(jù)可以看到按照實(shí)例加工出的模型其最大誤差為0.0024mm，基本滿足了設(shè)計(jì)需求，通過VERICUT軟件，建立了相應(yīng)的機(jī)床實(shí)體模型、刀具模型，并加載了工件加工數(shù)控代碼，通過磨削仿真試驗(yàn)可以驗(yàn)證數(shù)控加工代碼的正確性，為節(jié)約了大量的時(shí)間和資金，這對實(shí)際生產(chǎn)具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

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關(guān)鍵詞：數(shù)控加工仿真系統(tǒng)；數(shù)控編程教學(xué)

隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，使機(jī)械制造成為一個(gè)跨越機(jī)械、計(jì)算機(jī)、控制、管理的綜合技術(shù)應(yīng)用學(xué)科，數(shù)控加工技術(shù)專業(yè)也隨之產(chǎn)生，而傳統(tǒng)教育方式早已滿足不了其教學(xué)要求。為了提高教學(xué)效率和所培養(yǎng)學(xué)生的適用性，數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的出現(xiàn)，很好的解決了以上問題，其不僅能滿足學(xué)生的感觀要求，又能解決數(shù)控設(shè)備、場地的需求，并能減少材料和能源的消耗。我們學(xué)校選擇了上海宇龍公司數(shù)控加工仿真系統(tǒng)（以下簡稱仿真軟件）的教學(xué)軟件。該軟件具有多系統(tǒng)、多機(jī)床的加工仿真模擬功能。我結(jié)合自己的這幾年教學(xué)實(shí)踐談?wù)勅绾卧跀?shù)控教學(xué)當(dāng)中充分利用好數(shù)控加工仿真系統(tǒng)。

一、把數(shù)控加工仿真系統(tǒng)應(yīng)用到數(shù)控理論教學(xué)當(dāng)中

理論是深入學(xué)習(xí)數(shù)控編程的基礎(chǔ)，數(shù)控作為一項(xiàng)技術(shù)很強(qiáng)的學(xué)科，也是比較抽象的學(xué)科，要使學(xué)生良好的掌握數(shù)控的基本理論和編程的技巧，其教學(xué)不能像傳統(tǒng)教學(xué)模式一樣。從我教授數(shù)控編程這門課程到現(xiàn)在，每一屆學(xué)生剛接觸數(shù)控都認(rèn)為數(shù)控非常神秘，就只是聽說過，都沒有感性的認(rèn)識，課上在當(dāng)我講編程指令運(yùn)行時(shí)，刀具怎樣運(yùn)動，指令如何起作用，更是讓許多學(xué)生不知所云，像聽天書一樣，這種狀態(tài)如果在短期內(nèi)得不到改善，學(xué)生的興趣和積極性就會隨之減退，從而影響學(xué)生的學(xué)習(xí)和教學(xué)效果。所以我在教學(xué)過程中一開始會帶領(lǐng)學(xué)生去參觀學(xué)校實(shí)習(xí)工廠的數(shù)控設(shè)備，簡單的介紹其名稱、功能、結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生有感性的認(rèn)識。講編程時(shí)利用仿真軟件為學(xué)生演示指令動作各個(gè)過程及零件加工過程，讓學(xué)生很直觀的看到機(jī)床的運(yùn)動和指令的執(zhí)行，充分理解指令的運(yùn)動過程，達(dá)到教學(xué)的目的。后期隨著課程的進(jìn)行，慢慢的建立起對數(shù)控編程的理解。比如講到圓弧粗車時(shí)，不管你怎么畫圖、寫程序，學(xué)生聽的效果都不是太好，而使用仿真軟件，把程序編好，一邊單步執(zhí)行，一邊講解，就能很好的表現(xiàn)其加工過程。還有像循環(huán)指令G90，G71等，其走刀路線復(fù)雜，參數(shù)多，難理解，如果單獨(dú)講解是不能很好的呈現(xiàn)的，使用仿真軟件，可以一步一動作，對照坐標(biāo)的變化，講解參數(shù)的設(shè)置及走刀路線，會很清晰的讓學(xué)生理解指令的功能。那仿真軟件作為一種圖文并茂的教學(xué)手段是一種不可缺少的教學(xué)資源，在教學(xué)中起到了教與學(xué)的橋梁作用。

二、把數(shù)控加工仿真系統(tǒng)應(yīng)用到數(shù)控實(shí)習(xí)教學(xué)當(dāng)中

沒有使用仿真軟件之前，學(xué)生實(shí)習(xí)時(shí)老師基本上每一個(gè)人單獨(dú)指導(dǎo)，學(xué)生熟悉面板，按鍵和簡單操作要花費(fèi)大量時(shí)間，使老師過于疲勞，學(xué)生也十分緊張。而當(dāng)老師演示操作過程時(shí)，由于機(jī)床空間有限，大部分學(xué)生是看不到的，只能聽老師口述，效果相當(dāng)不好，有了仿真軟件則可以模擬現(xiàn)場環(huán)境，把實(shí)習(xí)很難演示、教師口頭很難講授的內(nèi)容清晰地演示出來，因此在機(jī)床操作之前在仿真軟件上練習(xí)是一種有效的途徑。學(xué)生也可以通過軟件自我進(jìn)行各種內(nèi)容、各種形式的仿真練習(xí)，能夠滿足不同類型學(xué)生的不同學(xué)習(xí)要求。一般我會把當(dāng)天要實(shí)習(xí)的內(nèi)容先在仿真軟件上操作一遍，講解操作要領(lǐng)和注意事項(xiàng)，讓每個(gè)學(xué)生都能清楚的看到。然后在讓學(xué)生在仿真軟件上多次重復(fù)的練習(xí)，如有問題我會及時(shí)解決，直到學(xué)生熟練掌握操作過程。之后再到機(jī)床上加工。這樣不但減少了前期的時(shí)間浪費(fèi)，還消除了一定的安全隱患，而在軟件上我們可以重復(fù)加工，反復(fù)訓(xùn)練而沒有機(jī)床的磨損，刀具、材料、能源的消耗。在數(shù)控實(shí)習(xí)教學(xué)中應(yīng)用數(shù)控軟件仿真系統(tǒng)，會對整個(gè)實(shí)習(xí)過程起到積極的作用，解決數(shù)控設(shè)備少，學(xué)生多的矛盾，因而仿真軟件在我們學(xué)校中得到了廣泛的應(yīng)用。

三、數(shù)控仿真軟件系統(tǒng)對學(xué)生的負(fù)面影響及解決方法

雖然仿真軟件有好多優(yōu)點(diǎn)，但是它畢竟是計(jì)算機(jī)軟件，是模擬機(jī)床的加工過程。這就會給學(xué)生帶來一些負(fù)面影響。

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關(guān)鍵詞：數(shù)控仿真 數(shù)控實(shí)訓(xùn) 教學(xué)銜接

數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)是數(shù)控技術(shù)專業(yè)核心教學(xué)與訓(xùn)練項(xiàng)目，是一門主要專業(yè)實(shí)踐課。其課程設(shè)計(jì)以實(shí)踐為核心，輔以必要的理論知識，并兼顧培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造思考、問題解決、適應(yīng)變遷及自我發(fā)展的能力，使學(xué)生具有就業(yè)與繼續(xù)進(jìn)修的需求所需基本知識和技能。在教學(xué)安排中，一般先利用仿真軟件進(jìn)行機(jī)床的模擬操作訓(xùn)練，在學(xué)生熟練后再上實(shí)際機(jī)床進(jìn)行操作訓(xùn)練，這樣不僅能降低實(shí)訓(xùn)成本而且能縮短實(shí)訓(xùn)時(shí)間，更能提高實(shí)訓(xùn)效率，因此數(shù)控加工仿真實(shí)訓(xùn)的教學(xué)對數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)教學(xué)具有重要的作用。近幾年來，為把數(shù)控專業(yè)辦出特色，加強(qiáng)和提高學(xué)生數(shù)控專業(yè)理論知識和操作技能水平，筆者在數(shù)控加工仿真教學(xué)與數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)教學(xué)的教學(xué)安排、教學(xué)重點(diǎn)、教學(xué)內(nèi)容等方面進(jìn)行了一些探索和實(shí)踐。

一、充分認(rèn)識數(shù)控仿真對數(shù)控加工的輔助作用，正確把握教學(xué)重點(diǎn)

目前在有數(shù)控技術(shù)專業(yè)的許多職業(yè)院校中，為使學(xué)生在數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)中較好地掌握數(shù)控操作技能，在課程設(shè)置中都有數(shù)控仿真實(shí)訓(xùn)和數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)兩門課程。明確數(shù)控仿真實(shí)訓(xùn)和數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)的主輔，避免重復(fù)教學(xué)和訓(xùn)練，發(fā)揮數(shù)控仿真實(shí)訓(xùn)和數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)各自的教學(xué)優(yōu)勢，對實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)數(shù)控技能人才目標(biāo)是十分重要的。

