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數(shù)控仿真系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用
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數(shù)控仿真系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用【1】
[摘 要]隨著自動(dòng)化技術(shù)和機(jī)械加工技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控加工已經(jīng)成為機(jī)械加工領(lǐng)域使用最為廣泛的技術(shù)形式。
數(shù)控機(jī)床的使用需要一定的專業(yè)知識(shí)背景和操作編程經(jīng)驗(yàn)，相關(guān)操作技術(shù)人員已經(jīng)成為當(dāng)前機(jī)械加工市場(chǎng)的稀缺人才。
本文概述了數(shù)控加工仿真系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀，并就完善數(shù)控仿真軟件的教學(xué)價(jià)值提供了新的思路。
[關(guān)鍵詞]數(shù)控仿真軟件;數(shù)控機(jī)床;教學(xué)實(shí)踐
主要內(nèi)容：
工業(yè)化和自動(dòng)化已經(jīng)成為制造生產(chǎn)領(lǐng)域的發(fā)展主題，隨著智能加工理念和自動(dòng)化加工需求的不斷深化，以數(shù)控機(jī)床為代表的新一代自動(dòng)加工設(shè)備開(kāi)始在制造業(yè)中普及開(kāi)來(lái)。
我們可以看到數(shù)控機(jī)床在集成了柔性加工、多維加工、曲面加工和多軸聯(lián)動(dòng)等最新加工技術(shù)的同時(shí)，還兼容了數(shù)字編程和輔助設(shè)計(jì)等功能，這使得每一個(gè)數(shù)控機(jī)床都能成為一個(gè)不同規(guī)模的加工中心，滿足不同的加工需求。
但是正是由于數(shù)控機(jī)床的功能多樣性，使得數(shù)控機(jī)床的操作要求十分嚴(yán)格，操作者不僅需要具備扎實(shí)的機(jī)械加工基礎(chǔ)知識(shí)和操作技能，還需要對(duì)數(shù)控編程技巧、數(shù)控加工技術(shù)原理和加工工藝制定等具備一定的知識(shí)儲(chǔ)備，這就對(duì)當(dāng)前的數(shù)控機(jī)床操作人才的培訓(xùn)模式提出了很高的要求，如何進(jìn)一步強(qiáng)化數(shù)控機(jī)床操作人才培訓(xùn)的有效性和成材率，這將是本文要集中探討的話題。
一、數(shù)控仿真軟件概述
從技術(shù)層面來(lái)看，數(shù)控仿真軟件集成了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)的數(shù)控機(jī)床操作試練。
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過(guò)量化實(shí)際系統(tǒng)的系統(tǒng)參數(shù)、系統(tǒng)環(huán)境、聲光電等現(xiàn)象，能夠真實(shí)的還原系統(tǒng)操作環(huán)境，給與操作者以極高的真實(shí)體驗(yàn);可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行操縱，可以查看生產(chǎn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)過(guò)程、施工圖過(guò)程、供應(yīng)過(guò)程等活動(dòng)的各種技術(shù)參數(shù)的動(dòng)態(tài)值，從而確認(rèn)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)是否有能力完成預(yù)定的任務(wù)和如何去完成，也可從中發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的缺陷和問(wèn)題，予以改進(jìn)。
目前來(lái)看，數(shù)控仿真軟件主要包括了兩種，一種是模擬數(shù)控機(jī)床加工環(huán)境和加工過(guò)程的虛擬數(shù)控機(jī)床仿真軟件，另一種就是以零件設(shè)計(jì)和加工程序?yàn)橹骶�的CAD/CAM一體化軟件。
