高級(jí)職業(yè)教育評(píng)職范文VNUC仿真軟件教學(xué)研究

　　摘要：以VNUC仿真軟件數(shù)控教學(xué)為研究主題，介紹了VNUC仿真軟件及其功能特點(diǎn)，分析了數(shù)控仿真軟件在數(shù)控教學(xué)中的優(yōu)缺點(diǎn)，通過(guò)教學(xué)實(shí)踐證明，VNUC仿真軟件的應(yīng)用不僅彌補(bǔ)了設(shè)備的不足，而且調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高了教學(xué)質(zhì)量。

　　關(guān)鍵詞：數(shù)控教學(xué),VNUC,仿真加工

　　隨著“三本”院校加強(qiáng)對(duì)于學(xué)生動(dòng)手能力的要求，以及數(shù)控加工在機(jī)械制造業(yè)中的廣泛應(yīng)用，對(duì)數(shù)控相關(guān)技術(shù)人員的需求日益增加，數(shù)控操作者的大量培訓(xùn)便成為迫切的問(wèn)題。在傳統(tǒng)的操作培訓(xùn)中，數(shù)控編程和操作的有效培訓(xùn)必須在實(shí)際機(jī)床上進(jìn)行，這既占用了設(shè)備加工時(shí)間，又具有風(fēng)險(xiǎn)，培訓(xùn)中的誤操作經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致昂貴設(shè)備的損壞[1]。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，尤其是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和理念的發(fā)展，產(chǎn)生了可以模擬實(shí)際設(shè)備加工環(huán)境及其工作狀態(tài)的計(jì)算機(jī)仿真軟件。它用計(jì)算機(jī)仿真軟件進(jìn)行培訓(xùn)，不僅可迅速提高操作者的素質(zhì)，而且安全可靠、費(fèi)用低。

　　數(shù)控機(jī)床仿真加工是數(shù)控技術(shù)課程的輔助教學(xué)手段，能充分利用現(xiàn)有資源節(jié)省時(shí)間降低風(fēng)險(xiǎn)，最大限度為學(xué)生提供動(dòng)手實(shí)踐機(jī)會(huì)，將課本上所學(xué)數(shù)控加工知識(shí)通過(guò)仿真加工模擬完成。數(shù)控仿真通過(guò)不同類型典型零件的模擬加工彌補(bǔ)實(shí)踐操作中的種種不足，從而刺激學(xué)生的感官認(rèn)識(shí)，提高他們學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，快速提高學(xué)生的理論和實(shí)際水平。因此VNUC數(shù)控仿真軟件在數(shù)控教學(xué)中發(fā)揮著重要的作用。

　　結(jié)合我校數(shù)控技術(shù)這門課程來(lái)說(shuō)，由于學(xué)生基礎(chǔ)差，學(xué)習(xí)被動(dòng)無(wú)興趣等，要在這樣的條件下要培養(yǎng)一個(gè)合格的數(shù)控技術(shù)人才談何容易，這就要求探索出一套適合當(dāng)前現(xiàn)狀的教學(xué)方法。通過(guò)一段時(shí)間的數(shù)控教學(xué)，發(fā)現(xiàn)數(shù)控仿真軟件能在其中顯示出橋梁作用，能使理論和實(shí)踐有效的銜接，打破了傳統(tǒng)的數(shù)控教學(xué)模式，增加了學(xué)生動(dòng)手的機(jī)會(huì)，提高了操作的熟練程度。因此，把數(shù)控仿真軟件用于教學(xué)，是解決這一問(wèn)題的有效途徑[2]。

　　1 VNUC數(shù)控仿真軟件的簡(jiǎn)介

　　在數(shù)控加工過(guò)程中，為了檢查數(shù)控程序的正確性，傳統(tǒng)上采用試切的方法進(jìn)行檢驗(yàn)，但這種方法費(fèi)工費(fèi)料，代價(jià)昂貴，使生產(chǎn)成本上升，增加了產(chǎn)品加工時(shí)間和生產(chǎn)周期。后來(lái)又采用軌跡顯示法，即用計(jì)算機(jī)控制鉛筆繪圖器，以筆代替刀具，以紙代替毛坯來(lái)仿真刀具運(yùn)動(dòng)軌跡的二維圖形。這種方法可以顯示二軸加工軌跡，也可以檢查一些大的錯(cuò)誤，但其運(yùn)動(dòng)僅限于平面，局限性很大。對(duì)于工件的三維和多維加工，也有用易切削的材料代替工件(如石蠟、木料、改性樹(shù)脂和塑料等)來(lái)檢驗(yàn)加工的切削軌跡。為此，人們一直在研究能逐步代替試切的仿真方法，并在試切環(huán)境的模型化、仿真計(jì)算和圖形顯示等方面取得了重要的進(jìn)展。在這種情況下，數(shù)控加工的計(jì)算機(jī)仿真軟件應(yīng)運(yùn)而生。

