數控仿真系統在數控機床教學實踐中的應用
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數控仿真系統在數控機床教學實踐中的應用【1】
[摘 要]隨著自動化技術和機械加工技術的不斷發展，數控加工已經成為機械加工領域使用最為廣泛的技術形式。
數控機床的使用需要一定的專業知識背景和操作編程經驗，相關操作技術人員已經成為當前機械加工市場的稀缺人才。
本文概述了數控加工仿真系統在數控機床教學領域的應用現狀，并就完善數控仿真軟件的教學價值提供了新的思路。
[關鍵詞]數控仿真軟件;數控機床;教學實踐
主要內容：
工業化和自動化已經成為制造生產領域的發展主題，隨著智能加工理念和自動化加工需求的不斷深化，以數控機床為代表的新一代自動加工設備開始在制造業中普及開來。
我們可以看到數控機床在集成了柔性加工、多維加工、曲面加工和多軸聯動等最新加工技術的同時，還兼容了數字編程和輔助設計等功能，這使得每一個數控機床都能成為一個不同規模的加工中心，滿足不同的加工需求。
但是正是由于數控機床的功能多樣性，使得數控機床的操作要求十分嚴格，操作者不僅需要具備扎實的機械加工基礎知識和操作技能，還需要對數控編程技巧、數控加工技術原理和加工工藝制定等具備一定的知識儲備，這就對當前的數控機床操作人才的培訓模式提出了很高的要求，如何進一步強化數控機床操作人才培訓的有效性和成材率，這將是本文要集中探討的話題。
一、數控仿真軟件概述
從技術層面來看，數控仿真軟件集成了虛擬現實技術和計算機圖形學技術，并且能夠實現虛擬現實的數控機床操作試練。
虛擬現實技術通過量化實際系統的系統參數、系統環境、聲光電等現象，能夠真實的還原系統操作環境，給與操作者以極高的真實體驗;可以對設備進行操縱，可以查看生產過程、實驗過程、施工圖過程、供應過程等活動的各種技術參數的動態值，從而確認現實系統是否有能力完成預定的任務和如何去完成，也可從中發現運動過程的缺陷和問題，予以改進。
目前來看，數控仿真軟件主要包括了兩種，一種是模擬數控機床加工環境和加工過程的虛擬數控機床仿真軟件，另一種就是以零件設計和加工程序為主線的CAD/CAM一體化軟件。
數控機床仿真軟件能夠讓操作者快速熟悉數控機床的結構組成、工作流程和操作要領，通過外接數據庫，能夠對當前主要的數控機床進行針對性培訓，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計、零部件加工工藝設置、數控加工程序編制等環節上，目前常見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械加工過程，培養機械專業技能。
二、數控仿真系統在數控機床教學實踐中的應用
在目前的數控機床操作人才培訓中，主要也是針對上述兩種仿真軟件形式，進行針對性極強的教學實踐培訓，詳細應用內容如下所述：
1)數控機床仿真軟件在數控機床實踐教學中的應用
數控機床仿真軟件是基于虛擬現實系統平臺而搭建起來的操作系統，它可以在虛擬現實數控機床數據庫的支持下，完美的再現當前主要數控機床的結構組成和工作環境，在數控機床的教學實踐過程中，首要科目是要熟悉數控機床的結構組成，受到經濟條件的限制，多數數控機床加工學校很難對當前的各種類型的數控機床進行現場拆裝，數控機床仿真軟件中的模塊分解過程能夠實現全息裝配過程，仿照真實數控機床零部件尺寸，進行的實際工業化裝配流程的演練，能夠進一步加深學生對于數控機床的進給系統、多軸聯動系統、曲面加工系統的空間形象的理解。
其次是典型加工工藝的教學實踐，數控機床仿真軟件能夠對工件毛胚定位、工件裝夾、夾具工作原理、壓板安裝流程、加工基準對刀原則、刀具安裝和選用規范、機床手動操作和自動操作指令條碼等，進行逐一的繁復講解。
而且允許學生在課后進行溫習和嘗試;再者是完善的圖形數據和加工標準數據庫資料，使得學生可以在仿真軟件自帶的典型數控機床編程程序的指導下，進行實際編程，并且在虛擬加工平臺上，對自定義的工件進行工藝設定，并且檢查加工工件的尺寸誤差和質量達標情況;該仿真軟件系統結合自動化考核系統，能夠實現教學、實踐和考核一體化的培訓模式。
2)零部件加工仿真軟件的教學實踐應用
熟知零部件的造型原理和加工工藝流程是保證數控機床操作者能夠進行復雜加工過程的技術基礎，零部件加工仿真軟件為學習者提供了一個高仿真度的零部件數模設計，包括了曲面造型設計和參數化設計這兩種主要的形式，對于簡單曲面造型和復雜曲面的造型原理都能有一個清晰的理解過程;其次是對零部件加工工藝的熟悉過程，工件加工的第一道工序是要進行基準對刀，不同的零件對刀的原則和位置選擇都大相徑庭，比如軸對稱零部件、桿件、板件、螺旋件以及內內孔加工等等。
這都需要學生們在平時的學習過程中熟練的分析不同類型零部件的加工工藝選擇準則;再者是對數控加工刀具的走刀過程和走刀程序進行針對性的講解。
