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關(guān)鍵詞:數(shù)控加工;數(shù)控仿真軟件
數(shù)控仿真軟件是一款在計算機設(shè)備內(nèi)完成數(shù)控操作加工仿真的現(xiàn)代化專業(yè)性軟件,能同時展開刀具軌跡與機床運動的仿真。數(shù)控仿真軟件通過三維顯示與虛擬現(xiàn)實技術(shù),使數(shù)控加工整個流程的模擬達(dá)到相當(dāng)逼真的程度,進而檢驗加工環(huán)節(jié)里可能存在的不足。利用微型計算機的數(shù)控加工實驗教學(xué)系統(tǒng),可為學(xué)生知識的學(xué)習(xí)提供更真實的數(shù)控機床操作編程加工環(huán)境,可降低實際上機操作時因誤操作而帶來的機床與工件毀壞幾率,進而提升課堂教學(xué)質(zhì)量與學(xué)生實際工作能力。
一、數(shù)控仿真軟件在數(shù)控加工技術(shù)教學(xué)中的作用
第一,通過數(shù)控仿真軟件能夠彌補設(shè)備與師資缺乏,增強學(xué)生動手實踐能力,對學(xué)生技能操作熟練程度的提升更有利。利用仿真軟件展開模擬操作,可為學(xué)生提供更多的實習(xí)機會,縮短新授知識轉(zhuǎn)變?yōu)榧寄艿闹芷?。如一個班級中約有30個人,3臺機床,平均每臺機床約10個人,每次實習(xí)時間約3小時,而每個人的實際操作時間僅有18分鐘,在如此短暫時間內(nèi),很難達(dá)到預(yù)期的效果。若我們利用每所學(xué)校均有的微機室,將3小時換作與實際機床基本相同的仿真操作的話,可保證所有學(xué)生均有足夠時間來動手,提升操作熟練程度,為下一步實際操作做足準(zhǔn)備。第二,提供了多類機床與多類系統(tǒng)?,F(xiàn)今數(shù)控機床的種類與系統(tǒng)廠家相當(dāng)多,教學(xué)時可結(jié)合需要選擇對應(yīng)機床與系統(tǒng)完成對學(xué)生的授課,增強了學(xué)生對不同數(shù)控系統(tǒng)與不同數(shù)控機床的適應(yīng)能力。第三,通過數(shù)控仿真軟件可更好結(jié)合理論學(xué)習(xí),實現(xiàn)同步教學(xué)。若通過仿真軟件一邊演示一邊教學(xué),借助車刀與工件運動來顯示指令軌跡,學(xué)生更易理解,還可親手操作以加深認(rèn)識,理論與實踐相互融合,增強了教學(xué)質(zhì)量。
二、數(shù)控加工技術(shù)課程的數(shù)控仿真軟件教學(xué)要點
1.引導(dǎo)學(xué)生正確選用數(shù)控加工仿真系統(tǒng),提高教學(xué)質(zhì)量
數(shù)控仿真軟件可通過計算機把所編制程序,在二維圖或三維圖的基礎(chǔ)上通過動態(tài)方式把整個數(shù)控加工過程更生動地展現(xiàn)出來。現(xiàn)今有影響力、有代表性的數(shù)控仿真軟件包括上海宇龍、斯沃仿真、南京宇航等。但具體選擇哪種仿真軟件,還應(yīng)綜合分析仿真系統(tǒng)里操作面與實訓(xùn)教學(xué)機床的匹配性,保證仿真系統(tǒng)里所用到的數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)與教材教學(xué)選擇的數(shù)控系統(tǒng)或機床相符,并考慮數(shù)控仿真系統(tǒng)功能是否滿足教學(xué)要求與仿真軟件及CAD/CAM軟件配套性,如通過CAD/CAM軟件后置處理所生成的程序可否調(diào)入仿真系統(tǒng)進件虛擬加工,在仿真軟件運行驗證符合要求的程序可否在真實機床里加工等。筆者學(xué)校在實際操作中選用了上海宇龍數(shù)控仿真軟件,軟件基本可兼容目前國內(nèi)已有的大部分?jǐn)?shù)控系統(tǒng),如FANUC、SIEMENS、廣州數(shù)控等。仿真軟件完全模擬真實的數(shù)控機床操作,能清晰仿真整個數(shù)控加工環(huán)節(jié)。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中能夠更快速地了解數(shù)控機床編程與操作技能。
2.科學(xué)應(yīng)用仿真軟件,增強學(xué)生學(xué)習(xí)興趣