1.把握仿真實(shí)訓(xùn)和加工實(shí)訓(xùn)的主次，明確數(shù)控實(shí)訓(xùn)教學(xué)目標(biāo)

中職數(shù)控技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)主要是數(shù)控機(jī)床操作工，學(xué)生技能水平達(dá)到國家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)等級要求，并具有相關(guān)理論及實(shí)踐能力。由于數(shù)控仿真實(shí)訓(xùn)運(yùn)用仿真軟件在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行，仿真軟件在工件毛坯選擇、裝夾、測量和工藝參數(shù)設(shè)定合理性，以及對刀精度控制等方面與數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)的實(shí)際加工有較大的差距與不同，也就是說在仿真軟件上完成的課題任務(wù)并不能代表在實(shí)際加工中就能完成該課題任務(wù)，因此數(shù)控仿真實(shí)訓(xùn)不能替代數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)。同樣數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)教學(xué)也不能完全依賴數(shù)控仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)，要提高學(xué)生數(shù)控操作技能水平，取得技能等級證書，必須加強(qiáng)數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)的訓(xùn)練，數(shù)控仿真只能對數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)教學(xué)起輔助作用。

2.把握數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)教學(xué)特點(diǎn)，提高機(jī)床使用效率

操作技能掌握和技巧的形成需要大量和反復(fù)的訓(xùn)練。為提高學(xué)生數(shù)控機(jī)床操作技能水平，強(qiáng)化專業(yè)技能訓(xùn)練，結(jié)合技能掌握、形成和提高的規(guī)律，在數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)中有針對性地加大技能訓(xùn)練量，多完成課題任務(wù)。在數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)教學(xué)中以數(shù)控機(jī)床的系統(tǒng)操作、項(xiàng)目工件加工和技術(shù)應(yīng)用及技能訓(xùn)練為主，減少工藝分析、數(shù)學(xué)處理、程序編制占用數(shù)控機(jī)床的時(shí)間，使數(shù)控機(jī)床更多地用在工件的切削加工和精度控制等訓(xùn)練環(huán)節(jié)。讓學(xué)生有更多的時(shí)間練習(xí)數(shù)控仿真中不能體會和實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容，如刀具的安裝、工件的測量和裝夾等，體會和學(xué)習(xí)程序的參數(shù)設(shè)定，強(qiáng)化固定的規(guī)范操作，如開機(jī)回零、初次輸入的程序需校驗(yàn)等。

3.發(fā)揮數(shù)控仿真系統(tǒng)優(yōu)勢，輔助數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)教學(xué)

理論聯(lián)系實(shí)際，改進(jìn)教學(xué)方法，提高學(xué)生分析和解決問題的能力。數(shù)控加工仿真系統(tǒng)具有與數(shù)控機(jī)床操作系統(tǒng)相同的面板和按鍵功能，能實(shí)現(xiàn)加工模擬演示功能和程序自診斷功能以及快速測量功能。在數(shù)控仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)中以工藝分析、數(shù)學(xué)處理、程序編制、工件的模擬加工的基本知識和技能應(yīng)用為主，使學(xué)生在操作數(shù)控機(jī)床前，能先熟悉機(jī)床的結(jié)構(gòu)，了解機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù)、操作系統(tǒng)，掌握控制面板按鈕功能、坐標(biāo)系設(shè)定和選擇等性能，特別是在理解、掌握和運(yùn)用各指令字進(jìn)行編程方面，如對半徑補(bǔ)償功能、刀具偏置等模擬演示和訓(xùn)練，能有效地幫助提高學(xué)生提高手工編程的技能和技巧，為數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)的開展做好操作理論和技術(shù)方面的準(zhǔn)備。

二、協(xié)調(diào)課程教學(xué)內(nèi)容和模式，實(shí)現(xiàn)仿真與加工實(shí)訓(xùn)的對接

在數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)中，由于學(xué)生的操作熟練性和切削進(jìn)給速度等因素，往往加工一個(gè)課題任務(wù)需要一定的課時(shí)數(shù)，并且還存在人多機(jī)床少的現(xiàn)狀，所以在數(shù)控機(jī)床上完成的課題任務(wù)并不多，較難達(dá)到操作熟練性。為提高實(shí)訓(xùn)教學(xué)效率，在有限的課時(shí)數(shù)里提高學(xué)生操作技能水平，需要在教學(xué)中不斷探索和改進(jìn)。

1.數(shù)控仿真與實(shí)訓(xùn)訓(xùn)練課題合理穿插，提高教學(xué)效率

在數(shù)控仿真教學(xué)中安排一定的數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)的課題任務(wù)，如對數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)中單項(xiàng)基本訓(xùn)練的項(xiàng)目，先在仿真軟件上完成工藝分析、編程和模擬加工，然后再上數(shù)控機(jī)床實(shí)訓(xùn)加工。這樣既提高數(shù)控機(jī)床實(shí)際使用率，又能克服數(shù)控機(jī)床程序校驗(yàn)時(shí)只顯示零件的大致輪廓或刀具運(yùn)動軌跡的不足，保證程序的正確性，同時(shí)在仿真和實(shí)訓(xùn)中完成同一課題任務(wù)也能體驗(yàn)和區(qū)分仿真軟件和數(shù)控機(jī)床的差異，如切削用量、工件的裝夾等，更為學(xué)生課后練習(xí)和自學(xué)提供幫助。

2.數(shù)控仿真與加工實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容各有側(cè)重，保證教學(xué)質(zhì)量

由于軟件開發(fā)原因，在數(shù)控仿真軟件中有些指令、操作方法和功能還不能反映和實(shí)現(xiàn)，如FANUC系統(tǒng)的直接圖樣編程功能、華中系統(tǒng)的G71有凹槽粗車循環(huán)、用G00和G01切削效果相同等。為避免學(xué)生誤解和形成錯(cuò)誤觀念，除了向?qū)W生說明外，將相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容安排在數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)中加以指導(dǎo)和強(qiáng)調(diào)，如進(jìn)行G71有凹槽粗車循環(huán)指令的編程示范和對學(xué)生輸入機(jī)床的程序進(jìn)行切削用量相關(guān)參數(shù)的檢查等。同時(shí)在用數(shù)控仿真軟件進(jìn)行課題任務(wù)模擬加工中，利用軟件可以高速切削的特點(diǎn)，提高模擬加工切削速度快速驗(yàn)證對刀、程序等的正確性，增加單位課時(shí)的課題任務(wù)訓(xùn)練次數(shù)，提高編程的熟練性和正確性。

3.采用靈活的教學(xué)模式，調(diào)動學(xué)生積極性

在教學(xué)活動中，學(xué)生不是被動的受教育者，而是自覺的積極的參加者。在數(shù)控仿真教學(xué)中根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，以專業(yè)知識學(xué)習(xí)和技能提高為目標(biāo)，發(fā)揮仿真軟件優(yōu)勢，采用靈活多樣的教學(xué)模式，提高教學(xué)效果。如利用軟件的“授課”功能，除了教師在每個(gè)學(xué)生的屏幕上示范講解和演示外，讓部分學(xué)生操作演示進(jìn)行交流機(jī)床操作和編程。利用軟件“考試”功能，在教學(xué)過程中配合數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)適時(shí)開展一些競賽，提高操作熟練性和編程正確性。從而督促和鼓勵(lì)學(xué)生認(rèn)真學(xué)習(xí)、獨(dú)立訓(xùn)練，減少抄襲，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動性。

4.運(yùn)用仿真系統(tǒng)優(yōu)勢，聯(lián)系地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)

“以服務(wù)為宗旨，以就業(yè)為導(dǎo)向?！甭殬I(yè)教育與地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)是緊密聯(lián)系的。在數(shù)控仿真軟件中提供了較多占主導(dǎo)地位的數(shù)控系統(tǒng)，如德國的SIEMENS、日本的FANUC、廣州數(shù)控GSK和華中數(shù)控等一系列數(shù)控系統(tǒng)，同時(shí)還包含了不同刀架位置結(jié)構(gòu)的數(shù)控車床、數(shù)控銑床、臥式或立式加工中心的可選項(xiàng)目。在數(shù)控仿真教學(xué)中，根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)情況和教學(xué)進(jìn)度，結(jié)合地方企業(yè)設(shè)備使用的系統(tǒng)情況，選擇1～2個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)操作和編程的介紹和指導(dǎo)，彌補(bǔ)數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)單一的不足，以利于學(xué)生的發(fā)展和就業(yè)。

三、合理教學(xué)安排，提高數(shù)控技能教學(xué)效果。

在數(shù)控仿真和數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)的教學(xué)中，為加強(qiáng)課程間的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)進(jìn)度，教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)的處理等具體問題，發(fā)揮教師的職業(yè)技能和工作積極性，在具體的教學(xué)安排中，制訂教學(xué)計(jì)劃、分配課時(shí)數(shù)和調(diào)配教師是十分重要的。

1.科學(xué)制訂教學(xué)計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)教、學(xué)、做合一