數(shù)控機(jī)床仿真軟件能夠讓操作者快速熟悉數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)組成、工作流程和操作要領(lǐng)，通過(guò)外接數(shù)據(jù)庫(kù)，能夠?qū)Ξ?dāng)前主要的數(shù)控機(jī)床進(jìn)行針對(duì)性培訓(xùn)，效果十分突出;零件加工仿真軟件則將重心主要集中在零部件設(shè)計(jì)、零部件加工工藝設(shè)置、數(shù)控加工程序編制等環(huán)節(jié)上，目前常見(jiàn)的零部件仿真軟件主要有solid edge、Pro/engineer、MasterCAM、Solidworks、CAXA等，這些仿真軟件能夠讓操作者快速熟悉機(jī)械加工過(guò)程，培養(yǎng)機(jī)械專業(yè)技能。
二、數(shù)控仿真系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用
在目前的數(shù)控機(jī)床操作人才培訓(xùn)中，主要也是針對(duì)上述兩種仿真軟件形式，進(jìn)行針對(duì)性極強(qiáng)的教學(xué)實(shí)踐培訓(xùn)，詳細(xì)應(yīng)用內(nèi)容如下所述：
1)數(shù)控機(jī)床仿真軟件在數(shù)控機(jī)床實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用
數(shù)控機(jī)床仿真軟件是基于虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)平臺(tái)而搭建起來(lái)的操作系統(tǒng)，它可以在虛擬現(xiàn)實(shí)數(shù)控機(jī)床數(shù)據(jù)庫(kù)的支持下，完美的再現(xiàn)當(dāng)前主要數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)組成和工作環(huán)境，在數(shù)控機(jī)床的教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中，首要科目是要熟悉數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)組成，受到經(jīng)濟(jì)條件的限制，多數(shù)數(shù)控機(jī)床加工學(xué)校很難對(duì)當(dāng)前的各種類型的數(shù)控機(jī)床進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)拆裝，數(shù)控機(jī)床仿真軟件中的模塊分解過(guò)程能夠?qū)崿F(xiàn)全息裝配過(guò)程，仿照真實(shí)數(shù)控機(jī)床零部件尺寸，進(jìn)行的實(shí)際工業(yè)化裝配流程的演練，能夠進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)于數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)、多軸聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)、曲面加工系統(tǒng)的空間形象的理解。
其次是典型加工工藝的教學(xué)實(shí)踐，數(shù)控機(jī)床仿真軟件能夠?qū)ぜ叨ㄎ�、工件裝夾、夾具工作原理、壓板安裝流程、加工基準(zhǔn)對(duì)刀原則、刀具安裝和選用規(guī)范、機(jī)床手動(dòng)操作和自動(dòng)操作指令條碼等，進(jìn)行逐一的繁復(fù)講解。
而且允許學(xué)生在課后進(jìn)行溫習(xí)和嘗試;再者是完善的圖形數(shù)據(jù)和加工標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)資料，使得學(xué)生可以在仿真軟件自帶的典型數(shù)控機(jī)床編程程序的指導(dǎo)下，進(jìn)行實(shí)際編程，并且在虛擬加工平臺(tái)上，對(duì)自定義的工件進(jìn)行工藝設(shè)定，并且檢查加工工件的尺寸誤差和質(zhì)量達(dá)標(biāo)情況;該仿真軟件系統(tǒng)結(jié)合自動(dòng)化考核系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)教學(xué)、實(shí)踐和考核一體化的培訓(xùn)模式。
2)零部件加工仿真軟件的教學(xué)實(shí)踐應(yīng)用
熟知零部件的造型原理和加工工藝流程是保證數(shù)控機(jī)床操作者能夠進(jìn)行復(fù)雜加工過(guò)程的技術(shù)基礎(chǔ)，零部件加工仿真軟件為學(xué)習(xí)者提供了一個(gè)高仿真度的零部件數(shù)模設(shè)計(jì)，包括了曲面造型設(shè)計(jì)和參數(shù)化設(shè)計(jì)這兩種主要的形式，對(duì)于簡(jiǎn)單曲面造型和復(fù)雜曲面的造型原理都能有一個(gè)清晰的理解過(guò)程;其次是對(duì)零部件加工工藝的熟悉過(guò)程，工件加工的第一道工序是要進(jìn)行基準(zhǔn)對(duì)刀，不同的零件對(duì)刀的原則和位置選擇都大相徑庭，比如軸對(duì)稱零部件、桿件、板件、螺旋件以及內(nèi)內(nèi)孔加工等等。