過去在黑板上講授不同按鍵名稱、作用與操作方法,實質(zhì)上是一件費力不討好的事,學(xué)習(xí)者感覺枯燥,教師也乏味。但若將數(shù)控仿真軟件用于數(shù)控加工技術(shù)課程中,學(xué)生所編程序能夠直接在計算機數(shù)控加工仿真軟件中進行模擬加工演示。由于機床操作面板的使用及零件加工過程均與實際加工情況類似,學(xué)生可從任意角度了解、掌握數(shù)控機床加工過程,毛坯加工變作成品的過程真實形象,更利于知識點的掌握。利用數(shù)控仿真軟件,基于學(xué)生學(xué)習(xí)中遇到的各種困難及問題給予講解、引導(dǎo)、示范操作,可以克服所有的學(xué)習(xí)困難,解決問題,增強學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。此外,數(shù)控仿真軟件再先進,終究不是真實的,數(shù)控系統(tǒng)種類多,統(tǒng)一數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用于不同廠家生產(chǎn)的數(shù)控機床上,實際操作中也存在諸多差異,研發(fā)人員無法全面掌握這些具體細(xì)節(jié),仿真軟件產(chǎn)品會出現(xiàn)一些與真實機床不同的感覺。教師還應(yīng)為學(xué)生清楚講述軟件與實際機床不符之處,并結(jié)合機床真實情況為學(xué)生展開針對性教學(xué),以免讓學(xué)生出現(xiàn)誤解,不利于將來機床編程與實操。
3.合理安排教學(xué)內(nèi)容,循序漸進掌握數(shù)控知識
數(shù)控加工技術(shù)課程教學(xué)中應(yīng)合理安排教學(xué)內(nèi)容,在教學(xué)前將知識點給予有效安排,大致分作三個模塊,即基礎(chǔ)模式、提高模塊與拓展模塊。首先,基礎(chǔ)模塊重點講述訓(xùn)練中常用到的FANUC數(shù)控系統(tǒng)相關(guān)數(shù)控車床、數(shù)控加工中心編程方法、操作及應(yīng)用知識,該模塊屬于教學(xué)基礎(chǔ),也屬于教學(xué)的重點,要求學(xué)生務(wù)必熟練掌握,并能做到知識的靈活運用;其次,提高模塊重點講述并訓(xùn)練SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)相關(guān)三種機床編程與操作,增強學(xué)生在不同數(shù)控系統(tǒng)下進行不同數(shù)控機床編程的操作能力與理解能力;最后,拓展模塊重點講述國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)里的華中數(shù)控系統(tǒng)與廣州數(shù)控系統(tǒng)里的數(shù)控車床編程及操作技巧,拓寬學(xué)生知識面,增強學(xué)生對不同操作系統(tǒng)、不同操作面板的編程及實踐操作能力。唯有如此,學(xué)生方可更牢固地掌握各種數(shù)控加工知識,步入社會后能盡快適應(yīng)崗位工作要求,提高工作能力。
4.仿真軟件學(xué)習(xí)與機床實際操作訓(xùn)練同時進行
數(shù)控仿真軟件不僅可用于數(shù)控加工技術(shù)課程教學(xué)中,還可作為數(shù)控操作技能訓(xùn)練輔助工具。教師應(yīng)擺正數(shù)控仿真系統(tǒng)在教學(xué)中的位置,不可讓學(xué)生養(yǎng)成一味依賴數(shù)控仿真軟件的習(xí)慣,而忽視了機床實際操作練習(xí)的重要性。教師需結(jié)合課程總共的學(xué)習(xí)時間,科學(xué)分配仿真軟件學(xué)習(xí)與機床實際操作訓(xùn)練二者的時間比例,充分認(rèn)識到數(shù)控仿真軟件的應(yīng)用優(yōu)勢主要體現(xiàn)在入門基礎(chǔ)訓(xùn)練上,而學(xué)生實踐操作技能的提升關(guān)鍵還是要通過大量的機床實際操作訓(xùn)練。學(xué)校需合理制訂教學(xué)計劃,在數(shù)控仿真軟件課程學(xué)習(xí)前,就先組織學(xué)生到附近工廠實習(xí),讓學(xué)生對各類加工方法有更深的感性認(rèn)識。同時,數(shù)控機床課程與數(shù)控加工工藝課程也應(yīng)安排在數(shù)控仿真軟件學(xué)習(xí)訓(xùn)練前,讓學(xué)生掌握更多機床操作方法、加工方法與切削用量選擇方法,更利于學(xué)生理解與掌握數(shù)控仿真各環(huán)節(jié)要點,進而讓數(shù)控仿真軟件真正在數(shù)控加工技術(shù)課程中發(fā)揮作用,達(dá)到“砍柴不誤磨刀功”之效??傊?,數(shù)控仿真軟件將逐漸變成我國數(shù)控教學(xué)中的主要手段,不但能夠解決占用過多實驗設(shè)備時間的問題,還可提升學(xué)生對數(shù)控加工的認(rèn)識,還可為學(xué)生提供檢驗自行編寫程序正確性的有效手段。不過,把數(shù)控仿真軟件應(yīng)用于數(shù)控加工教學(xué)里也有諸多不足,在應(yīng)用過程中還應(yīng)不斷改進與完善,使其更好為數(shù)控教學(xué)服務(wù),提高教學(xué)質(zhì)量,為社會培育出一批批實踐能力強的新型數(shù)控人才。
參考文獻(xiàn):
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[2]王芊.有效提高學(xué)生實踐能力的途徑——仿真軟件在數(shù)控技術(shù)專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用[J].包頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2009(1).