在數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)教學(xué)的單項(xiàng)基本技能、專業(yè)技能和綜合技術(shù)應(yīng)用能力的三個(gè)層面的訓(xùn)練中，考慮在數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)的前期，學(xué)生進(jìn)行實(shí)際操作前需要具備一定的加工基礎(chǔ)和專業(yè)理論知識，發(fā)揮數(shù)控仿真具有集中教學(xué)、訓(xùn)練和低成本等教學(xué)優(yōu)勢，利用仿真軟件理論聯(lián)系實(shí)踐，在機(jī)床仿真操作中落實(shí)理論知識的傳授，提高學(xué)生系統(tǒng)操作和編程熟練性。因此在教學(xué)計(jì)劃安排中，在單項(xiàng)基本技能階段，安排數(shù)控仿真和數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)的教學(xué)同時(shí)進(jìn)行，同時(shí)數(shù)控仿真課時(shí)數(shù)可以多些，有利于通過做中學(xué)，學(xué)中做的教學(xué)形式，能使學(xué)生盡快掌握專業(yè)知識和操作技能。

2.加強(qiáng)教師專業(yè)技能提高，發(fā)揮教師主導(dǎo)作用

在數(shù)控仿真和數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)的教學(xué)銜接中，圍繞教學(xué)目標(biāo)組織教學(xué)，需要在教學(xué)進(jìn)度上保持同步，課題任務(wù)內(nèi)容上協(xié)調(diào)，如完成某課題任務(wù)需用課時(shí)數(shù)，在圖樣分析、工藝確定、編寫程序等方面也需要一致，另外程序中的編寫格式要求，刀具選用，工序安排等也需要統(tǒng)一。為此安排教師同時(shí)承擔(dān)一個(gè)班級的數(shù)控仿真和數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)的教學(xué)任務(wù)，從課程教學(xué)計(jì)劃的制訂到教學(xué)內(nèi)容在每課時(shí)中具體實(shí)施過程，精心策劃，合理安排，最大限度發(fā)揮教師的能力和作用。

四、結(jié)語

為使學(xué)生全面地了解和掌握數(shù)控機(jī)床的編程與操作技術(shù)，數(shù)控仿真與數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)的教學(xué)銜接還有很多工作要做。在充分利用仿真軟件和機(jī)床設(shè)備，提高教學(xué)效率和效果，發(fā)揮教師職業(yè)技能，使學(xué)生在有限的教學(xué)時(shí)間學(xué)到更多的相關(guān)知識和技能，提高數(shù)控操作技能水平等方面，還需要積極實(shí)踐與探索，不斷深化教學(xué)改革。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬榮剛，張國林.仿真軟件在數(shù)控專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].中國校外教育，2011（A，1）

[2]黃祥.數(shù)控加工仿真系統(tǒng)在數(shù)控技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用探討[J].菏澤學(xué)院學(xué)報(bào)，2012（5）

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一、數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件的特點(diǎn)

1.數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件的優(yōu)點(diǎn)：(1)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)投入少，卻能做到一人一機(jī)，有利于提高學(xué)生的實(shí)際操作能力。(2)可以使學(xué)生達(dá)到接近實(shí)物操作的訓(xùn)練效果，且安全可靠。(3)能使抽象問題形象化，操作訓(xùn)練過程中允許出錯(cuò)。(4)通過動態(tài)的仿真操作使教學(xué)過程易教、易學(xué)，教學(xué)效果顯著提高。

2.數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件的不足：(1)參數(shù)設(shè)置具有隨意性; (2)學(xué)生無法通過仿真軟件體會真實(shí)的加工環(huán)境; (3)不利于學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真的工作態(tài)度養(yǎng)成; (4)先入為主，易淡薄安全意識。

二、數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件環(huán)境下的教學(xué)研究

1.運(yùn)用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件，采納激發(fā)引導(dǎo)型教學(xué)方法。讓學(xué)生了解數(shù)控編程與今后工作的密切關(guān)系，了解所學(xué)專業(yè)知識和數(shù)控編程及操作有著緊密的聯(lián)系，使更多的學(xué)生對數(shù)控編程產(chǎn)生濃厚的興趣。

2.運(yùn)用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件，循序漸進(jìn)提高數(shù)控編程與操作能力。在教學(xué)過程中，教師先進(jìn)行示范性操作，同時(shí)提醒學(xué)生認(rèn)真觀察，掌握操作要領(lǐng)。再讓學(xué)生動手操作，進(jìn)行模仿。當(dāng)學(xué)生獨(dú)立完成，興奮不已時(shí)，及時(shí)表揚(yáng)學(xué)生所取得的成績。

3.運(yùn)用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件，營造情景教學(xué)氛圍。在教學(xué)過程中，經(jīng)常有意識地設(shè)置“陷阱”：故意少編一個(gè)程序段、參數(shù)輸入錯(cuò)誤等。若發(fā)生撞刀現(xiàn)象，讓學(xué)生自己找出失敗的原因，創(chuàng)設(shè)讓學(xué)生嘗試“挫折”考驗(yàn)的情境，讓學(xué)生產(chǎn)生足夠的自信和克服挫折的勇氣。

4.運(yùn)用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件，提高學(xué)生解決實(shí)際問題、獨(dú)立工作能力 。在上機(jī)前，教師應(yīng)利用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)操作演示，并在學(xué)生上機(jī)時(shí)進(jìn)行巡回指導(dǎo)。學(xué)生在計(jì)算機(jī)上應(yīng)用數(shù)控加工仿真軟件進(jìn)行編程與操作，遇到問題反復(fù)調(diào)試、相互探討。學(xué)生掌握數(shù)控專業(yè)技能的同時(shí)，又提高了解決實(shí)際問題的能力。

5.運(yùn)用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件，教學(xué)中還應(yīng)構(gòu)建多元評價(jià)體系。第一，合理且有一定的彈性。答案不能限制太死，只要合理就行。第二，既要評價(jià)技能操作結(jié)果，又要評價(jià)技能操作的過程。第三，轉(zhuǎn)換評價(jià)的主客體關(guān)系，對學(xué)生在實(shí)訓(xùn)過程中的技能操作情況及結(jié)果不僅僅由教師來評，還可以讓學(xué)生自評或互評。

三、數(shù)控仿真系統(tǒng)軟件環(huán)境中數(shù)控實(shí)訓(xùn)教學(xué)的改進(jìn)措施

首先，教師應(yīng)首先明確仿真軟件與實(shí)際機(jī)床的區(qū)別，并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行相互比較，時(shí)刻注意這些差距，使學(xué)生認(rèn)識到仿真軟件的不足，并進(jìn)行有針對性的訓(xùn)練，而不是完全依賴仿真軟件。

其次，在應(yīng)用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件時(shí)，重視安全教育、規(guī)范化操作，讓學(xué)生養(yǎng)成良好的機(jī)床保養(yǎng)與維護(hù)習(xí)慣。

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關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù) ；仿真軟件； 數(shù)控教學(xué)

數(shù)控技術(shù)自問世以來，給世界各國制造業(yè)帶來了革命性的變化?，F(xiàn)在數(shù)控技術(shù)已成為制造業(yè)，特別是先進(jìn)制造業(yè)的核心，也是體現(xiàn)一個(gè)國家綜合國力水平的重要標(biāo)志。企業(yè)的制造能力、適應(yīng)市場能力和競爭能力都是建立在數(shù)控技術(shù)之上。隨著我國制造業(yè)的蓬勃發(fā)展，需要大量掌握現(xiàn)代化制造技術(shù)的人才，特別對一線數(shù)控技術(shù)工人的需求量非常大，這就要求中等職業(yè)學(xué)校培養(yǎng)具有高技能的技術(shù)人才。但許多中職學(xué)校由于條件的限制，只能傳授理論知識，而缺乏實(shí)踐，學(xué)生的實(shí)際操作能力欠缺。因此，探索出一種投入小、見效快的教學(xué)模式勢在必行。

一、數(shù)控教學(xué)中應(yīng)用數(shù)控仿真軟件在的優(yōu)點(diǎn)

要學(xué)好一門技術(shù)就要經(jīng)過大量的實(shí)習(xí)實(shí)踐，而數(shù)控技術(shù)更是一門實(shí)踐性強(qiáng)的課程，良好實(shí)習(xí)環(huán)境是數(shù)控教學(xué)必不可少的條件。而數(shù)控實(shí)習(xí)設(shè)備屬于的高科技產(chǎn)品，價(jià)格高，一臺數(shù)控車或數(shù)控銑至少在10萬左右，而一臺數(shù)控加工中心要30萬左右，多則達(dá)數(shù)百萬。一般中職學(xué)校購置數(shù)量不多的幾臺設(shè)備讓學(xué)生實(shí)習(xí)。從數(shù)量上和成本安全性上考慮，都不大適合學(xué)生的普及性教學(xué)和實(shí)訓(xùn)。如果數(shù)控機(jī)床的實(shí)訓(xùn)完全按照實(shí)操進(jìn)行，需購置大量設(shè)備來滿足學(xué)生實(shí)習(xí)，這樣投入大、消耗多、成本高，一般學(xué)校難以承受，而使用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)是解決此不足的主要途徑。它既能解決實(shí)訓(xùn)設(shè)備不足、學(xué)生實(shí)習(xí)時(shí)間少的問題，又能解決初學(xué)者由于對數(shù)控系統(tǒng)及操作面板不熟悉而造成安全問題，提高學(xué)生對數(shù)控系統(tǒng)操作及控制面板的熟悉度，讓學(xué)生大膽地通過仿真對所編程序進(jìn)行驗(yàn)證，使實(shí)習(xí)的安排達(dá)到多樣化，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和編程能力，使數(shù)控技術(shù)的教學(xué)投入少、見效快，是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用、安全可靠、功能多樣的教學(xué)輔助工具。