　　目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)了各種數(shù)控加工仿真教學(xué)系統(tǒng)，如北京斐克(VNUC)、上海宇龍和南京宇航等不同數(shù)控加工仿真軟件。但結(jié)合學(xué)?，F(xiàn)有的資源，在教學(xué)中主要以北京斐克(VNUC)系統(tǒng)為主輔助教學(xué)。該軟件由北京市斐克科技有限責(zé)任公司和北京聯(lián)高軟件開(kāi)發(fā)有限公司依據(jù)《全國(guó)現(xiàn)代制造技術(shù)應(yīng)用軟件課程遠(yuǎn)程培訓(xùn)》中的教學(xué)要求，聯(lián)合研制開(kāi)發(fā)的一款基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的數(shù)控加工技術(shù)教學(xué)軟件[1]。

　　VNUC包含了常見(jiàn)型號(hào)的數(shù)控機(jī)床，如臥式數(shù)控車床、3軸立式數(shù)控銑床和3軸立式數(shù)控加工中心。該軟件更包含了種類繁多的主流數(shù)控系統(tǒng)，如FANUC、GSK、華中HNC、KND和SIEMENS等系統(tǒng)。系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)一管理的刀具材料、特性參數(shù)庫(kù)，含數(shù)百種不同材料、類型和形狀的車刀、銑刀，同時(shí)還支持用戶自定義刀具及相關(guān)特性參數(shù)。數(shù)控車床上的圓柱狀毛坯可以是實(shí)心棒料和空心套筒兩種，銑床或加工中心的毛坯是可以自行定義大小尺寸的長(zhǎng)方體毛坯。不論車床還是銑床其毛坯材料的種類十分豐富，操作者可以根據(jù)實(shí)際情況來(lái)選擇使用。

　　2 VNUC數(shù)控仿真系統(tǒng)功能

　　(1)熟悉數(shù)控系統(tǒng)的操作

　　系統(tǒng)中包括國(guó)內(nèi)外大部分?jǐn)?shù)控系統(tǒng)。如：FANUC、西門子、華中數(shù)控等，在主要的三大系統(tǒng)中，又分車、銑、加工中心，不同的系統(tǒng)型號(hào)共20多種。學(xué)生可以通過(guò)此軟件熟悉多種數(shù)控系統(tǒng)的操作。

　　(2)檢驗(yàn)程序的正確性

　　學(xué)生在學(xué)習(xí)編程知識(shí)后，編寫好程序后，可模擬加工仿真過(guò)程，像數(shù)控機(jī)床一樣，進(jìn)行一系列的數(shù)控加工過(guò)程，看程序是否正確。

　　(3)檢測(cè)操作的規(guī)范程度

　　學(xué)生在操作VNUC仿真軟件時(shí)，出現(xiàn)操作真實(shí)數(shù)控機(jī)床時(shí)相同的誤操作，軟件可以發(fā)出報(bào)警，以便改正。

　　(4)記錄操作功能

　　在學(xué)生操作過(guò)程中，可以把操作過(guò)程全程記錄下來(lái)，以備老師來(lái)檢驗(yàn)操作是否正確。

　　(5)全面的檢測(cè)功能

　　碰撞和干涉檢驗(yàn)在這里主要檢驗(yàn)刀具和主軸相對(duì)于非加工部件如夾具、工件的非加工部位、加工工作臺(tái)的干涉現(xiàn)象，也可用來(lái)檢驗(yàn)由用戶指定的物體之間的干涉現(xiàn)象，由于加工過(guò)程由NC代碼驅(qū)動(dòng)，通過(guò)有數(shù)控程序預(yù)檢查和運(yùn)行中的動(dòng)態(tài)檢查功能，干涉出現(xiàn)位置的NC代碼信息可及時(shí)反饋提交用戶進(jìn)行檢查和修改，從而防止了誤操作的發(fā)生。

　　(6)具有數(shù)控程序處理功能

　　能夠通過(guò)DNC導(dǎo)入各種CAD/CAM軟件生成的數(shù)控程序，例如Mastercam、Pro/E、UG、CAXA等，也可以導(dǎo)入手工編制的文本格式數(shù)控程序，還能夠直接通過(guò)面板手工編輯、輸入、輸出數(shù)控程序。

　　(7)具有互動(dòng)教學(xué)功能

　　仿真軟件的互動(dòng)教學(xué)功能也使得教師通過(guò)教師機(jī)，在每位學(xué)生機(jī)上演示其教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生可以非常清楚地觀看和練習(xí)，同時(shí)教師也能在教師機(jī)上觀察每位學(xué)生的操作情況，對(duì)學(xué)生進(jìn)行教學(xué)指導(dǎo);還可利用仿真軟件的考試功能對(duì)學(xué)生進(jìn)行考試，了解學(xué)生對(duì)數(shù)控加工過(guò)程的掌握情況，不斷調(diào)整教學(xué)進(jìn)度。利用數(shù)控加工仿真軟件教學(xué)，可使抽象內(nèi)容形象化，以達(dá)到最佳教學(xué)效果 [3]。

