數控技術教學計算機仿真論文
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一、教學安全
對于教學安全主要是針對實踐操作部分，機床作為機械結構，一旦出現事故，輕則機器損壞，重則出現傷亡事件，這樣的事件已經給了我們血的教訓。例如，某高校機械專業學生在企業實習期間由于操作失誤，直接導致手臂被機械結構嚴重損傷，最終不得不截肢。如何避免機械事故發生是學生在實踐操作部分最需要注意的問題，因此很多學校非常強調安全問題。傳統教學中，由于學生在上機床實際操作之前并沒有對機床的運動情況有很清楚的了解，很容易導致事故的發生，因此很多院校在進行數控實訓操作的時候，多是恐懼危險的發生而走走形式，真正實際進行操作，并能夠加工出零件的比較少，除非是學校為了讓學生參加比賽而培訓數量比較少的學生，難以達到教學計劃中關于實踐教學部分的實際要求。而采用計算機仿真技術的數控教學，可以在實際操作之前充分了解數控機床面板的操作和數控機床的運動運行規律，某種意義上說就是真正的數控機床操作的演習，為實習實訓部分做好充分的準備工作，即使在仿真中出現操作錯誤或者操作失誤，既不會導致機床的損壞，更不會導致人員的傷亡。
二、教學效果和效率
數控程序編寫是數控類課程的主要教學內容之一，如何正確地編寫數控程序也是數控類課程的重要任務。在傳統課堂上，教師主要利用PPT課間插入動畫、圖片、文字等內容進行講解，雖然利用了一些多媒體資源，但是并沒有充分發揮多媒體最大的功用。在講解過程中往往比較枯燥乏味，難以更加形象具體地表述數控代碼控制刀具、機床主軸的運動情況。特別是對于一些比較復雜的循環指令只是通過這樣的講解方式往往很難準確地表達。雖然目前有些教師可以采用一些三維軟件、動畫軟件制作一些比較詳細的動畫，但是這種動畫往往就是固定設置好的動作，缺乏參數的變化，不能通過修改參數來觀察刀具運動的變化。目前大多數計算機數控仿真數控系統都是模擬實際的數控機床操作，幾乎完全和實際的數控機床操作相同。教師在授課過程中可以編寫實際的數控程序，再輸入到數控仿真系統中進行驗證，在驗證的過程中，可以隨時改變數控程序中的參數，來講解數控指令中參數控制刀具的運動規律，也可以改變數控程序中的程序指令，來講解不同指令刀具的運行軌跡；這樣就可以更加清楚形象地講解數控編程中的各種程序指令和指令中各個參數的含義。在斯沃數控仿真系統模擬加工零件過程中，在操作界面的左側顯示編寫的數控程序，仿真操作過程中根據刀具的運行軌跡，自動跳轉相應的程序段，幫助學生理解程序中控制對象的運行情況，并且利用不同的顏色來展示不同刀具的運動軌跡，在直觀地展示運動軌跡的同時也可以隨時更改數控程序或程序中的參數來獲取不同的軌跡。
三、數控工藝部分體現
在實際的加工過程中，數控工藝主要體現在刀具、裝夾、進給量、主軸轉速、背吃刀量、加工工序等。由于這部分內容比較抽象，需要根據實際加工的材料、技術要求、零件現狀等具體情況進行講解。傳統授課方式只是通過語言的描述、圖片的展示來完成內容的講解，學生很難理解。在采用數控仿真系統進行教學過程中，可以根據加工零件結構的不同，按照工序要求講解各種刀具的結構、刀具的尺寸參數；并且幾乎不受任何限制，在斯沃數控仿真系統的數控車刀包括了14種車刀刀桿、各種形狀的刀刃，并可以根據加工需求輸入刀桿、刀刃的參數和材料，也可以根據實際機床的結構選擇四方刀架、八方刀架、十六方刀架，或者選擇前置刀架和后置刀架，滿足數控車床在加工各種零件的需求；在數控加工中心包括15種各種類型的刀具，同樣可以根據需求輸入刀桿、刀刃的參數和材料，選擇各種形式的刀庫，滿足數控銑削和加工中心加工各類零件的需求。同時也可以根據零件的結構特征選擇適合的裝夾方式，也可以設計自己的專用夾具以滿足不同工藝裝夾的需求，使學生可以根據裝夾的情況，正確理解程序編寫過程中避開裝夾，防止車削或者銑削到夾具的零件，滿足工藝講解過程中關于工件裝夾的要求。斯沃數控仿真系統為數控銑床和加工中心工件提供了三種可選擇的裝夾方式，包括直接裝夾、工藝板裝夾和平口鉗裝夾，以滿足不同零件加工關于裝夾的要求，數控車床根據板料或管料的需求提供外圓裝夾方式和內孔裝夾方式，以滿足車削零件加工的需求。綜上所述，利用數控仿真系統于應用型本科的數控技術類課程的教學中可以適應不同專業方向關于數控知識技能的學習，在減少師資投入的情況下學生可以盡可能多地了解和模擬操作時間生產中眾多廠家、型號和操作系統的機床，以適應未來走向工作崗位進行數控編程或者操作機床的需求；同時從教師實際教學的角度，在理論教學方面，可以結合數控仿真軟件，實時地通過仿真操作來幫助學生理解數控編程和數控工藝的基本知識，同時也可以模擬不同機床的實際操作，大大減少事故率，保證教學過程以及學生參加工作后實際操作機床的危險。經過桂林航天工業學院多名教師近年來采用傳統教學方式和計算機仿真技術相結合的方式進行教學證明，學生在學習數控技能的時候，一方面學習興趣大大提高，學習數控技術的激情比簡單枯燥的傳統課堂教學具有明顯的差異，另一個方面學生學習的效果也明顯提升，實際掌握數控知識和數控操作的能力明顯提高。
作者：張棟梁 徐曉華 單位：桂林航天工業學院