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仿真軟件在數控加工教學的應用論文
摘要：利用虛擬現實技術實施數控加工實訓，能完全打破時間和空間的限制。虛擬現實技術即降低了成本又能夠保證教學的質量，是未來實訓教學發展的必由之路。利用虛擬現實技術完成實訓任務，為職業教育的技能訓練找到了一種省錢、省時、高效的方法，可節省成本兼顧精度和編程檢測方面的考慮,完全可以配合使用斐克仿真軟件的相應模塊，以典型車削零件加工為例探索出一條新的數控加工技術教學模式的道路。
關鍵詞：虛擬現實技術；斐克仿真；數控加工
虛擬現實技術，又稱“靈境技術”、“虛擬環境”、“賽佰空間”等。從英文“VirtualReality”一詞翻譯過來，簡稱“VR”[l]。當前,虛擬制造(virtualManufacturing,VM)的研究工作在國外受到重視,將成為未來制造業的重要發展趨勢.它已列入美國敏捷制造使能計劃(TRAM)的五大重點研究領域之一。國內一些高校與科研院所也紛紛起步開展虛擬制造研究工作,盡管我國制造業與某些先進國家還有較大差距,但這也是我國制造業發展過程中的必經之路。手工編程對初學者來說比較適用，可對簡單的零件進行操作，但隨著工業的發展和數控機床功能的完善，一些形狀復雜和特殊的零件在數值計算上，參數設定中，走刀路線的規劃等要借助計算機設計制造軟件來實現，所以CAD/CAM軟件中的仿真加工成為了數控技術發展的重要應用部分。在教學軟件中常見的有PRO-E、UG、CATIA等軟件。這些軟件價格昂貴，在一些高校和中小企業中并不適用，然而在學習或一般的生產中，我們也是用到軟件中的幾個常用到的模塊，我們完全可以找到一個功能簡單的國產軟件來進行使用。我國在這一研究工作的領域中開展的比較晚，但隨著科研機構研究工作和一些重點院校的不斷深入和開展，也已取得了一定的進展，還研發了很多具有自主版權的虛擬仿真軟件。例如：北京的斐克軟件、上海的宇龍軟件、南京的斯沃軟件、廣州的超軟軟件等數控機床仿真系統。因為這些軟件價格比較便宜，也符合我國標準和國情，所以受到廣泛的歡迎并贏得了越來越多的市場。[2]這里就基于斐克仿真軟件配合使用，并以車削加工為例進行數控車仿真加工典型實例說明。圖1數控車削典型零件圖
1仿真加工操作步驟流程
圖略
2操作步驟全流程
1）步驟一，見表2所示。利用虛擬現實技術建立一個逼真的虛擬數控機床加工環境，可以在計算機上進行數控機床操作面板的認識、模擬編程訓練并產生加工結果的仿真、進行從零件設計圖到動態切削演示的全過程的虛擬實現。在數控加工的教學上利用虛擬培訓教學法操作技能訓練。由于數控技術教學和培訓都離不開數控機床，而數控機床本身價格比較昂貴，學校的購買能力限制了其在教學中的普及。通過數控加工的仿真操作訓練，應達到如下幾個教學目的：1）增加學生對數控機床的感性認識，進一步熟悉體會安全操作規范。增加學生實際操作的自信心。提高安全性。2）正確掌握對刀方法。刀具對刀是數控編程中重要的環節，要求學生正確掌握方法。在虛擬的世界中不存在設備損壞或刀具破損等問題，學生可以通過數控仿真操作系統進行反復操作練習，直到能完全熟練地掌握對刀方法。3）適應臨場操作感。由于學生首次操作數控設備，有些不敢上手或害怕破壞刀具和工件，所以會顯得有些緊張，甚至會產生誤操作。例如少輸入了小數點或者忘記輸入刀具補償值等。通過仿真系統的訓練，學生容易的掌握操作步驟，能在輕松的環境下進行操作，熟練后再操作真實的設備。4）對編制的工藝流程和程序代碼進行驗證，更改。防止實際操作時出現危險和錯誤。5）節省大量的熟悉機床時間，在現場操作時直接進行加工訓練，減少材料和刀具損耗，提高機床使用效率。進行虛擬培訓教學法教學之前，應該具備和學校實際操作場地、條件一致的虛擬教學培訓系統，如相應機床的虛擬操作模型、刀具庫、環境模擬等等。要力求虛擬環境與實際環境的情景一致。這樣才能保證學生能夠在虛擬環境下進行數控加工操作的真實過程：毛坯定義、工件裝夾、壓板安裝、基準對刀、安裝刀具、機床手動操作等內容。這些操作過程都完全可以在虛擬教學系統中實現，同時虛擬數控加工仿真教學系統可以檢驗各種數控指令是否正確，能提供與真實機床完全相同的操作面板，其調試、編輯、修改和跟蹤執行等功能也一應俱全。虛擬現實技術在教學中有著極大的前景，特別是受到教育者關注和賞識。國內的一些高職院校，將仿真技術軟件廣泛應用于三維造型設計、數控模擬加工等實踐教學環節，收到了較好的教學效果。在我國許多高校和研究機構也已經利用虛擬現實仿真技術，開展教學和實驗實訓方面研究與開發，廣泛應用于高校的實踐教學，將會對其教學模式改革起到極大推動作用。虛擬技術雖然不能完全替代真實的加工和操作，但在理論課與實踐課之間起到承上啟下的作用。能更好地為教育技術提供一項嶄新的模式。
參考文獻：
[1]劉金磊.虛擬加工過程仿真的研究與分析[D].華北電力大學,2009.
[2]劉文霞.數控仿真系統在數控教學中的應用[J].中國現代教育裝備,2009(10).
[3]霍蘇萍.數控車削加工工藝編程與操作[M].北京:人民郵電出版社,2009.
[4]孟慶茂.教育科學研究方法[M].北京:中共廣播電視大學出版社,2001.156
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