二、在數(shù)控教學(xué)中的應(yīng)用數(shù)控加工仿真軟件方法

在學(xué)習(xí)數(shù)控加工仿真軟件前，一般是學(xué)生完成了專業(yè)基礎(chǔ)理論教學(xué)（如機(jī)械基礎(chǔ)，機(jī)械制圖等）、專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)教學(xué)（如鉗工，普通車工等）的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，仿真教學(xué)的目的是充分利用現(xiàn)有的資源，訓(xùn)練學(xué)生實(shí)習(xí)操作的技能技巧。怎樣運(yùn)用好數(shù)控加工仿真系統(tǒng)，使其發(fā)揮最好效果，具體應(yīng)做如下幾點(diǎn)：

1.在數(shù)控教學(xué)初期

在教學(xué)初期，主要以理論教學(xué)為主，學(xué)習(xí)數(shù)控編程的理論知識（如指令格式、編程方法等問題），一般安排15課時(shí)左右。但同時(shí)在教學(xué)中應(yīng)穿插數(shù)控仿真系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，仿真系統(tǒng)主要解決軟件的安裝及基本的使用問題。可先用多媒體將數(shù)控仿真軟件對學(xué)生進(jìn)行集中訓(xùn)練，使學(xué)生對仿真軟件的使用有全面的了解，然后讓學(xué)生上機(jī)練習(xí)仿真軟件的使用。

2.教學(xué)中期

經(jīng)過初期的系統(tǒng)學(xué)習(xí)后，學(xué)生基本掌握了數(shù)控機(jī)床面板及數(shù)控仿真系統(tǒng)的操作方法，數(shù)控教學(xué)應(yīng)將理論與仿真有機(jī)結(jié)合起來，理論教學(xué)以編程方法和工藝為主，而仿真訓(xùn)練主要進(jìn)行程序的輸入、校驗(yàn)等練習(xí)，同時(shí)讓學(xué)生了解不同數(shù)控系統(tǒng)（如法那克、西門子、廣數(shù)、華中等）的操作方式，將理論與實(shí)踐結(jié)合起來。

3.教學(xué)后期

數(shù)控加工仿真軟件只是一種模擬教學(xué)軟件，是對加工過程的模擬，并非真實(shí)的加工過程，它不可能完全代替教學(xué)，尤其是數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)。在數(shù)控教學(xué)中，往往由于過分依賴仿真系統(tǒng)，而忽視了機(jī)床加工練習(xí)。因?yàn)榉抡嫦到y(tǒng)與實(shí)際機(jī)床有著本質(zhì)的區(qū)別，仿真系統(tǒng)無法替代學(xué)生在機(jī)床上加工時(shí)的真實(shí)感受，特別在切削用量的選擇方面。因此，教學(xué)后期要合理安排時(shí)間，將仿真訓(xùn)練與實(shí)際數(shù)控機(jī)床操作訓(xùn)練有機(jī)結(jié)合，盡量讓學(xué)生在機(jī)床上進(jìn)行零件的加工訓(xùn)練，而仿真系統(tǒng)此時(shí)只是對程序驗(yàn)證的工具，學(xué)生可先在仿真系統(tǒng)上將零件模擬加工出來，然后再上機(jī)床實(shí)際加工，這樣可以保證程序的正確性，減少在加工的過程中因程序問題而造成的安全事故。

總之，把數(shù)控仿真軟件用于數(shù)控教學(xué)中，將有利于改進(jìn)教學(xué)方法，提高教學(xué)水平。但同時(shí)要正確處理仿真與實(shí)際操作的關(guān)系，不能用仿真軟件完全代替數(shù)控實(shí)習(xí)，應(yīng)合理安排仿真與實(shí)際操作的時(shí)間。教育是高投入、高產(chǎn)出的行業(yè)，如何利用現(xiàn)有的資源和設(shè)備，以最少的成本，培養(yǎng)具有現(xiàn)代化數(shù)控技術(shù)應(yīng)用和開發(fā)能力的新型機(jī)電一體化人才，是我們職業(yè)教育探索的方向。

參考文獻(xiàn)：

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[2]勞動和保障部教材辦公室《數(shù)控加工工藝學(xué)》北京.中國勞動保障出版社. 2000年

篇7

數(shù)控技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的核心，世界各國制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力、適應(yīng)市場能力和競爭能力。隨著我國加入世貿(mào)組織，綜合國力進(jìn)一步增強(qiáng)，我國經(jīng)濟(jì)全面與國際接軌，并正在成為全球制造業(yè)中心，進(jìn)入了一個(gè)空前蓬勃發(fā)展的新時(shí)期，這必然對掌握現(xiàn)代化制造技術(shù)的人才、特別對一線數(shù)控技術(shù)工人形成了巨大的需求。

二、數(shù)控技術(shù)實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀

基于數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)的重要性，現(xiàn)在我國很多院校以及職業(yè)類學(xué)校都開設(shè)了數(shù)控技術(shù)課程。在學(xué)校，學(xué)生可以通過以下幾種途徑獲得數(shù)控技術(shù)能力。一是有合適的實(shí)習(xí)基地，但在目前國內(nèi)很難有這樣的基地，即使有，也只是集中在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，且數(shù)控系統(tǒng)單一；二是學(xué)校從有限的資金投資購買數(shù)控機(jī)床，加工中心等建設(shè)教學(xué)實(shí)踐環(huán)境。此類的數(shù)控設(shè)備價(jià)格昂貴，即使學(xué)校買回幾臺，無論在數(shù)量上，還是從成本、安全性上考慮，都不大合適學(xué)校的普及型教學(xué)和實(shí)踐。因此，如何提高和改善數(shù)控技術(shù)課程的教學(xué)環(huán)境，使學(xué)生能學(xué)有所練，學(xué)用結(jié)合，是數(shù)控技術(shù)教學(xué)工作面臨的一個(gè)非常的難題。

職業(yè)院校如何更快更好地培養(yǎng)出滿足市場需要，掌握數(shù)控機(jī)床編程、操作與維修等技能的人才，早已是數(shù)控教學(xué)工作者研究的課題。本文討論的是采用數(shù)控仿真軟件將數(shù)控教學(xué)與實(shí)際操作有機(jī)地結(jié)合起來，提高數(shù)控教學(xué)水平，培養(yǎng)高素質(zhì)的應(yīng)用型技術(shù)人才。

三、仿真軟件在數(shù)控技術(shù)專業(yè)教學(xué)中的優(yōu)勢

（1）減少高額的設(shè)備投入，解決實(shí)習(xí)設(shè)備與學(xué)生人數(shù)不成比例的問題

由于數(shù)控設(shè)備屬于集機(jī)電、通訊、傳感于一身的智能化產(chǎn)品，它具備“高速、高效、高精度”的加工特點(diǎn)，這就決定了其高額的成本。因此，數(shù)控專業(yè)的的實(shí)訓(xùn)教學(xué)若單單依靠購買數(shù)控機(jī)床則投入過大，若采用數(shù)控仿真進(jìn)行實(shí)習(xí)教學(xué)可以很好的解決這一難題。

（2）提供多種機(jī)床多種系統(tǒng)，解決設(shè)備型號單一，學(xué)生的知識面狹窄等問題

由于數(shù)控技術(shù)發(fā)展迅速，目前市場上的數(shù)控設(shè)備型號多樣，并且數(shù)控系統(tǒng)更新較快，對學(xué)校而言不可能將所有系統(tǒng)配齊。這就導(dǎo)致學(xué)生所學(xué)與工廠所用不符。而數(shù)控仿真系統(tǒng)則具備“一個(gè)軟件多種系統(tǒng)”的優(yōu)勢。如上海宇龍仿真軟件就擁有FANUC、PA、SIEMENS、華中數(shù)控、廣州數(shù)控、大森數(shù)控等多種數(shù)控系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對車、銑、加工中心等多種型號機(jī)床操作過程的仿真，彌補(bǔ)了實(shí)習(xí)設(shè)備型號單一，學(xué)生的知識面狹窄等問題。

