数控仿真软件在教学中应用
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摘 要:近年来,我国多数高职院校的数控专业广泛采用数控仿真软件进行教学,仿真软件的使用取得了较好的教学效果,但也带来了一系列的问题。
本文分析了数控仿真教学的利弊,并在此基础上提出了合理使用数控仿真软件的建议。
关键词:高职教育 数控仿真 教学效果 建议
随着数控技术和数控机床的出现,机械制造业也发生的巨大的变化,市场对数控人才的需求量越来越大,在职业院校学习数控技术的学生也越来越多。
由于学生的增多,教学资源相对匮乏,数控仿真软件以其价格便宜,简单易用等优点,在各大学校都得到了广泛的应用。
目前,职业院校广泛采用的数控仿真软件主要有宇龙数控仿真软件、斯沃数控仿真软件、广州超软数控仿真软件等等。
涵盖数控车、数控铣、加工中心等工种,法兰克、西门子、广州数控等控制系统,基本上市场上的主流数控机床都可以进行仿真操作。
数控仿真软件在数控教学中发挥了巨大的作用,但也存在一些不足。
1 数控仿真教学的优点
1.1 数控仿真软件可以解决学校资金短缺的问题
数控机床是很复杂的机械加工设备,价格昂贵,一般一台设备需要几十万元。
加上日常维护费用,耗材费用,对学校来说是一笔巨大的'投入。
而数控仿真相对便宜,一个仿真机房的成本只有十几万元,加上软件费用,也在三十万元左右,还可以供几十人同时操作,大大缓解了学校的资金压力。
1.2 数控仿真软件可以让学生有更多的动手机会
一般来说,由于机床设备有限,学生实际操作机床时都是分组进行的,组内同学也是各司其职,分别进行设计、编程、操作、测量等工作,然后又轮换操作。
这样,每位同学都没有经历一次完整的加工过程。
而在工厂中却全然不同,一名工人独自操作一台甚至几台机床。
因此,需要培养学生独立完成操作的能力,就需要给学生更多的操作时间。
在机床设备不足的情况下,使用数控仿真软件能很容易的实现。
1.3 可以降低实际操作中出错的概率
学生初学编程时,难免会产生各种各样的纰漏,错误的程序即浪费了操作时间,又浪费了加工材料。
如果在实际操作之前,让学生把编写的程序在仿真系统中加以检验,观察加工的过程和结果,就可以及时发现错误,既节省了时间,又降低了设备的风险。
1.4 可以提高课堂教学的效率
在进行数控教学时,如果将教学现场设置在实训车间内,教学组织会变得比较困难。
按一个班50名学生来计算,教师一次最多只能给10人同时讲解,这样,一个班要分5批才能全部讲完。
但如果使用计算机仿真,利用投影仪或网络教学软件,可以让所以学生在同时看到操作过程,同时接受知识,大大提高了教学的效率。
1.5 便于维护,防止发生事故
数控机床在加工时,需要毛坯、冷却液等等,在使用完后还需要一些维护工作,例如刃磨刀具,润滑机床,调试精度等等,这都增加了维护工作的难度。
而数控仿真只需要按照一般的计算机机房维护即可。
另外,在实际加工中,可能因为误操作而使设备发生损坏,甚至发生安全事故,这些在仿真操作中都可以避免。
2 数控仿真教学的不足
2.1 仿真软件无法完全反映加工的实际精度和效果
在数控加工中,影响加工精度的因素有很多,例如毛坯装夹是否正确,主轴转速的快慢,进给量的大小,测量的精度等等,只有全面控制了各个因素,才能加工出符合图纸要求的零件。
但在数控仿真中,这些操作都是靠计算机完成的,通过简单的点几下鼠标,就可以得到绝对精确的零件,这是完全不符合实际的。
此外,大部分数控仿真软件对于转速和进给量都缺乏控制,一次切除10mm的材料也不会有任何提示,而在实际机床操作中,这是绝对不允许的。
2.2 仿真软件部分指令不成熟
目前,国内的数控仿真软件都有或多或少的缺陷。
例如,运行速度慢,程序不稳定等等。
笔者学校使用的一款数控车仿真软件,在执行G71循环指令时,第一刀不能切圆弧,否则就会出错,而实际的机床完全没有问题。
为了避免这个问题,只能在圆弧前加上一段G01切直线的指令。
学生在习惯以后,很容易把这个操作带入到实际的机床操作中,这样一来,就带入了不规范的操作,产生了多余的程序,降低了加工的效率。
2.3 仿真软件不利于培养学生的动手能力和学习兴趣
数控仿真都是在计算机房进行,环境较好,没有噪音,也很干净。
但实际加工时,油污、噪音等都可能让学生望而却步。
装夹刀具和工件,使用量具测量,调试、清理机床等,这些实际动手的技能都是在仿真软件里面学不到的。
只有学生实际动手,才能掌握操作的技能;只有做出了真正的零件,才能感受到劳动的喜悦,才会有学习的兴趣和动力。
3 合理使用数控仿真软件的一些建议
3.1 数控仿真教学和机床操作教学同等重视
数控仿真操作和数控机床操作都是数控教学中不可或缺的一部分,二者相辅相成,任何一方有所偏废都不能获得良好的教学效果。
在数控教学中,仿真操作主要起到熟悉、验证的作用,通过仿真,让学生熟悉数控系统的操作方法,验证所编写程序的正误,防止造成不必要的损失;机床操作主要起到深化、考核的作用,通过机床操作,得到实际的零件,从而使学到的知识深化,并考核操作的技能,达到教学的目的。
3.2 教学中必须强调仿真操作和机床做的异同
仿真操作是虚拟的加工过程,和实际加工有很大的不同,不会出现安全事故,即使操作失误也可以重新开始。
但实际的机床则不同,操作者会遇到各种各样的问题,可能会造成人身事故和财产损失。
因此,在仿真教学中,应强调操作的规范性,防止学生因仿真操作养成不好的操作习惯,埋下安全隐患。
3.3 正确选择数控仿真软件的使用重点
使用仿真软件,可以模拟数控操作的全过程,但我认为,应将其重点放在编程教学上。
编程是数控操作中非常重要的一部分,但各种指令又比较抽象,很难用简单的语言或图纸来描述,但若使用数控仿真软件教学,则可以观察到直观的结果。
比如快速插补指令G00和直线插补指令G01的区别,G71循环指令中主轴转速S的设定等等。
如果将仿真教学的重点放在加工过程上,就难以得到良好的效果了。
4 结语
从我校使用数控仿真软件教学的效果来看,仿真软件的使用,使课堂教学变的更加生动、具体,教学效果明显提高,同时,还降低了教师的工作强度,减少了设备和物料损耗,节约的实训成本。
但仿真操作和实际的机床操作毕竟有较大的不同,教师应有充分的认识。
只有在教学过程中科学、合理、有效的运用仿真软件,将仿真操作和机床操作有机结合,才能发挥数控仿真教学的最佳效果。
参考文献
[1] 陈为国.虚拟仿真技术在数控加工编程教学中应用研究[J].制造业自动化,2009(6).
[2] 吴长有.数控仿真应用软件实训[M].北京:机械工业出版社,2008.
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