這都需要學(xué)生們?cè)谄綍r(shí)的學(xué)習(xí)過(guò)程中熟練的分析不同類型零部件的加工工藝選擇準(zhǔn)則;再者是對(duì)數(shù)控加工刀具的走刀過(guò)程和走刀程序進(jìn)行針對(duì)性的講解。
這種直觀的培訓(xùn)模式有助于學(xué)生養(yǎng)成數(shù)控加工思維，結(jié)合實(shí)踐性極強(qiáng)的零部件金工實(shí)習(xí)，使得學(xué)生們?cè)谧约簞?dòng)手加工典型零部件時(shí)，對(duì)于零部件造型保持的關(guān)鍵性因素、令不加加工失效的主要原因以及加工過(guò)程的重點(diǎn)注意事項(xiàng)都能有一個(gè)直觀而且親身經(jīng)歷的過(guò)程，經(jīng)過(guò)這種培訓(xùn)模式所培養(yǎng)出來(lái)的數(shù)控機(jī)床操作人才將兼具專業(yè)知識(shí)背景和機(jī)床操作技能，能夠適應(yīng)快節(jié)奏、高技術(shù)含量的操作需求。
總結(jié)：
隨著自動(dòng)化技術(shù)和機(jī)械加工技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控加工已經(jīng)成為機(jī)械加工領(lǐng)域使用最為廣泛的技術(shù)形式。
數(shù)控機(jī)床的使用需要一定的專業(yè)知識(shí)背景和操作編程經(jīng)驗(yàn)，相關(guān)操作技術(shù)人員已經(jīng)成為當(dāng)前機(jī)械加工市場(chǎng)的稀缺人才。
本文概述了數(shù)控加工仿真系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀，并就完善數(shù)控仿真軟件的教學(xué)價(jià)值提供了新的思路。
參考文獻(xiàn)
[1] 白燕，淺談數(shù)控仿真系統(tǒng)在數(shù)控實(shí)習(xí)教學(xué)中的應(yīng)用[J]，科技信息，2012(19)
[2] 鄭艷琴，數(shù)控仿真系統(tǒng)在數(shù)控教學(xué)中的應(yīng)用[J]，吉林工程技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2011(5)
數(shù)控程序改革在數(shù)控教學(xué)中的可行性【2】
摘 要：數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來(lái)了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，對(duì)國(guó)計(jì)民生的一些重要行業(yè)(IT、汽車、輕工、醫(yī)療等)的發(fā)展起著越來(lái)越重要的作用，因?yàn)檫@些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢(shì)。
在這個(gè)大工業(yè)背景下的數(shù)控技能競(jìng)賽越來(lái)越體現(xiàn)了操作技術(shù)的“高精尖”，為此，結(jié)合近幾年的數(shù)控比賽，覺(jué)得對(duì)現(xiàn)有數(shù)控加工技術(shù)的改進(jìn)是具有重要意義的。
關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù);改革;數(shù)控教學(xué);加工時(shí)間
一、數(shù)控技術(shù)發(fā)展及改革意義
裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度決定著整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的水平和現(xiàn)代化程度，數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)(如信息技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、航空、航天等國(guó)防工業(yè)產(chǎn)業(yè))的使能技術(shù)和最基本的裝備。
馬克思曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：“各種經(jīng)濟(jì)時(shí)代的區(qū)別，不在于生產(chǎn)什么，而在于怎樣生產(chǎn)，用什么勞動(dòng)資料生產(chǎn)。”制造技術(shù)和裝備就是人類生產(chǎn)活動(dòng)的最基本的生產(chǎn)資料，而數(shù)控技術(shù)又是當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)。