（3）實(shí)現(xiàn)虛擬加工，減少實(shí)訓(xùn)費(fèi)用

數(shù)控仿真系統(tǒng)的核心是虛擬數(shù)控機(jī)床，它完全模擬零件的切削過程，能檢驗(yàn)指令正確與否，并用三維動畫實(shí)時(shí)模擬顯示程序路徑和工件圖形，從而真實(shí)的再現(xiàn)了零件的加工過程，并且在模擬加工過程中不會有機(jī)床、刀具、材料的損耗，極大的減小實(shí)訓(xùn)費(fèi)用。

（4）安全性高，便于初學(xué)者學(xué)習(xí)

由于數(shù)控加工仿真系統(tǒng)是一種虛擬加工技術(shù)，所以學(xué)生的錯(cuò)誤操作也不會損壞機(jī)床，更不會造成人身傷害，使學(xué)生可以拋開思想包袱大膽地、獨(dú)立地進(jìn)行練習(xí)。

（5）可對程序校驗(yàn)、模擬加工，減少占機(jī)調(diào)試時(shí)間，提高加工效率

在實(shí)際加工時(shí)，一般要反復(fù)檢查程序，并利用機(jī)床的圖形模擬校驗(yàn)功能來檢驗(yàn)程序的正確性，這就導(dǎo)致占機(jī)調(diào)試時(shí)間過長。并且圖形模擬也無法對刀具的干涉、運(yùn)動中與夾具的碰撞、工件上一些細(xì)小的結(jié)構(gòu)等進(jìn)行全面真實(shí)的反映。所以在加工之前，可以將程序輸入仿真軟件，先模擬加工，觀察零件的加工過程，并初步檢驗(yàn)零件的形狀尺寸，最后將正確的程序?qū)氲綌?shù)控機(jī)床中，既可節(jié)省時(shí)間提高加工效率，又保證了加工的安全性。

四、仿真軟件在數(shù)控技術(shù)專業(yè)教學(xué)中的不足及彌補(bǔ)措施

（1）仿真加工缺乏真實(shí)感.學(xué)生安全意識淡薄

實(shí)際加工中操作人員必須嚴(yán)格按照安全操作規(guī)程進(jìn)行加工，并要求其具備相應(yīng)的“聽辨能力”，能根據(jù)機(jī)床不同狀態(tài)下發(fā)出的聲音及時(shí)調(diào)整參數(shù)，減少機(jī)床發(fā)生故障和停機(jī)的概率。而在仿真中，便無法學(xué)習(xí)到真正的“聽辨能力”，并且一些嚴(yán)格的操作規(guī)程也無法得以實(shí)施。如加工過程中不要把頭和手隨意伸進(jìn)機(jī)床中、加工前關(guān)閉機(jī)床安全門等，這些環(huán)節(jié)在仿真時(shí)往往都可忽略不計(jì)，而對于在練習(xí)時(shí)出現(xiàn)的撞刀等現(xiàn)象也毫不在意。如果學(xué)生的不良習(xí)慣一旦養(yǎng)成，會在實(shí)際生產(chǎn)中造成重大損失。

（2）工藝參數(shù)設(shè)置隨意，無法保證產(chǎn)品質(zhì)量

利用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)進(jìn)行編程與操作練習(xí)時(shí)，往往容易忽視切削用量、刀具的選用，零件的裝夾等問題。同時(shí)仿真軟件也無法判斷工件的表面粗糙度、矯正尺寸精度等。如果學(xué)生在仿真時(shí)忽略了這些內(nèi)容，在實(shí)際機(jī)床上加工時(shí)也會不自覺的忽略這些對數(shù)控加工十分重要的部分，從而導(dǎo)致加工的工件無法達(dá)到尺寸精度要求，更有甚者發(fā)生碰撞等事故。

（3）仿真加工與實(shí)際機(jī)床有一定差異，易使學(xué)生產(chǎn)生錯(cuò)覺，影響教學(xué)質(zhì)量

由于虛擬加工技術(shù)起步較晚，現(xiàn)在的仿真軟件與實(shí)際機(jī)床還存在一定差異。如利用車刀在數(shù)控仿真系統(tǒng)上加工工件時(shí)，只要背吃刀量不大于刀刃長度就可以直接切削。而在實(shí)際數(shù)控機(jī)床上加工，則會因?yàn)槭艿綑C(jī)床、刀具和材科等性能的影響，不可能選取太大背吃刀量。再如切斷刀在實(shí)際加工中只能用來切槽或者切斷加工。而在仿真系統(tǒng)中即使用來車削外圓也不會有錯(cuò)誤提示。又如實(shí)際加工中，G00無法完成工件的切削加工，而在仿真時(shí)即使錯(cuò)誤的使用G00切削工件，照樣可以完成切削而不會報(bào)警。

五、結(jié)束語

因此，數(shù)控仿真軟件在數(shù)控技術(shù)專業(yè)教學(xué)中的合理應(yīng)用，既可以提高數(shù)控人才的培養(yǎng)質(zhì)量和效率，還可以緩解學(xué)校的經(jīng)濟(jì)壓力，但其缺點(diǎn)也不容忽視。只有在教學(xué)中將仿真訓(xùn)練與實(shí)踐操作訓(xùn)練有機(jī)結(jié)合，擺正仿真軟件在整個(gè)專業(yè)教學(xué)中的位置，才能充分地發(fā)揮其作用，才能真正為教學(xué)服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳波，伊延吉.仿真軟件在數(shù)控教學(xué)中的應(yīng)用淺析[J].科技信息，2010（19）

[2]田吉花.數(shù)控技術(shù)人才的需求狀況分析[J].遼寧高職學(xué)報(bào)，2008（7）

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關(guān)鍵詞：UG軟件 數(shù)控加工 仿真分析 三維數(shù)控

中圖分類號：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）06（c）-0072-02

數(shù)控技術(shù)是一種基于電腦程序控制機(jī)器對機(jī)械零件進(jìn)行加工的過程，與傳統(tǒng)機(jī)床相比，數(shù)控加工具有加工精度高、可加工復(fù)雜、不規(guī)則零件、效率高、可實(shí)現(xiàn)多軸同時(shí)加工等多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)過多年發(fā)展，目前在零件加工領(lǐng)域中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。五軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床有高效率、高精度的特點(diǎn)，其出現(xiàn)適應(yīng)了現(xiàn)代加工的要求。但加工過程中可出現(xiàn)碰撞、過切等，影響到零件加工質(zhì)量。UG是綜合CAD/CAE/CAM為一體的參數(shù)化軟件，運(yùn)用UG對五軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床加工過程進(jìn)行模擬仿真分析，能夠更好地檢驗(yàn)數(shù)控機(jī)床操作的正確性，保證數(shù)控程序的可行性，滿足零件加工的要求。

1 虛擬數(shù)控機(jī)床仿真

數(shù)控機(jī)床加工過程中，為保證數(shù)控編程的正確性，需對程序進(jìn)行檢驗(yàn)。傳統(tǒng)的零件程序檢驗(yàn)主要是采用“空運(yùn)行”或“試切”的方法，但前者只能粗略地估計(jì)機(jī)床運(yùn)動的正確性，后者雖較為精確，但需要耗費(fèi)材料和時(shí)間，成本較高，效率低，還存在一定的安全隱患。

虛擬數(shù)控機(jī)床是以仿真技術(shù)為基礎(chǔ)隨著虛擬制造業(yè)的發(fā)展而發(fā)展起來，利用虛擬數(shù)控機(jī)床可實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)全過程的模擬仿真分析，通過虛擬環(huán)境下的數(shù)控機(jī)床加工全過程仿真分析，能夠較為精確地對零件程序進(jìn)行檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)其中的錯(cuò)誤，有效地避免現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中存在的刀具干涉、碰撞及過切、欠切等問題，提高數(shù)控加工的質(zhì)量，且仿真分析過程中不需要使用真實(shí)的材料，速度更快、效率更高、成本更低，有利于實(shí)現(xiàn)制造系統(tǒng)的集成[1]。UG是當(dāng)前較為流行的三維模具設(shè)計(jì)軟件，在虛擬數(shù)控仿真分析中，CAD/CAM軟件只能對道具路徑進(jìn)行仿真，而運(yùn)用UG，可將三維設(shè)計(jì)與數(shù)控仿真加工結(jié)合在一起，彌補(bǔ)CAD/CAM的不足，更好地對零件程度進(jìn)行檢驗(yàn)。

2 UG在數(shù)控仿真中的應(yīng)用

利用UG進(jìn)行數(shù)控仿真分析的過程主要包括基于UG的數(shù)控編程和基于UG的數(shù)控加工過程。在UG系統(tǒng)中，CAM BASE是所有加工制造模塊的基本框架，其有著強(qiáng)大的刀具軌跡生成方法，基于UG的數(shù)控編程過程主要包括設(shè)置CAM環(huán)境、選擇道具、建立父節(jié)點(diǎn)、創(chuàng)建操作、生成和檢驗(yàn)刀軌等過程。