關(guān)鍵詞: 數(shù)控仿真軟件 數(shù)控教學(xué) 應(yīng)用
隨著計算機信息技術(shù)、自動化技術(shù)在制造業(yè)中的廣泛應(yīng)用,所形成的先進制造技術(shù)日益引起各國的重視,而先進制造技術(shù)又是以數(shù)控技術(shù)為主要標(biāo)志的。數(shù)控技術(shù)的廣泛應(yīng)用和高度發(fā)展掀起了制造業(yè)領(lǐng)域一場重大的變革。社會對數(shù)控技術(shù)的大量需求推動了廣大職業(yè)學(xué)校對數(shù)控應(yīng)用技術(shù)的高度關(guān)注,越來越多的職業(yè)學(xué)校紛紛開辦數(shù)控技術(shù)專業(yè),并不斷擴大招生規(guī)模。與此同時,伴隨而來的是數(shù)控設(shè)備昂貴與資金短缺的矛盾日益凸顯。為緩解這個矛盾,各職業(yè)學(xué)校必須探索出一套適合現(xiàn)狀的教學(xué)方法和教學(xué)模式。經(jīng)過多年的實踐探索和教學(xué)經(jīng)驗,人們發(fā)現(xiàn)數(shù)控加工仿真軟件能在數(shù)控教學(xué)中顯示出橋梁作用,既能緩解教學(xué)實訓(xùn)與資金短缺的矛盾,使理論和實踐有效的銜接,又能提高學(xué)生的感官認(rèn)識,刺激其學(xué)習(xí)的主動性和自覺性,增加學(xué)生的動手機會,提高操作的熟練程度。事實證明,數(shù)控仿真教學(xué)是一種節(jié)約成本,安全有效的教學(xué)模式和教學(xué)途徑。
一、數(shù)控仿真軟件介紹
數(shù)控仿真軟件是通過計算機的編程和建模,將加工過程用三維圖形或二維圖形以動態(tài)形式演示出來的軟件。目前比較常見的有上海宇龍、北京斐克、南京宇航、廣州超軟、武漢金銀花等不同的數(shù)控加工仿真軟件。它們都有以下幾個優(yōu)點。
1.能全面仿真數(shù)控加工的整個過程:機床設(shè)定(支持多種數(shù)控系統(tǒng))、毛坯定義、工件裝夾、壓板安裝、基準(zhǔn)對刀、安裝刀具、機床手動操作、G代碼處理、面板操作等。
2.配置要求低,只需仿真軟件和要求不是很高的微機,并能與多種計算機操作系統(tǒng)兼容。
3.操作的安全性很高,不會因為學(xué)生的錯誤操作而造成人身傷害,更不會損壞機床。
4.不需要原材料,投入資金少,占地小,不會造成資源的浪費。
5.利用網(wǎng)絡(luò)可以搭建交流平臺,為師生提供良好的交互空間等。
二、數(shù)控仿真軟件在數(shù)控教學(xué)中的作用
1.利用數(shù)控仿真軟件可以彌補數(shù)控設(shè)備不足,充分利用現(xiàn)有資源,為學(xué)校節(jié)約大量的教學(xué)經(jīng)費和設(shè)備投資費。
數(shù)控機床教學(xué)與實習(xí)不比鉗工或電工實習(xí),它的設(shè)備投入量是很大的,如果要使每個學(xué)生有充足的實習(xí)時間,可能要投入上百萬甚至上千萬元資金,這對一般的職業(yè)學(xué)校而言顯然是難以承受的。如建立一個滿足60人實習(xí)的數(shù)控車床實習(xí)場地,每實習(xí)崗位安排2名學(xué)生,就需要30臺數(shù)控車床。每臺數(shù)控車床以8萬元計算就得需要240萬元設(shè)備投資費。而若采用數(shù)控仿真進行該工種實習(xí)教學(xué),每一個崗位則需要60臺計算機,每臺以4000元計算(含軟件費),則只需24萬元即可,同樣滿足教學(xué)需要。且由于是一人一機,可以保證每個學(xué)生有充足的時間來動手,提高實訓(xùn)效果。
2.利用數(shù)控仿真軟件能有效地結(jié)合理論學(xué)習(xí),實現(xiàn)同步教學(xué)。
和其它專業(yè)課一樣,數(shù)控課程也是非常抽象的學(xué)科,它注重的是實踐性。比如對刀過程,其實是很容易的事情,但如果用傳統(tǒng)的教學(xué)方法,僅在課堂上紙上談兵,大多數(shù)學(xué)生將難以理解。如果利用仿真軟件一邊演示一邊教學(xué),通過車刀工件的運動學(xué)生就很容易理解,而且能自己親手操作來加深認(rèn)識,理論和實踐相互滲透交叉,實現(xiàn)同步教學(xué),使抽象內(nèi)容形象化,提高教學(xué)質(zhì)量
3.利用數(shù)控仿真軟件地使用能極好地調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,培養(yǎng)創(chuàng)新意識。
對于職業(yè)學(xué)校學(xué)生來講,由于知識素質(zhì)普遍較差,而數(shù)控專業(yè)課又要求有極高的抽象性,加上教學(xué)過程的枯燥乏味,很容易讓學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)情緒,教學(xué)效果不理想,而數(shù)控仿真軟件以其和實際機床相同的用戶界面和可操作性,可在很大程度上激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。如果再根據(jù)學(xué)生技能的形成規(guī)律設(shè)計訓(xùn)練過程,學(xué)生就可以得到及時強化和實際產(chǎn)生中不能得到的直觀感受,從而較快地提高訓(xùn)練成績,激發(fā)學(xué)習(xí)的信心,在一定程度上培養(yǎng)刻苦鉆研和創(chuàng)新精神,形成好學(xué)氛圍。
4.利用數(shù)控仿真軟件教學(xué)中允許出錯,使學(xué)生得到崗位技能的全面訓(xùn)練。
在模擬仿真中,可設(shè)計出實際工作中可能發(fā)生的變化,包括事故、故障和生產(chǎn)中極少出現(xiàn)的突然情況,讓學(xué)生全面把握加工方法和技巧。如在講解直線插補指令G01和快速插補指令G00的應(yīng)用與區(qū)別時,可在運行中的第一個G01后面加F與不加F,學(xué)生就可以在仿真時看到切削進給與快速插補對工件造成的影響,從而加深認(rèn)識,達(dá)到課堂教學(xué)中無法達(dá)到的效果。