當(dāng)今世界各國(guó)制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對(duì)動(dòng)態(tài)多變市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力。
此外，世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國(guó)家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來(lái)發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，而且在“高精尖”數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面對(duì)我國(guó)實(shí)行封鎖和限制政策。
總之，大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)國(guó)家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高綜合國(guó)力和國(guó)家地位的重要途徑。
為什么要改進(jìn)?可能是絕大部分人的共同疑問(wèn)。
隨著數(shù)控加工技術(shù)的不斷成熟提高，數(shù)控技能競(jìng)賽也越來(lái)越難。
在這樣的背景下，結(jié)合我們這近幾年的數(shù)控比賽，我覺(jué)得對(duì)我們技術(shù)的改進(jìn)是具有很重要的意義的。
二、分析現(xiàn)狀和未來(lái)展望
1.我們的加工時(shí)間可以分成三塊
(1)輔助時(shí)間：指我們?yōu)榧庸ち慵龅囊恍┹o助動(dòng)作所用的時(shí)間總和。
(2)編程時(shí)間：指我們?yōu)榧庸ち慵迷诰帉?xiě)零件加工程序的時(shí)間總和。
(3)程序加工時(shí)間：指我們?yōu)榧庸ち慵迷谶\(yùn)行零件加工程序加工零件的時(shí)間總和。
2.展望未來(lái)，我們的加工將是“有效加工”
就是在正確的時(shí)間里，操作者和機(jī)床在每一秒鐘里都在做有效的工作。
可想而知這樣的競(jìng)爭(zhēng)力和我們以前擁有的競(jìng)爭(zhēng)力的差距，肯定是有效加工>傳統(tǒng)加工。
三、程序改進(jìn)前后對(duì)比分析
輔助時(shí)間和編程時(shí)間是可以通過(guò)不斷的練習(xí)來(lái)快速有效地提高的，但程序加工時(shí)間在相同機(jī)床和相同參數(shù)下是相差無(wú)幾的，我們現(xiàn)在可以通過(guò)改進(jìn)程序格式，改變數(shù)控加工的路徑，達(dá)到數(shù)控加工的有效度的增加。
下面以華中和FANUC兩種數(shù)控系統(tǒng)程序改進(jìn)前后的對(duì)比來(lái)說(shuō)明(見(jiàn)上頁(yè)表)。
競(jìng)賽促進(jìn)教學(xué)。
這些年來(lái)參加的技能比賽都是全身心投入到比賽中了，為了適應(yīng)比賽，很多內(nèi)容都有了相應(yīng)的改變。
包括這次改革的內(nèi)容，是把技能競(jìng)賽中的內(nèi)容應(yīng)用到了普通教學(xué)中。
這些知識(shí)是由數(shù)控競(jìng)賽方面訓(xùn)練轉(zhuǎn)變而來(lái)，這也正是現(xiàn)在數(shù)控的各類競(jìng)賽真正要達(dá)到的效果，就是由競(jìng)賽促進(jìn)教學(xué)。
改進(jìn)后所產(chǎn)生的效果也是很明顯的，在同系統(tǒng)、同條件加工下，改進(jìn)的數(shù)控加工程序能為每個(gè)零件節(jié)省5～7分鐘的時(shí)間。
可想而知，如果在工廠里大批量地加工，那可以節(jié)省多少資源。
在資源嚴(yán)重不足的當(dāng)代是具有非常大的意義的。
參考文獻(xiàn)：
[1]中國(guó)機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會(huì)行業(yè)發(fā)展部.CIMT2001.世界制造技術(shù)與裝備市場(chǎng)，2001(3)：18-20.
[2]中國(guó)機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)控系統(tǒng)分會(huì).CIMT2001.世界制造技術(shù)與裝備市場(chǎng)，2001(5)：13-17.
[3]楊學(xué)桐，李冬茹，何文立，等.距世紀(jì)數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略研究.北京：國(guó)家機(jī)械工業(yè)局，2000.
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