設(shè)置加工環(huán)境是UG數(shù)控仿真中創(chuàng)建操作的基礎(chǔ)，啟動UG/CAM模塊后，在“Machining Enviroment”對話框中制定加工環(huán)境，通過選擇相應(yīng)的配置（cam general）確定設(shè)置的類型和操作的類型，再選擇相應(yīng)的設(shè)置（mill multi-axis），完成CAM環(huán)境的設(shè)置。

在設(shè)置好的CAM環(huán)境中，選擇“operation Navigator”，切換到Machine Tool視圖，根據(jù)數(shù)控加工工藝的實(shí)際需求，從UG刀庫中調(diào)出相應(yīng)的刀具；

父節(jié)點(diǎn)組的創(chuàng)建包括創(chuàng)建幾何體、設(shè)置加工坐標(biāo)體系和安全平面、選擇加工及參數(shù)配置等，數(shù)控加工中幾何模型一般包括零件、毛坯、夾具，構(gòu)成兩個(gè)包含了引用零件信息的裝配主模型。主模型只可讀，不能進(jìn)行修改，其作用主要是對零件設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行保護(hù)，編程人員可通過對裝配文件的修改對幾何模型進(jìn)行裝配；完成幾何體的建立后，進(jìn)入Geometry視圖，選擇“MCS”打開“MILLORIENT”，對加工坐標(biāo)系原點(diǎn)和安全平面的位置進(jìn)行設(shè)置；在切換到Method視圖，選擇數(shù)控加工的所需的加工方法，如精加工、粗加工等，在激活的設(shè)置窗口中，對加工余量、內(nèi)外公差等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。

操作的創(chuàng)建主要包括設(shè)置操作類型和設(shè)置切削參數(shù)兩個(gè)內(nèi)容，主要是根據(jù)實(shí)際需求，設(shè)置父幾何體、刀具及加工過程中的相關(guān)參數(shù)。根據(jù)創(chuàng)建的操作，UG可生成刀軌，并采用圖形化的方式顯示刀軌。數(shù)控編程人員可采用靜態(tài)材料去除、動態(tài)材料去除或高級重放等方法對刀軌進(jìn)行檢查；通過調(diào)用UG/Post模塊，可生產(chǎn)相應(yīng)的NC代碼，完成機(jī)床系統(tǒng)的后處理。

由于數(shù)控機(jī)床中加工的零件結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，生產(chǎn)過程中影響因素多，編程所設(shè)計(jì)的程序與實(shí)際加工情況可能存在一定的偏差，為保證的編程的正確性，還需進(jìn)行加工過程仿真。首先根據(jù)機(jī)床的機(jī)構(gòu)尺寸，建立機(jī)床幾何模型；再利用Machine Tool Builder，通過設(shè)置機(jī)床零點(diǎn)、運(yùn)動軸位置、范圍、方向等，建立機(jī)床運(yùn)動模型。利用后處理模塊生成機(jī)床驅(qū)動文件后，啟動UG集成仿真功能，對程序進(jìn)行仿真分析，根據(jù)仿真分析結(jié)果修改NC代碼中的錯(cuò)誤之處，經(jīng)過反復(fù)仿真分析和修正，最終生成正確的NC代碼。

3 基于UG的三維數(shù)控仿真系統(tǒng)

3.1 創(chuàng)建三維仿真系統(tǒng)的步驟

3.1.1 仿真系統(tǒng)工作流程

三維仿真環(huán)境是基于計(jì)算機(jī)虛擬系統(tǒng)中，以不消耗能源和資源真實(shí)加工系統(tǒng)的映射，虛擬環(huán)境的操作應(yīng)于實(shí)際加工系統(tǒng)所具備的功能相互一致。五坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床建立的仿真系統(tǒng)具體流程如圖1。五坐標(biāo)聯(lián)動機(jī)床進(jìn)行加工的零件極為廣泛，可以綜合考慮工件、道具等物品的外形、參數(shù)的變化，通過裝配的形式把制作的CAD模型加入仿真系統(tǒng)內(nèi)，從而提升仿真系統(tǒng)的靈活性。用戶依照實(shí)際加工操作基于UG環(huán)境下創(chuàng)建刀具、工件等模型，進(jìn)一步方便對這些模型的尺寸進(jìn)行修改，在仿真系統(tǒng)的操作直視下，用戶只要挑選最佳的部件和位置，就能把工件、夾具等模型裝配至仿真系統(tǒng)的模板文件內(nèi)。

3.1.2 初始化仿真環(huán)境

建立合理的仿真模型之后，應(yīng)對UG環(huán)境展開初始化操作，隨之進(jìn)入運(yùn)動分析模塊。為了方便在仿真系統(tǒng)內(nèi)合理控制機(jī)床的各個(gè)運(yùn)動部件，在開展仿真操作前要對機(jī)床模型中的幾何體實(shí)施遍歷，隨后獲得相關(guān)幾何體的指針。

3.1.3 解釋NC代碼語義

基于NC代碼對整個(gè)機(jī)床加工環(huán)節(jié)進(jìn)行仿真操作，必須準(zhǔn)確解釋機(jī)床NC代表代表的抑郁，把代碼指令進(jìn)行轉(zhuǎn)化，從而得到機(jī)場不同軸的運(yùn)動。機(jī)床NC代碼是由大量繁亂的機(jī)床運(yùn)動指令組成，每次讀取的代碼都必須進(jìn)行語義解釋，從而把NC代碼內(nèi)有用的控制命令和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為機(jī)床各個(gè)軸的位移。

3.1.4 基于三維造型仿真加工過程

使用三維實(shí)體造型的辦法，能在仿真環(huán)境內(nèi)更改不同的視角并無需重新進(jìn)行計(jì)算，準(zhǔn)確表示刀具與工件之間的幾何關(guān)系和位置。把NC代碼予以轉(zhuǎn)化成各個(gè)軸的位移，并對其運(yùn)動情況實(shí)施仿真操作。在三維造型中把動畫一幀幀的展示出來，并保存到UG后臺數(shù)據(jù)庫內(nèi)。經(jīng)過存儲的仿真動畫能夠反復(fù)回放，可以根據(jù)各行的NC代碼依次顯示，實(shí)際顯示時(shí)可以進(jìn)行放大、縮小及變換視角等操作?；谌S造型對整個(gè)加工環(huán)節(jié)進(jìn)行仿真操作，能夠準(zhǔn)確展現(xiàn)出空間內(nèi)實(shí)體之間的位置關(guān)系，三維效果非常好。

3.1.5 干涉檢查仿真過程

對仿真過程進(jìn)行干涉和檢查操作，主要是對加工操作中刀具、夾具、刀柄與工件之間進(jìn)行干涉。因整個(gè)仿真過程采用三維實(shí)體造型的模式，因此干涉檢查就是對機(jī)床模型運(yùn)動時(shí)是否相交進(jìn)行判斷。采用模型的幾何體指針，對加工環(huán)節(jié)內(nèi)可能出現(xiàn)的干涉部件其位置關(guān)系展開檢查計(jì)算。如果運(yùn)動部件遭到干涉，創(chuàng)建干涉產(chǎn)生的實(shí)體，并通過UG系統(tǒng)獲取干涉部位的深度、體積等相關(guān)信息，并輸出形成干涉效果的NC代碼，為合理修改刀具軌跡提供可靠依據(jù)。

3.2 五坐標(biāo)機(jī)床仿真系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

文中以五坐標(biāo)聯(lián)動機(jī)床為研究對象，為該機(jī)床建立仿真模型，同時(shí)為三元葉輪的銑削加工環(huán)節(jié)實(shí)施仿真操作。整體式三元葉輪形狀非常復(fù)雜，具有大量的約束條件，因此加工難度較大，這是五軸數(shù)控加工操作中獨(dú)具代表性的零件。根據(jù)數(shù)控機(jī)床具體的傳動尺寸，基于UG環(huán)境創(chuàng)建仿真模型，對機(jī)床各個(gè)軸的運(yùn)動方向及副作性質(zhì)進(jìn)行設(shè)定，同時(shí)把建立的模型存儲為模板文件。五坐標(biāo)聯(lián)動機(jī)床的運(yùn)動軸是由2個(gè)轉(zhuǎn)動軸，和三個(gè)移動軸組合而成。根據(jù)實(shí)際機(jī)床部件的具體尺寸，使用UG/Modeling模塊為機(jī)床部件創(chuàng)建各自的實(shí)體模型，隨后使用UG/Assemblies模塊把不同部件進(jìn)行裝配操作，從而形成完整的實(shí)體模型。在UG/Motion運(yùn)動分析模塊挑選工作臺等機(jī)床部件定義成連桿，移動副由機(jī)床的X、Y、Z軸定義，B、C軸表示轉(zhuǎn)動副，根據(jù)設(shè)定的機(jī)床傳動軸運(yùn)動方向進(jìn)行操作，同時(shí)設(shè)定運(yùn)動副其驅(qū)動方式是Articulation。