三、數(shù)控仿真軟件教學(xué)的應(yīng)用方法
如何利用數(shù)控仿真軟件進行教學(xué),以達(dá)到最佳教學(xué)效果?這是一個數(shù)控教育工作者,應(yīng)永恒追求的課題。結(jié)合教學(xué)實踐,我從以下幾個方面進行了探索。
1.靈活運用教學(xué)方法,課堂教學(xué)中變學(xué)生被動為學(xué)生主動學(xué)習(xí)。
現(xiàn)在,職業(yè)技術(shù)學(xué)校的學(xué)生普遍知識基礎(chǔ)較差,對學(xué)習(xí)不感興趣。因此,利用先進的教學(xué)方法、教學(xué)手段來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣顯得尤為重要。數(shù)控專業(yè)教師應(yīng)有較高的教學(xué)水平和教學(xué)能力,有較強的數(shù)控職業(yè)能力,能較為嫻熟地運用行動導(dǎo)向的教學(xué)方法,在課堂教學(xué)中真正體現(xiàn)以學(xué)生為主體,突出顯示學(xué)生動手用腦的活動,化學(xué)生被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)。在教學(xué)過程中,教師起引導(dǎo)作用,即對學(xué)生活動中遇到困難或無從下手的問題進行引導(dǎo)、講解、示范操作。課堂教學(xué)中每節(jié)課的知識點盡可能集中,深入淺出,便于學(xué)生掌握編程方法和技巧。
2.恰當(dāng)運用數(shù)控加工仿真,充分發(fā)揮其在課堂教學(xué)中的作用。
教師應(yīng)十分重視數(shù)控加工仿真在教學(xué)中的應(yīng)用方法,擺正數(shù)控加工仿真在教學(xué)中的位置,既不能完全依賴數(shù)控加工仿真而放棄教師在教學(xué)中的引導(dǎo)作用,又不能在教學(xué)中教師唱獨角戲采用常規(guī)教學(xué)模式而忽視數(shù)控加工仿真的作用,應(yīng)該科學(xué)地、充分地發(fā)揮數(shù)控加工仿真系統(tǒng)在教學(xué)中的作用。
教師在數(shù)控編程與操作課堂教學(xué)中應(yīng)重點解決編程方法,并著重強調(diào)編程工藝問題的處理,學(xué)生上機利用數(shù)控仿真系統(tǒng)解決程序校驗,以及不同系統(tǒng)不同機床的操作問題。每次上機學(xué)生均應(yīng)有明確的課題,在上機前教師應(yīng)利用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的教學(xué)模式進行操作演示,并在學(xué)生上機時進行巡回指導(dǎo)。學(xué)生在計算機上應(yīng)用數(shù)控加工仿真軟件進行編程與操作,既可使學(xué)生更快更好地掌握數(shù)控專業(yè)技能,又可培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、解決實際問題的能力和獨立工作能力、團隊協(xié)作能力。
3.科學(xué)安排教學(xué)內(nèi)容,循序漸進掌握數(shù)控編程與操作技巧。
在數(shù)控教學(xué)中,根據(jù)教學(xué)需要和“以就業(yè)為導(dǎo)向”的思想,可將數(shù)控編程教學(xué)內(nèi)容安排為兩大模塊:其一為基礎(chǔ)模塊,主要講解與訓(xùn)練最常用的數(shù)控機床的編程方法、操作和應(yīng)用,這一模塊是教學(xué)重點,必須使學(xué)生熟練掌握、靈活應(yīng)用,為學(xué)生上機床操作奠定基礎(chǔ);其二為提高和拓展模塊,利用仿真軟件集合了各種數(shù)控系統(tǒng)截面與操作的優(yōu)點,可在基礎(chǔ)模塊訓(xùn)練的基礎(chǔ)上,主要講解除主訓(xùn)機床以外的機床編程與操作方法,擴大學(xué)生知識面,提高學(xué)生對不同操作系統(tǒng)、不同操作面板的編程與操作能力。這樣,學(xué)生在就業(yè)時能夠信心十足地面對所操作的數(shù)控機床就,較快適應(yīng)所從事的工作,提高就業(yè)競爭力。
4.構(gòu)建多元評價體系,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)意識和自覺性。
教學(xué)評價直接影響學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性,所以評價要做到:第一,合理且有一定的彈性,答案不能限制得太死,只要合理就行,如一些仿真操作中學(xué)生實施方案的可行性討論,實操過程中加工線路,等等;第二,既要評價技能操作結(jié)果,又要評價技能操作的過程。對在技能操作中學(xué)生的積極參與表現(xiàn)出來的良好個性品質(zhì)要給予充分的鼓勵、肯定、嘉獎;第三,轉(zhuǎn)換評價的主客體關(guān)系。對學(xué)生在課堂上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。如加工線路的制定、某些圖樣的理解、坐標(biāo)點的計算,可采用學(xué)生討論評價的方式,在研討中發(fā)現(xiàn)問題,得出正確結(jié)果,學(xué)習(xí)的主動性、積極性也就調(diào)動出來了。