　　3 VNUC數(shù)控仿真軟件教學(xué)中的優(yōu)缺點(diǎn)

　　VNUC數(shù)控仿真軟件在教學(xué)中的優(yōu)點(diǎn)：

　　1)通過(guò)情境教學(xué)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意思。

　　2)可以彌補(bǔ)學(xué)校數(shù)控設(shè)備不足的問(wèn)題。

　　3)通過(guò)在教學(xué)過(guò)程中利用VNUC數(shù)控仿真軟件學(xué)習(xí)，結(jié)合“三本”加強(qiáng)動(dòng)手能力的特點(diǎn)，充分體現(xiàn)理論指導(dǎo)實(shí)踐的理念。通過(guò)邊學(xué)邊練，讓他們?cè)谟淇斓姆諊薪邮苄轮R(shí)和新技能。

　　4)利用VNUC數(shù)控仿真軟件的全面檢測(cè)功能，可以設(shè)計(jì)出實(shí)際加工中可能出現(xiàn)的任何問(wèn)題，讓學(xué)生進(jìn)行思考和解決，從而加深認(rèn)識(shí)在課堂教學(xué)中無(wú)法達(dá)到的效果。

　　數(shù)控加工仿真軟件的應(yīng)用，雖然為我們?cè)谙喈?dāng)程度上彌補(bǔ)了因數(shù)控設(shè)備不足而無(wú)法滿足學(xué)生實(shí)際動(dòng)手操作訓(xùn)練的缺陷，但也不是完美無(wú)缺，事實(shí)上在它發(fā)揮優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，也存在一定的問(wèn)題。如下：

　　1)VNUC數(shù)控仿真軟件無(wú)法替代學(xué)生在真實(shí)切削加工中的實(shí)際感受。譬如：加工過(guò)程中刀具的影響、切削用量選擇合理與否在加工中的作用、產(chǎn)品粗糙度無(wú)法檢驗(yàn)以及加工環(huán)境和氛圍的感受等。而這些恰恰是學(xué)生技能訓(xùn)練的要求。

　　2)利用VNUC數(shù)控仿真軟件教學(xué)容易使學(xué)生對(duì)仿真加工產(chǎn)生依賴心里，

　　疏于實(shí)際加工，造成學(xué)生的自滿情緒，從而放松學(xué)習(xí)，懈怠訓(xùn)練。

　　3)雖然它的操作面板和系統(tǒng)和實(shí)習(xí)機(jī)床是相同的，但VNUC仿真軟件在車床上安裝毛坯時(shí)，毛坯只能選成棒料，在選擇好的一個(gè)機(jī)床上加工好的零件不能在另外的機(jī)床上后續(xù)加工等。

　　4)學(xué)生對(duì)數(shù)控的加工工藝的合理安排、工藝參數(shù)的正確設(shè)置無(wú)法產(chǎn)生深刻的體會(huì)。如應(yīng)用仿真軟件時(shí)無(wú)論學(xué)生任意安排工藝路線及工藝參數(shù)，比如切削速度和刀具設(shè)置不一樣，加工出來(lái)的工件效果幾乎一樣，因此學(xué)生們對(duì)合理的工藝路線和參數(shù)難以仔細(xì)考慮。

　　因此作為一個(gè)仿真軟件，它和實(shí)際機(jī)床還是有很多區(qū)別的，無(wú)法真正代替實(shí)際機(jī)床，所以仿真軟件使用只能作為縮短實(shí)習(xí)時(shí)間，提高實(shí)習(xí)效率的一種輔助手段，必須適當(dāng)?shù)陌才艑?shí)際操作來(lái)彌補(bǔ)其不足之處。

　　4 結(jié)語(yǔ)

　　VNUC數(shù)控加工仿真軟件是利用計(jì)算機(jī)虛擬動(dòng)畫技術(shù)來(lái)模擬實(shí)際機(jī)床的加工過(guò)程，可使用戶既能掌握數(shù)控機(jī)床加工的基本原理，又能掌握數(shù)控機(jī)床操作的基本技能。將該軟件應(yīng)用于教學(xué)培訓(xùn)和實(shí)際生產(chǎn)中，可以減少培訓(xùn)成本，保證生產(chǎn)質(zhì)量，具有十分重要的意義[4]。總之，只有科學(xué)、合理的將VNUC仿真軟件與實(shí)際操作有機(jī)結(jié)合起來(lái)并應(yīng)用到數(shù)控教學(xué)中，就能更好地為教學(xué)服務(wù)，提高教學(xué)質(zhì)量。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]李芹.基于VNUC數(shù)控仿真軟件下的教學(xué)[J].科技風(fēng),2009,(19)

　　[2]陳國(guó)慶,沈先君.數(shù)控機(jī)床仿真在數(shù)控教學(xué)中的應(yīng)用[J].科教文匯,2007,(30)

　　[3]蔣永松.數(shù)控仿真軟件在數(shù)控教學(xué)中的應(yīng)用與思考[J]. 科學(xué)咨詢,2010,(1)

　　[4]韓偉娜,李欣玉.基于VNUC的虛擬數(shù)控機(jī)床仿真加工[J].北華航天工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),2010,20(6)