對仿真完成的機(jī)床模型進(jìn)行保存，就能加載各類工件、刀具及夾具，如此采用同個(gè)機(jī)床對各類工件進(jìn)行加工時(shí)，不需要反復(fù)創(chuàng)建仿真模型。通過UF_UI_FILENAME函數(shù)彈出的對話框，挑選應(yīng)該裝配的部件，同時(shí)輸入待裝部件的位置，采用UF_ASSEM_assembly函數(shù)對部件進(jìn)行裝配，并把部件實(shí)體指針設(shè)置為運(yùn)動副。若裝配部件有必須隱藏的地方，可通過UG中Blank命令對其進(jìn)行隱藏操作。

4 結(jié)語

隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，零件的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，對加工精度的要求也更高?；谟?jì)算機(jī)控制技術(shù)的數(shù)控加工機(jī)床較好地滿足了現(xiàn)代加工業(yè)的需求。但由于零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變，且實(shí)際加工環(huán)境較為復(fù)雜，為保證零件程序的正確性，需對零件程序進(jìn)行檢驗(yàn)?；赨G建立的數(shù)控加工仿真模型，可以對整個(gè)加工過程機(jī)床干涉、碰撞等情況進(jìn)行檢查，為合理修改刀位提供有效依據(jù)，提升整個(gè)數(shù)據(jù)加工的工作效率，具有優(yōu)良的實(shí)用性。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳常標(biāo)，王保民，孫柯，等.基于UG和VERICUT數(shù)控加工與仿真研究[J].機(jī)械工程師，2014（11）：174-176.

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關(guān)鍵詞 數(shù)控加工模擬仿真 數(shù)控加工技術(shù) 中職

中圖分類號：G718.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1002-7661（2013）12-0018-02

數(shù)控專業(yè)學(xué)生面臨理論聯(lián)系實(shí)際的問題，如果學(xué)生能掌握數(shù)控仿真模擬軟件的使用方法，就可以獨(dú)立練習(xí)編程、操作機(jī)床進(jìn)行切削。通過對南京斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件在教學(xué)中的長期應(yīng)用，我發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的機(jī)床操作培訓(xùn)方法效率低、教師工作量大、費(fèi)用高，在此給老師和學(xué)生推薦一款更適合教學(xué)的數(shù)控仿真軟件，為數(shù)控專業(yè)的學(xué)生操作初期進(jìn)行仿真練習(xí)提供方便。

一、數(shù)控加工仿真系統(tǒng)

隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，利用計(jì)算機(jī)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)進(jìn)行學(xué)習(xí)和培訓(xùn)，不僅可以迅速提高被培訓(xùn)人員的理論、操作水平，而且非常安全，可靠性好，培訓(xùn)費(fèi)用低。目前在國內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)了各種數(shù)控加工仿真教學(xué)系統(tǒng)，如上海宇龍、北京斐克、南京宇航、廣州超軟、南京斯沃等不同的數(shù)控加工仿真軟件。上述這些教學(xué)系統(tǒng)既能單機(jī)系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，又能實(shí)現(xiàn)在線運(yùn)行。其培訓(xùn)設(shè)施只需一臺計(jì)算機(jī)，數(shù)控機(jī)床模擬操作在顯示屏顯示的仿真面板上進(jìn)行，而零件切削過程由機(jī)床模擬通過三維動畫演示。實(shí)踐證明采取這種方法能進(jìn)一步提高操作者的實(shí)際操作技能。

二、數(shù)控加工仿真系統(tǒng)構(gòu)建

虛擬數(shù)控初床一般是通過以下的構(gòu)建平臺來實(shí)現(xiàn)上述功能：

1.NC解釋平臺。NC解釋平臺包括NC解釋器和NC驗(yàn)證器。任務(wù)分配數(shù)據(jù)庫從任務(wù)調(diào)度中接受數(shù)控代碼并將其翻譯為虛擬機(jī)床的部件、刀具等運(yùn)動的信息，并將其通過計(jì)算模塊來模擬機(jī)床的響應(yīng)，NC解釋器能夠被自由地配置，從而能夠模擬任何一種數(shù)控機(jī)床的CNC控制器。

2.NC驗(yàn)證器。能夠驗(yàn)證NC代碼的語法是否正確。

3.刀具庫。刀具庫應(yīng)包括一臺數(shù)控機(jī)床所需要的所有刀具，并能自由配置刀具庫中的刀具號，從而能模擬多種數(shù)控機(jī)床的換刀形式及切削加工的要求。

4.仿真平臺。仿真平臺包括刀具軌跡仿真、切削力仿真、加工精度仿真、三維動畫仿真、加工工時(shí)統(tǒng)計(jì)分析。仿真平臺是虛擬數(shù)控機(jī)床的核心技術(shù)，操作者可以在虛擬的環(huán)境中進(jìn)行機(jī)床運(yùn)動和切削過程等的仿真，從中獲得相關(guān)的加工數(shù)據(jù)。如進(jìn)給軸的位移、換刀狀態(tài)、主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量、切削時(shí)間，通過加工過程的仿真，了解機(jī)床的操作，驗(yàn)證NC代碼的正確性。

5.計(jì)算平臺。計(jì)算平臺用來完成虛擬數(shù)控機(jī)床中各種計(jì)算，如根據(jù)NC代碼計(jì)算力旺琴件新的幾何形狀，根據(jù)刀具的材料、運(yùn)行時(shí)間、琴件的材料性質(zhì)和網(wǎng)滑介質(zhì)的性質(zhì)計(jì)算刀具補(bǔ)償。這些計(jì)算結(jié)果是虛擬數(shù)控機(jī)床在應(yīng)用于虛擬制造過程中加工方案評價(jià)以及可制造性分析所必須的。

6.操作運(yùn)行平臺和監(jiān)控平臺。在虛擬環(huán)境中完全實(shí)現(xiàn)真實(shí)機(jī)床上的監(jiān)控硬件和軟件控制簡易機(jī)床來增加虛擬數(shù)控機(jī)床的真實(shí)感，并且可以進(jìn)行典型零件的實(shí)驗(yàn)加工，讓初學(xué)者有種身臨其境的感覺。尤其是為初學(xué)數(shù)控編程者實(shí)際調(diào)試加工，節(jié)約了大量的材料和能源。

三、數(shù)控仿真系統(tǒng)功能及在教學(xué)中的應(yīng)用

1.界面友好、新穎，畫面視覺上呈淡藍(lán)色，三維立體感較強(qiáng)，CRT顯示面板、操控功能面板可隨鼠標(biāo)做拖動，隨時(shí)進(jìn)行隱藏、顯示移動，機(jī)床操作界面也可實(shí)現(xiàn)全屏幕及縮放。值得一提的是系統(tǒng)上集成了各種數(shù)控機(jī)床制造廠商的操控面板。

2.數(shù)控仿真系統(tǒng)的刀庫有自定義功能，可以自己定義刀桿長度，刀片厚度，刀片類型，甚至刀片邊長。在參數(shù)設(shè)置里增加了刀架的前、后位變化，刀位數(shù)也可選四工位、八工位。

3.對刀與建立工件坐標(biāo)系的易操作性和準(zhǔn)確性是軟件的一個(gè)重要功能。使用表明，數(shù)控仿真系統(tǒng)的失誤率是最低的，幾乎達(dá)到100%，這里需要說明的是，軟件只要鼠標(biāo)移動到切削層，數(shù)值就自動顯示出來。軟件還有一個(gè)對刀的快捷方法，就是點(diǎn)擊“功能”，點(diǎn)擊一下“快速對刀”按鍵，當(dāng)前刀具即可快速移動到工件的大徑或中心，各種刀具均可使用此功能，十分方便。

4.數(shù)控仿真系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)功能：（1）用戶管理。通過服務(wù)器注冊用戶名和密碼，學(xué)生可以在局域網(wǎng)內(nèi)任何一臺PC登陸數(shù)控仿真系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)版，達(dá)到統(tǒng)一管理與監(jiān)控。（2）習(xí)題管理。服務(wù)器可以增加、編輯習(xí)題。教師發(fā)送習(xí)題圖片，學(xué)生答題，互發(fā)解答，方便與學(xué)生的交流。（3）網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控。可根據(jù)注冊信息，記錄學(xué)生操作過程，服務(wù)器遠(yuǎn)程控制和查詢學(xué)生的登陸和退出以及加工操作，同時(shí)教師可以對多個(gè)屏幕廣泛傳授教學(xué)。（4）考試考務(wù)系統(tǒng)。包括題庫管理，試卷管理，考試過程管理，數(shù)據(jù)管理，準(zhǔn)考證管理，考試成績管理以及試卷自動評分技術(shù)，這些問題可以輕松解決，從而避免編程時(shí)人為出錯(cuò)或工藝不合理造成工件報(bào)廢。

從我校引入數(shù)控仿真系統(tǒng)效果看，數(shù)控仿真軟件在整體上有軟件界面細(xì)膩，三維造型做得形象、新穎的優(yōu)勢。無論是程序調(diào)用、操作、對刀、運(yùn)行都很貼近實(shí)際機(jī)床功能，仿真范圍也比較寬泛。學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)控編程理論時(shí)，課堂的教學(xué)變得更加生動、更加具體，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)效果明顯得到提高。同時(shí)該系統(tǒng)還可以減輕老師的工作強(qiáng)度，減少工件材料和能源的消耗，節(jié)約了實(shí)踐環(huán)節(jié)培訓(xùn)成本，效果十分顯著，成為數(shù)控教學(xué)中一種不可替代的重要手段。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃筱調(diào)，趙松年.機(jī)電一體化技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994.