綜上所述,從我校使用后的效果看,數(shù)控仿真系統(tǒng)的引入,使學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)控編程理論時,課堂的教學(xué)變得更加生動、具體,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,教學(xué)效果明顯提高。對學(xué)生機床操作能力的培養(yǎng),也起到了極大的提高和加強作用。同時該系統(tǒng)還減輕了教師的工作強度,減少了工件材料和能源的消耗,節(jié)約了實踐環(huán)節(jié)的培訓(xùn)成本。但它和真實車床實踐操作之間始終還有差距存在,二者不能混為一談,相互替代,只有在教學(xué)中科學(xué)、合理、有效地利用,仿真軟件才能為教學(xué)服務(wù)。在教學(xué)過程中積極思考其在應(yīng)用中產(chǎn)生的問題,主動應(yīng)對措施,并將仿真訓(xùn)練與實踐操作訓(xùn)練有機結(jié)合,就一定能發(fā)揮仿真教學(xué)的最佳效果,收到事半功倍的效果。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:數(shù)控仿真;中職教學(xué);數(shù)控編程;系統(tǒng)教學(xué)
隨著社會經(jīng)濟建設(shè)的不斷發(fā)展,數(shù)控機床在制造業(yè)的應(yīng)用越來越普遍,數(shù)控機床的廣泛應(yīng)用是一個國家工業(yè)機械化水平的重要體現(xiàn),以及衡量國家綜合實力的重要標(biāo)準(zhǔn)。由于我國勞動力優(yōu)勢,我國已成為世界制造中心,一線的專業(yè)性數(shù)控人才形成了巨大缺口,培養(yǎng)優(yōu)秀的數(shù)控專業(yè)人才是中職教育的職責(zé)所在。如何培養(yǎng)一個合格的數(shù)控人才是現(xiàn)實教育中亟待解決的問題,其中教學(xué)設(shè)備昂貴、教學(xué)時長、新手學(xué)習(xí)危險系數(shù)高都是數(shù)控教學(xué)的最直接問題。伴隨著數(shù)控仿真技術(shù)的出現(xiàn),恰好解決了教育中面臨的關(guān)鍵問題和主要困難。
一、數(shù)控機床及仿真系統(tǒng)的簡介與優(yōu)勢
數(shù)控機床的操作過程主要由數(shù)控程序完成,具有精度高、質(zhì)量穩(wěn)定的特點,是制造業(yè)中自動化比較高的先進設(shè)備。由于數(shù)控機床設(shè)備型號、類型、規(guī)格等比較多,對操作者的技術(shù)水平和專業(yè)知識要求比較高。由于初學(xué)者的經(jīng)驗不足、知識水平不夠等,在操作中容易導(dǎo)致昂貴設(shè)備的損壞,還有可能導(dǎo)致學(xué)生受傷。數(shù)控仿真系統(tǒng)就是利用模擬仿真技術(shù),模擬實際相應(yīng)的數(shù)控型號、類型機械的工作狀態(tài)的計算機仿真系統(tǒng)。其主要應(yīng)用于中職教育數(shù)控領(lǐng)域教學(xué)加工培訓(xùn),數(shù)控仿真技術(shù)能夠彌補教學(xué)設(shè)備昂貴而不足、教學(xué)培訓(xùn)時長以及操作危險系數(shù)高的缺點。同時,數(shù)控仿真系統(tǒng),能夠模擬多種類型、不同型號、各種操作系統(tǒng)的數(shù)控設(shè)備,能夠有效全面地達(dá)到培訓(xùn)教學(xué)目的。同時數(shù)控仿真系統(tǒng)還能夠驗證操作編程數(shù)據(jù)的正確性,零件的加工削切過程,能夠通過仿真系統(tǒng)三維動畫顯示出來,為學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)控編程操作中提供了便利。
以往的中職教育機構(gòu),都以擁有完備的數(shù)控機床教學(xué)設(shè)備而作為招生的重要名片。雄厚的資金是中職辦學(xué)的重要支撐。許多小的中職機構(gòu)雖擁有一定的數(shù)控機床,但是設(shè)備類型和型號都不夠全,所以教學(xué)模式只能“以一頂三”,教學(xué)內(nèi)容也因教學(xué)設(shè)備稀少而單一。同時求學(xué)學(xué)生與實訓(xùn)數(shù)控機床形成“僧多粥少”的尷尬局面,常常形成排隊等候操作數(shù)控機床的現(xiàn)象,教學(xué)效率十分低下。同時,數(shù)控機床編程加工過程是一個漫長的過程,往往一個產(chǎn)品從設(shè)計到完成,需要近一個小時的時間,這樣也直接影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。
二、數(shù)控仿真系統(tǒng)在中職教學(xué)中的改革
中職教育一般比較注重對學(xué)生的專業(yè)技能培養(yǎng)。在數(shù)控教學(xué)中,使數(shù)控仿真系統(tǒng)融入教學(xué)當(dāng)中,能有效提高學(xué)生的編程和操作水平。
1.建立學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力
“興趣是最好的老師?!膘`活應(yīng)用教學(xué)方法,能調(diào)動學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性。中職教育面對的學(xué)生群體文化基礎(chǔ)都比較薄弱,自制能力較差,所以灌輸式的教學(xué)模式很難起到作用,只有靈活應(yīng)用和創(chuàng)新教學(xué)方法,用現(xiàn)代化的多媒體教學(xué)方式以及互動教學(xué)模式,才能調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,保持學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,讓學(xué)生深入了解數(shù)控系統(tǒng),培養(yǎng)學(xué)生的操作能力,循循善誘,讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中擁有成就感,從而讓學(xué)生更好地投入對數(shù)控的學(xué)習(xí)中來。
2.建立兩個主戰(zhàn)場,合理平衡數(shù)控仿真與理論知識的教學(xué)
