仿真软件在数控加工教学的应用论文
摘要：利用虚拟现实技术实施数控加工实训，能完全打破时间和空间的限制。虚拟现实技术即降低了成本又能够保证教学的质量，是未来实训教学发展的必由之路。利用虚拟现实技术完成实训任务，为职业教育的技能训练找到了一种省钱、省时、高效的方法，可节省成本兼顾精度和编程检测方面的考虑,完全可以配合使用斐克仿真软件的相应模块，以典型车削零件加工为例探索出一条新的数控加工技术教学模式的道路。
关键词：虚拟现实技术；斐克仿真；数控加工
虚拟现实技术，又称“灵境技术”、“虚拟环境”、“赛佰空间”等。从英文“VirtualReality”一词翻译过来，简称“VR”[l]。当前,虚拟制造(virtualManufacturing,VM)的研究工作在国外受到重视,将成为未来制造业的重要发展趋势.它已列入美国敏捷制造使能计划(TRAM)的五大重点研究领域之一。国内一些高校与科研院所也纷纷起步开展虚拟制造研究工作,尽管我国制造业与某些先进国家还有较大差距,但这也是我国制造业发展过程中的必经之路。手工编程对初学者来说比较适用，可对简单的零件进行操作，但随着工业的发展和数控机床功能的完善，一些形状复杂和特殊的零件在数值计算上，参数设定中，走刀路线的规划等要借助计算机设计制造软件来实现，所以CAD/CAM软件中的仿真加工成为了数控技术发展的重要应用部分。在教学软件中常见的有PRO-E、UG、CATIA等软件。这些软件价格昂贵，在一些高校和中小企业中并不适用，然而在学习或一般的生产中，我们也是用到软件中的几个常用到的模块，我们完全可以找到一个功能简单的国产软件来进行使用。我国在这一研究工作的领域中开展的比较晚，但随着科研机构研究工作和一些重点院校的不断深入和开展，也已取得了一定的进展，还研发了很多具有自主版权的虚拟仿真软件。例如：北京的斐克软件、上海的宇龙软件、南京的斯沃软件、广州的超软软件等数控机床仿真系统。因为这些软件价格比较便宜，也符合我国标准和国情，所以受到广泛的欢迎并赢得了越来越多的市场。[2]这里就基于斐克仿真软件配合使用，并以车削加工为例进行数控车仿真加工典型实例说明。图1数控车削典型零件图
1仿真加工操作步骤流程
图略
2操作步骤全流程
1）步骤一，见表2所示。利用虚拟现实技术建立一个逼真的虚拟数控机床加工环境，可以在计算机上进行数控机床操作面板的认识、模拟编程训练并产生加工结果的仿真、进行从零件设计图到动态切削演示的全过程的虚拟实现。在数控加工的教学上利用虚拟培训教学法操作技能训练。由于数控技术教学和培训都离不开数控机床，而数控机床本身价格比较昂贵，学校的购买能力限制了其在教学中的普及。通过数控加工的仿真操作训练，应达到如下几个教学目的：1）增加学生对数控机床的感性认识，进一步熟悉体会安全操作规范。增加学生实际操作的自信心。提高安全性。2）正确掌握对刀方法。刀具对刀是数控编程中重要的.环节，要求学生正确掌握方法。在虚拟的世界中不存在设备损坏或刀具破损等问题，学生可以通过数控仿真操作系统进行反复操作练习，直到能完全熟练地掌握对刀方法。3）适应临场操作感。由于学生首次操作数控设备，有些不敢上手或害怕破坏刀具和工件，所以会显得有些紧张，甚至会产生误操作。例如少输入了小数点或者忘记输入刀具补偿值等。通过仿真系统的训练，学生容易的掌握操作步骤，能在轻松的环境下进行操作，熟练后再操作真实的设备。4）对编制的工艺流程和程序代码进行验证，更改。防止实际操作时出现危险和错误。5）节省大量的熟悉机床时间，在现场操作时直接进行加工训练，减少材料和刀具损耗，提高机床使用效率。进行虚拟培训教学法教学之前，应该具备和学校实际操作场地、条件一致的虚拟教学培训系统，如相应机床的虚拟操作模型、刀具库、环境模拟等等。要力求虚拟环境与实际环境的情景一致。这样才能保证学生能够在虚拟环境下进行数控加工操作的真实过程：毛坯定义、工件装夹、压板安装、基准对刀、安装刀具、机床手动操作等内容。这些操作过程都完全可以在虚拟教学系统中实现，同时虚拟数控加工仿真教学系统可以检验各种数控指令是否正确，能提供与真实机床完全相同的操作面板，其调试、编辑、修改和跟踪执行等功能也一应俱全。虚拟现实技术在教学中有着极大的前景，特别是受到教育者关注和赏识。国内的一些高职院校，将仿真技术软件广泛应用于三维造型设计、数控模拟加工等实践教学环节，收到了较好的教学效果。在我国许多高校和研究机构也已经利用虚拟现实仿真技术，开展教学和实验实训方面研究与开发，广泛应用于高校的实践教学，将会对其教学模式改革起到极大推动作用。虚拟技术虽然不能完全替代真实的加工和操作，但在理论课与实践课之间起到承上启下的作用。能更好地为教育技术提供一项崭新的模式。
参考文献：
[1]刘金磊.虚拟加工过程仿真的研究与分析[D].华北电力大学,2009.
[2]刘文霞.数控仿真系统在数控教学中的应用[J].中国现代教育装备,2009(10).
[3]霍苏萍.数控车削加工工艺编程与操作[M].北京:人民邮电出版社,2009.
[4]孟庆茂.教育科学研究方法[M].北京:中共广播电视大学出版社,2001.156
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