篇10

【關(guān)鍵詞】教學(xué)系統(tǒng)；WEB；數(shù)控機(jī)床

1.前言

數(shù)控技術(shù)是制造業(yè)實(shí)現(xiàn)自動化、高效集成生產(chǎn)的基礎(chǔ)，也是提高勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品研制周期的重要手段；制造裝備的大規(guī)模數(shù)控化，使企業(yè)急需一大批數(shù)控編程、數(shù)控設(shè)備操作以及維修人員，而傳統(tǒng)的機(jī)床培訓(xùn)設(shè)備存在集成度低、培訓(xùn)效率低等問題，已經(jīng)不能滿足不斷增長的數(shù)控培訓(xùn)需求，網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)應(yīng)運(yùn)而生。

2.國內(nèi)外數(shù)控加工仿真的研究現(xiàn)狀

國際上關(guān)于數(shù)控加工仿真的研究是從七十年代開始的，其目標(biāo)都是試圖將數(shù)控加工過程以圖形方式直觀形象地表現(xiàn)出來，從而檢查加工程序中的錯(cuò)誤，即所謂的圖形仿真驗(yàn)證。

早期多數(shù)CAD/CAM采用了一種比較簡單的方法，即用線框圖來實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工仿真和驗(yàn)證。在實(shí)際驗(yàn)證時(shí)，刀具軌跡通過顯示刀位點(diǎn)之間的矢量來進(jìn)行模擬，刀具的線框圖也能顯示出來，再加上所加工的線框顯示，刀具所加工的部位和加工方式都可以比較清楚地反映出來。但是，一旦零件比較復(fù)雜，表示零件和刀具軌跡的線框圖就會互相重疊，難以辨認(rèn)工件的實(shí)際形狀和刀具的加工軌跡。使得檢查工作變得十分困難，甚至完全不可能[1]。

正因?yàn)檫@樣，后來的研究大多采用實(shí)體模型表示法。實(shí)體造型中最常用的方法有：邊界表示法（B-Rep）、體素構(gòu)造法（CSG）、混合建模法（Hybrid Model）和空間單元表示法[2]。

在實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工仿真的方法中，最基本的就是應(yīng)用實(shí)體造型中的布爾運(yùn)算。這一技術(shù)的實(shí)質(zhì)是通過執(zhí)行工件模型與代表刀具運(yùn)動的掃描體序列模型之間的直接（物空間）布爾差操作來完成仿真加工過程[3]。這種方法最大的缺點(diǎn)是它的計(jì)算量過于復(fù)雜，幾乎不能投入實(shí)際應(yīng)用。

因此許多人開始使用離散實(shí)體模型的方法來改進(jìn)仿真執(zhí)行的速度。又根據(jù)離散方法的不同，產(chǎn)生了物空間布爾運(yùn)算（Object Space Boolean Operations）和象空間布爾運(yùn)算（Image Space Boolean Operations）兩種布爾操作手段。

但是，這種方法的運(yùn)算量還是相當(dāng)大的，依然不能保證實(shí)時(shí)的仿真效果。通過將實(shí)體離散在象空間進(jìn)行布爾操作，可以比較明顯的改進(jìn)NC仿真的效率。該方法使用z-buffer消隱思想，將實(shí)體按象空間的像素離散為z-buffer結(jié)構(gòu)。這樣計(jì)算被簡化為視線與代表實(shí)體的圖像空間的表面的求交。沿著每一條視線，布爾運(yùn)算可以在一維空間進(jìn)行。所以具有比較快的運(yùn)算速度。

數(shù)控仿真軟件主要分成兩種，一種是集成到CAD/CAM軟件中的，如國外的Pro-E、Ideas、Mastercam等軟件和國內(nèi)的北航海爾軟件公司的CAXA、天津大學(xué)[4]的“回轉(zhuǎn)體零件的CAD＼CAM系統(tǒng)”等都集成了加工軌跡仿真的功能；另外一種是獨(dú)立的數(shù)控加工仿真軟件，如華中理工大學(xué)數(shù)控技術(shù)研究所[5]的“NC銑削加工切削過程仿真系統(tǒng)”；哈爾濱工業(yè)大學(xué)[6]的“基于微機(jī)的三軸數(shù)控銑削仿真系統(tǒng)”等。這些軟件借助于強(qiáng)大的三維造型功能，采用實(shí)體造型的方法實(shí)現(xiàn)了數(shù)控加工過程的仿真。

總體來講，以上仿真軟件的共同特點(diǎn)是專業(yè)技術(shù)性強(qiáng)，集成化程度高，集CAD/CAM于一體，但價(jià)格昂貴；雖然融合了刀具軌跡的三維、二維仿真技術(shù)，但并不適用于數(shù)控編程和機(jī)床操作人員的培訓(xùn)。

3.數(shù)控教育與培訓(xùn)的發(fā)展現(xiàn)狀

目前，數(shù)控技術(shù)人才來自兩種渠道，其一是由高等院校、中職學(xué)校的數(shù)控專業(yè)培養(yǎng)具有一定學(xué)歷的人才；其二是社會上有關(guān)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)及院校開辦的各種中短期的數(shù)控培訓(xùn)班培訓(xùn)的人才。然而，雖然我國各高校、高職、中職加大了培養(yǎng)數(shù)控人才的力度，但始終不能滿足我國數(shù)控人才的需求，主要原因如下：

（1）我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，逐步成為世界制造中心

進(jìn)入新的世紀(jì)以后，隨著我國綜合國力的進(jìn)一步增強(qiáng)，我國經(jīng)濟(jì)全面與國際接軌，并正在成為全球制造業(yè)的中心，這必然對掌握現(xiàn)代信息化制造技術(shù)的技術(shù)人才、特別是對大量的一線技術(shù)工人形成了巨大的需求。

（2）教學(xué)體系結(jié)構(gòu)不能滿足數(shù)控用人單位的需求

很多學(xué)校把實(shí)訓(xùn)重點(diǎn)放在數(shù)控機(jī)床操作方面。事實(shí)上，數(shù)控機(jī)床是一種先進(jìn)的自動化設(shè)備，其操作非常簡單。用人單位真正需要的人才應(yīng)該具備精通數(shù)控加工工藝（如工藝路線選擇、刀具選擇、切削用量設(shè)置等）、模具設(shè)計(jì)、CAD/CAM與數(shù)控自動編程、數(shù)控機(jī)床機(jī)電設(shè)計(jì)與聯(lián)調(diào)技術(shù)、數(shù)控機(jī)床的維護(hù)、維修技術(shù)等工程素質(zhì)。

（3）數(shù)控教材更新緩慢，數(shù)控師資力量有待進(jìn)一步提高

目前，可供數(shù)控系統(tǒng)原理、數(shù)控機(jī)床機(jī)電控制技術(shù)、數(shù)控機(jī)床故障診斷與維護(hù)和數(shù)控人才實(shí)訓(xùn)等課程選用的教材還有限。而且，許多現(xiàn)有數(shù)控教材內(nèi)容比較陳舊，結(jié)構(gòu)上也存在一定的缺陷，根本不適合用于培訓(xùn)企業(yè)急需的高水平實(shí)用人才?，F(xiàn)在各學(xué)校的數(shù)控教師主要是從事各高校機(jī)械或機(jī)電專業(yè)畢業(yè)的本科生或碩士研究生。這些教師具有一定的基本理論知識，但數(shù)控實(shí)踐能力欠缺。

（4）數(shù)控實(shí)訓(xùn)設(shè)備的數(shù)量不足，設(shè)備種類少

受數(shù)控人才需求增長的拉動，各職業(yè)院校均建有不同規(guī)模的數(shù)控培訓(xùn)基地。各院校為了與企業(yè)盡可能保持一致，以達(dá)到培訓(xùn)效果，在培訓(xùn)硬件選型方面逐步趨向全部采用工業(yè)用數(shù)控機(jī)床和加工中心，而且培訓(xùn)基地往往以加工設(shè)備配備進(jìn)口數(shù)控系統(tǒng)為主，由于數(shù)控設(shè)備昂貴，學(xué)校購置數(shù)量有限，沒有實(shí)踐體驗(yàn)很難獲得良好的教學(xué)效果。因此，對于數(shù)控培訓(xùn)我們要用專門的數(shù)控培訓(xùn)設(shè)備。這樣既可以減少經(jīng)費(fèi)開支又能夠?qū)崿F(xiàn)對學(xué)員數(shù)控機(jī)床操作和維護(hù)能力的培養(yǎng)。