數(shù)控仿真系統(tǒng)主要應(yīng)用于加工仿真、數(shù)據(jù)編程與數(shù)控機床教學(xué)培訓(xùn),教師應(yīng)當(dāng)加強數(shù)控仿真加工系統(tǒng)在教學(xué)中的應(yīng)用方法,擺正數(shù)控仿真系統(tǒng)在中職教學(xué)中的地位,不能完全依賴數(shù)控仿真系統(tǒng)的模擬實踐教育,忽視數(shù)控理論知識教學(xué)的引導(dǎo)輔助作用。同時也不能讓理論教學(xué)唱獨角戲,忽略數(shù)控仿真系統(tǒng)教學(xué)的實訓(xùn)實練的重要性,要科學(xué)合理地結(jié)合兩種教學(xué)方式。
學(xué)生進行數(shù)控仿真操作學(xué)習(xí),應(yīng)當(dāng)按照數(shù)控理論教學(xué)的課題的內(nèi)容來,有條理,遵循難易的操作程序,循序漸進,逐步學(xué)習(xí)掌握相應(yīng)的操作知識和專業(yè)技能,重點解決學(xué)生在數(shù)控仿真操作編程系統(tǒng)中出現(xiàn)的問題,鼓勵同學(xué)間相互學(xué)習(xí)、相互糾正,提高學(xué)生間的協(xié)作與獨立工作能力。
3.驗證數(shù)控程序,模擬真實加工過程,實現(xiàn)人機互動式學(xué)習(xí)
數(shù)控機床的加工過程是根據(jù)數(shù)控程序的指令來完成這一加工過程的,而程序的正確性是保證加工過程正確和加工結(jié)果的關(guān)鍵。數(shù)控機床只能通過操作中出現(xiàn)碰撞和產(chǎn)品結(jié)果的欠缺才能體現(xiàn)出數(shù)控程序的正確與否,其過程繁復(fù)且時長。而數(shù)控仿真系統(tǒng)可以校正數(shù)控代碼,同時能夠通過三維動畫形象反映其加工過程,并與正確程序加工過程形成對比,讓學(xué)生及時準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)操作中出現(xiàn)的錯誤,通過數(shù)控仿真系統(tǒng),反復(fù)練習(xí)加工,優(yōu)化設(shè)計程序,從而提高學(xué)生的操作編程水平。
4.分析模擬操作過程對產(chǎn)品質(zhì)量的預(yù)測,加強學(xué)生對編程的認(rèn)識
在長期的教學(xué)實訓(xùn)中,從學(xué)生安全和昂貴的數(shù)控機床設(shè)備與耗損速度過快的現(xiàn)狀來考慮,真實的數(shù)控機床操作,都是教師事先設(shè)計好的正確編程模式,這樣就會使學(xué)生對編程參數(shù)的合理性認(rèn)識存在嚴(yán)重不足。俗話說:“失敗是成功之母。”因此,只有在數(shù)控仿真系統(tǒng)中經(jīng)歷反復(fù)的失敗矯正,才能正確而又深刻地認(rèn)識到編程參數(shù)的合理性。
三、用科學(xué)的指導(dǎo)思想引導(dǎo)教學(xué),應(yīng)對數(shù)控仿真教學(xué)中的不足
1.在新課改的形式下堅持以人為本的思想,注重學(xué)生習(xí)慣和態(tài)度的培養(yǎng)
數(shù)控仿真教學(xué)雖能豐富教學(xué)內(nèi)容,提高教學(xué)效率,彌補教學(xué)設(shè)備資金昂貴而無法滿足實訓(xùn)教學(xué)的作用。但是再仿真的數(shù)控系統(tǒng)也無法取代數(shù)控機床加工工具和產(chǎn)品削切,同時也無法讓學(xué)生體會到真實加工過程中的切割狀態(tài)和感受。由于仿真系統(tǒng)具有聯(lián)系的反復(fù)性,容易讓學(xué)生培養(yǎng)出一種隨意的習(xí)慣,這會給以后實際數(shù)控加工產(chǎn)品質(zhì)量帶來嚴(yán)重后果,甚至引發(fā)安全事故,危害學(xué)生自身和他人財產(chǎn)安全。這就要求我們中職數(shù)控專業(yè)教師,要加強對學(xué)生操作習(xí)慣的培養(yǎng),樹立學(xué)生認(rèn)真的工作態(tài)度和學(xué)習(xí)態(tài)度。
2.堅持實事求是,鼓勵創(chuàng)新的思維模式
新一代的年輕學(xué)生,思想活躍,學(xué)習(xí)能力和接受能力都比較強。在以人為本和全面發(fā)展的精神指導(dǎo)下,要求我們?nèi)w數(shù)控教師善于激發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生用創(chuàng)造性的思維進行學(xué)習(xí)和嘗試加工設(shè)計模型,從而培養(yǎng)學(xué)生勇于實踐的能力。
隨著我國機械制造業(yè)的不斷發(fā)展,數(shù)控技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用,社會對數(shù)控技術(shù)型人才的需求也大大增加。我國各大中職學(xué)校相繼增設(shè)或擴展了數(shù)控專業(yè),大量擴招數(shù)控專業(yè)學(xué)生,近年來為社會輸送了大批數(shù)控新技術(shù)型人才。由于中職學(xué)校辦學(xué)實力不雄厚,數(shù)控設(shè)備、機床數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足學(xué)生參與學(xué)習(xí)實踐的需求,運用數(shù)控仿真系統(tǒng)能讓學(xué)生模擬真實數(shù)控機床的操作,學(xué)習(xí)數(shù)控技術(shù),彌補學(xué)生在實際操作中的不足,因此,數(shù)控仿真系統(tǒng)在中職教學(xué)中的應(yīng)用處于越來越顯著的地位。
參考文獻(xiàn):
[1]馬永青,郇新.數(shù)控仿真系統(tǒng)在數(shù)控教學(xué)中的應(yīng)用[J].濰坊教育學(xué)院學(xué)報,2008,21(4).
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[3]李燕.淺談數(shù)控仿真系統(tǒng)在教學(xué)中的作用[J].成才之路,2009(26).