這種直觀的培訓模式有助于學生養成數控加工思維，結合實踐性極強的零部件金工實習，使得學生們在自己動手加工典型零部件時，對于零部件造型保持的關鍵性因素、令不加加工失效的主要原因以及加工過程的重點注意事項都能有一個直觀而且親身經歷的過程，經過這種培訓模式所培養出來的數控機床操作人才將兼具專業知識背景和機床操作技能，能夠適應快節奏、高技術含量的操作需求。
總結：
隨著自動化技術和機械加工技術的不斷發展，數控加工已經成為機械加工領域使用最為廣泛的技術形式。
數控機床的使用需要一定的專業知識背景和操作編程經驗，相關操作技術人員已經成為當前機械加工市場的稀缺人才。
本文概述了數控加工仿真系統在數控機床教學領域的應用現狀，并就完善數控仿真軟件的教學價值提供了新的思路。
參考文獻
[1] 白燕，淺談數控仿真系統在數控實習教學中的應用[J]，科技信息，2012(19)
[2] 鄭艷琴，數控仿真系統在數控教學中的應用[J]，吉林工程技術師范學院學報，2011(5)
數控程序改革在數控教學中的可行性【2】
摘 要：數控技術的應用不但給傳統制造業帶來了革命性的變化，使制造業成為工業化的象征，而且隨著數控技術的不斷發展和應用領域的擴大，對國計民生的一些重要行業(IT、汽車、輕工、醫療等)的發展起著越來越重要的作用，因為這些行業所需裝備的數字化已是現代發展的大趨勢。
在這個大工業背景下的數控技能競賽越來越體現了操作技術的“高精尖”，為此，結合近幾年的數控比賽，覺得對現有數控加工技術的改進是具有重要意義的。
關鍵詞：數控技術;改革;數控教學;加工時間
一、數控技術發展及改革意義
裝備工業的技術水平和現代化程度決定著整個國民經濟的水平和現代化程度，數控技術及裝備是發展新興高新技術產業和尖端工業(如信息技術及其產業、生物技術及其產業、航空、航天等國防工業產業)的使能技術和最基本的裝備。
馬克思曾經說過：“各種經濟時代的區別，不在于生產什么，而在于怎樣生產，用什么勞動資料生產。”制造技術和裝備就是人類生產活動的最基本的生產資料，而數控技術又是當今先進制造技術和裝備最核心的技術。
當今世界各國制造業廣泛采用數控技術，以提高制造能力和水平，提高對動態多變市場的適應能力和競爭能力。
此外，世界上各工業發達國家還將數控技術及數控裝備列為國家的戰略物資，不僅采取重大措施來發展自己的數控技術及其產業，而且在“高精尖”數控關鍵技術和裝備方面對我國實行封鎖和限制政策。
總之，大力發展以數控技術為核心的先進制造技術已成為世界各發達國家加速經濟發展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。
為什么要改進?可能是絕大部分人的共同疑問。
隨著數控加工技術的不斷成熟提高，數控技能競賽也越來越難。
在這樣的背景下，結合我們這近幾年的數控比賽，我覺得對我們技術的改進是具有很重要的意義的。
二、分析現狀和未來展望
1.我們的加工時間可以分成三塊
(1)輔助時間：指我們為加工零件做的一些輔助動作所用的時間總和。
(2)編程時間：指我們為加工零件用在編寫零件加工程序的時間總和。
(3)程序加工時間：指我們為加工零件用在運行零件加工程序加工零件的時間總和。
2.展望未來，我們的加工將是“有效加工”
就是在正確的時間里，操作者和機床在每一秒鐘里都在做有效的工作。
可想而知這樣的競爭力和我們以前擁有的競爭力的差距，肯定是有效加工>傳統加工。
三、程序改進前后對比分析
輔助時間和編程時間是可以通過不斷的練習來快速有效地提高的，但程序加工時間在相同機床和相同參數下是相差無幾的，我們現在可以通過改進程序格式，改變數控加工的路徑，達到數控加工的有效度的增加。
下面以華中和FANUC兩種數控系統程序改進前后的對比來說明(見上頁表)。
競賽促進教學。
這些年來參加的技能比賽都是全身心投入到比賽中了，為了適應比賽，很多內容都有了相應的改變。
包括這次改革的內容，是把技能競賽中的內容應用到了普通教學中。
這些知識是由數控競賽方面訓練轉變而來，這也正是現在數控的各類競賽真正要達到的效果，就是由競賽促進教學。
改進后所產生的效果也是很明顯的，在同系統、同條件加工下，改進的數控加工程序能為每個零件節省5～7分鐘的時間。
可想而知，如果在工廠里大批量地加工，那可以節省多少資源。
在資源嚴重不足的當代是具有非常大的意義的。
參考文獻：
[1]中國機床工具工業協會行業發展部.CIMT2001.世界制造技術與裝備市場，2001(3)：18-20.
[2]中國機床工具工業協會數控系統分會.CIMT2001.世界制造技術與裝備市場，2001(5)：13-17.
[3]楊學桐，李冬茹，何文立，等.距世紀數控機床技術發展戰略研究.北京：國家機械工業局，2000.
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