數(shù)控機床屬于高科技產(chǎn)品,品種多、價格高,操作訓(xùn)練時若完全依賴數(shù)控機床進行實際操作訓(xùn)練,投入大、消耗多、成本高、危險性大、易出事故。因此,探索一種新的數(shù)控加工技術(shù)教學(xué)模式,達(dá)到投入少、見效快,培養(yǎng)的學(xué)生適應(yīng)性強,受企業(yè)歡迎的教學(xué)模式勢在必行。根據(jù)我們的實際情況,把斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件應(yīng)用到教學(xué)中去,是解決這一問題的有效途徑。
二、斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件的優(yōu)點
1、能實現(xiàn)真實的加工場景
斯沃?jǐn)?shù)控仿真系統(tǒng)完全模擬真實零件的加工過程,可以檢驗各種數(shù)控指令是否正確,能提供與真實機床完全相同的操作面板,其調(diào)試、編輯、修改和跟蹤執(zhí)行等功能也一應(yīng)俱全;數(shù)控機床的模擬操作在顯示屏顯示的仿真面板上進行,而零件切削過程由機床模型通過三維動畫演示;在機床工作方式下,教學(xué)系統(tǒng)將與實際機床連接,由硬件實現(xiàn)零件切削過程,這時除了操作者是用仿真面板操作外,其它則與實際機床的真實情況一樣,即利用計算機和其它的專用硬件、軟件去產(chǎn)生一種真實場景的仿真,操作者可以通過與仿真場景的交互來體驗一種接近于真實的場景感覺。因此,采取這種方法能進一步提高操作者的實際操作技能。
2、經(jīng)濟、實用
在我校學(xué)生多、設(shè)備少的情況下,數(shù)控機床的操作訓(xùn)練若完全依賴數(shù)控機床進行實操訓(xùn)練,投入大,消耗多,成本高,學(xué)校無力承擔(dān)過多的資金投入。在此實際情況下,把斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件應(yīng)用到教學(xué)中去,可以使學(xué)生達(dá)到實物操作訓(xùn)練的目的,同樣會起到真實設(shè)備的教學(xué)效果,并且實用;通過動態(tài)的仿真操作,使學(xué)生在教學(xué)過程中易教易學(xué)易懂,教學(xué)效果顯著提高。
3、具有齊全的多種數(shù)控系統(tǒng)
斯沃?jǐn)?shù)控仿真系統(tǒng)具有FANUC、SIEMENS、華中等眾多數(shù)控系統(tǒng)功能,學(xué)生通過上機操作該軟件,能在很短時間內(nèi)掌握數(shù)控車、數(shù)控銑及加工中心的操作,同時可手動或CAD/ CAM編程和加工,教師通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué),監(jiān)看窗口滾動控制,可隨時獲得學(xué)生信息。
4、操作真實安全
由于斯沃?jǐn)?shù)控仿真系統(tǒng)采用了與數(shù)控機床操作系統(tǒng)相同的面板和按鍵功能,即使出現(xiàn)人為的編程或操作失誤也不會危及機床和人身安全,反而使學(xué)生還可以從中吸取大量的經(jīng)驗和教訓(xùn),所以說它是初學(xué)者理想的實驗、實踐工具。
三、斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件在教學(xué)中的應(yīng)用
結(jié)合以往的教學(xué)經(jīng)驗以及現(xiàn)在學(xué)生的實際情況,如何充分利用斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件的優(yōu)點,使其充分發(fā)揮它的優(yōu)勢,讓學(xué)生在短時間內(nèi)學(xué)到更多的知識,采取了如下的措施:
1.靈活應(yīng)用教學(xué)方法,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法已經(jīng)很難使學(xué)生接受,必須利用有效的教學(xué)方法、教學(xué)手段來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
2.恰當(dāng)運用該仿真軟件,充分發(fā)揮教師的引導(dǎo)作用。
我們應(yīng)十分重視數(shù)控加工仿真系統(tǒng)在教學(xué)中的應(yīng)用方法,擺正數(shù)控加工仿真系統(tǒng)在教學(xué)中的位置,既不能完全依賴數(shù)控加工仿真系統(tǒng),放棄教師在教學(xué)中的引導(dǎo)作用,也不能在教學(xué)中教師唱獨角戲,應(yīng)該科學(xué)地充分發(fā)揮數(shù)控加工仿真系統(tǒng)在教學(xué)中的作用。
3.科學(xué)安排教學(xué)內(nèi)容,循序漸進地掌握數(shù)控編程與操作技巧。
在教學(xué)過程中應(yīng)以常用的一種數(shù)控系統(tǒng)為主,適當(dāng)?shù)臄U大學(xué)生的知識面,提高學(xué)生對不同操作系統(tǒng)、不同操作面板的編程與操作能力。
四、斯沃?jǐn)?shù)控仿真系統(tǒng)的負(fù)面效應(yīng)及應(yīng)對方法
斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件是一種模擬教學(xué)應(yīng)用軟件,它不能也不可能全盤代替教學(xué),尤其是技能訓(xùn)練。它無法代替學(xué)生在真實切削加工中的實際感受,尤其是切削用量的選擇,無法進行控制,只能對切削深度過大時加以限制。因此,學(xué)生在應(yīng)用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)進行編程與操作訓(xùn)練時,往往容易忽視切削用量的選擇,數(shù)控刀具的選用,零件的裝夾方法,而這些一旦應(yīng)用在實際中,便可能出現(xiàn)打刀或影響實際零件的加工質(zhì)量,降低生產(chǎn)效率等問題,應(yīng)引起我們的足夠重視。為此要求學(xué)生在數(shù)控仿真中一定要根據(jù)在普通機床加工中的各種方法及切削用量的選擇技巧,來彌補利用斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件進行教學(xué)的缺陷。
五、結(jié)語
總之,在教學(xué)中我們充分利用斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件的優(yōu)勢,考察它在應(yīng)用中產(chǎn)生的問題,主動采取應(yīng)對措施,正確發(fā)揮其在教學(xué)中的作用,收到了不錯的效果。
參考文獻(xiàn):
[1]斯沃?jǐn)?shù)控仿真系統(tǒng)說明書.
[2]余斌.基于OpenGL的數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的研究與開發(fā):[碩士學(xué)位位論文].成都:四川大學(xué),2002
一、合理安排課程教學(xué)進度,做好課程銜接
在利用數(shù)控仿真軟件進行數(shù)控加工與編程課程教學(xué)之前,先安排工廠金工實習(xí),使學(xué)生對各種加工方法有較深的感性認(rèn)識。另外,數(shù)控機床課程和數(shù)控加工工藝課程也要安排在數(shù)控仿真軟件學(xué)習(xí)訓(xùn)練前面,這樣學(xué)生在熟悉各種機床的操作方法、加工方法以及切削用量選擇方法之后,就更容易學(xué)習(xí)和理解數(shù)控仿真的各個步驟和環(huán)節(jié),更容易和實際的加工過程結(jié)合起來。
二、將數(shù)控加工仿真軟件融入課堂教學(xué)中,以提高教學(xué)效果
數(shù)控加工與編程是一門理論性和實踐性都很強的課程。由于職業(yè)院校的大部分學(xué)生基礎(chǔ)較差,對理論學(xué)習(xí)不太感興趣,傳統(tǒng)的教學(xué)方法已很難使學(xué)生接受。特別對于剛接觸數(shù)控知識的學(xué)生來說,數(shù)控課上的內(nèi)容抽象且難以理解,若把數(shù)控加工仿真系統(tǒng)融入課堂教學(xué)中,邊演示邊教學(xué),將數(shù)控設(shè)備面板上按鍵、圖標(biāo)、機床坐標(biāo)、對刀過程等生動地展現(xiàn)出來,一方面使枯燥的理論教學(xué)變得直觀生動,增強學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;另一方面,可以及時發(fā)現(xiàn)訓(xùn)練中存在的問題,及時解決。
(一)在工藝分析授課中融入仿真軟件,使學(xué)生真正合理地編制工藝卡和選用刀具
在數(shù)控編程課中,對零件工藝分析是編程的基礎(chǔ),也是影響零件的生產(chǎn)率和合格率的重要環(huán)節(jié)。但是在傳統(tǒng)的工藝分析教學(xué)中都是對著零件圖直接講解,提到有些刀具或設(shè)備時,學(xué)生好像無法想象,因此直接影響到教學(xué)效果,但是如果在講解過程中,打開數(shù)控仿真軟件,直接對著仿真機床講解,會使內(nèi)容更加直觀,更易使學(xué)生接受。例如:在選擇車刀時,講到45°偏刀和90°偏刀的應(yīng)用區(qū)別時,單純用語言很難表達(dá)清楚,但若在仿真軟件上將這兩把刀都調(diào)出來分別切一下零件,它們的區(qū)別就不言而喻了。在學(xué)生制定完工藝后,為了比較學(xué)生編制工藝的合理性,可在仿真機床上進行試驗,工藝過程制定的合理與否學(xué)生自然就會明白。
(二)在講解編程指令時融入編程軟件,以加深學(xué)生對指令的認(rèn)識
1.將所講指令利用仿真軟件進行仿真加工,使學(xué)生全面把握指令的用法和技巧。
在模擬仿真中,可設(shè)計出實際工作中可能發(fā)生的變化,包括事故、故障和生產(chǎn)中極少出現(xiàn)的突然情況,讓學(xué)生全面把握加工方法和技巧。如在講解直線插補指令G01和快速插補指令GOO的應(yīng)用與區(qū)別時,可在程序中的第一個G01后面加F與不加F分別運行,學(xué)生就可以在仿真時看到切削進給與快速插補對工件造成的影響。從而加深認(rèn)識,達(dá)到課堂教學(xué)中無法達(dá)到的效果。
2.將所講指令利用仿真軟件進行仿真加工,加深對指令內(nèi)涵的認(rèn)識。
在講解到外圓、內(nèi)孔粗車復(fù)合循環(huán)指令G71時,如果只從理論上去理解其刀具路線,學(xué)生很難想象其執(zhí)行過程。而利用數(shù)控仿真軟件用G71編制一個小程序進行仿真演示,學(xué)生就從視覺上了解了指令在實際加工中的走刀路徑,進一步加深了對指令的內(nèi)涵的認(rèn)識。
3.將相似指令利用仿真軟件進行演示,使學(xué)生正確把握每個指令的不同用法。
在講解部分同組相似指令如G71、G72、G73時,由于其編程方法和走刀路線均非常相似,學(xué)生容易混淆,若用各指令編一個相關(guān)程序(注意提醒學(xué)生在編制精加工程序時的順序安排)利用仿真軟件進行模擬加工,讓學(xué)生仔細(xì)觀察各指令運行的走刀路線,學(xué)生就很容易明白這三個指令的區(qū)別,從而在編程時能正確地使用各指令。
(三)利用多種系統(tǒng)進行比較,拓寬學(xué)生的知識面,為學(xué)生就業(yè)打下良好的基礎(chǔ)
在數(shù)控教學(xué)中,根據(jù)教學(xué)需要和“以就業(yè)為導(dǎo)向”的思想,可將數(shù)控編程教學(xué)內(nèi)容安排為兩部分,第一部分主要講解與學(xué)校訓(xùn)練最常用的數(shù)控機床的編程方法、操作及應(yīng)用,作為教學(xué)重點,必須使學(xué)生熟練掌握、靈活應(yīng)用,為學(xué)生上機床操作奠定良好基礎(chǔ)。第二部分為提高和拓展,利用仿真軟件集合了各種數(shù)控系統(tǒng)界面與操作的優(yōu)點,主要講解除主訓(xùn)機床以外的機床編程與操作方法,擴大學(xué)生知識面,提高學(xué)生對不同操作系統(tǒng)、不同操作面板的編程與操作能力,從而提高其就業(yè)競爭力。
(四)利用仿真軟件進行模擬加工,可以將操作過程清晰地展現(xiàn)給每位學(xué)生
比如對刀過程,在數(shù)控車間講解時,由于空間的局限性,學(xué)生不易看清楚,可用數(shù)控仿真軟件邊講邊演示邊練習(xí),學(xué)生不僅掌握了對刀方法,而且更容易理解對刀的含義。
三、科學(xué)組織數(shù)控實訓(xùn),結(jié)合仿真教學(xué)
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