數(shù)控技術(shù)教學(xué)計(jì)算機(jī)仿真論文

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一、教學(xué)安全

對于教學(xué)安全主要是針對實(shí)踐操作部分，機(jī)床作為機(jī)械結(jié)構(gòu)，一旦出現(xiàn)事故，輕則機(jī)器損壞，重則出現(xiàn)傷亡事件，這樣的事件已經(jīng)給了我們血的教訓(xùn)。例如，某高校機(jī)械專業(yè)學(xué)生在企業(yè)實(shí)習(xí)期間由于操作失誤，直接導(dǎo)致手臂被機(jī)械結(jié)構(gòu)嚴(yán)重?fù)p傷，最終不得不截肢。如何避免機(jī)械事故發(fā)生是學(xué)生在實(shí)踐操作部分最需要注意的問題，因此很多學(xué)校非常強(qiáng)調(diào)安全問題。傳統(tǒng)教學(xué)中，由于學(xué)生在上機(jī)床實(shí)際操作之前并沒有對機(jī)床的運(yùn)動(dòng)情況有很清楚的了解，很容易導(dǎo)致事故的發(fā)生，因此很多院校在進(jìn)行數(shù)控實(shí)訓(xùn)操作的時(shí)候，多是恐懼危險(xiǎn)的發(fā)生而走走形式，真正實(shí)際進(jìn)行操作，并能夠加工出零件的比較少，除非是學(xué)校為了讓學(xué)生參加比賽而培訓(xùn)數(shù)量比較少的學(xué)生，難以達(dá)到教學(xué)計(jì)劃中關(guān)于實(shí)踐教學(xué)部分的實(shí)際要求。而采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的數(shù)控教學(xué)，可以在實(shí)際操作之前充分了解數(shù)控機(jī)床面板的操作和數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)運(yùn)行規(guī)律，某種意義上說就是真正的數(shù)控機(jī)床操作的演習(xí)，為實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)部分做好充分的準(zhǔn)備工作，即使在仿真中出現(xiàn)操作錯(cuò)誤或者操作失誤，既不會(huì)導(dǎo)致機(jī)床的損壞，更不會(huì)導(dǎo)致人員的傷亡。

二、教學(xué)效果和效率

數(shù)控程序編寫是數(shù)控類課程的主要教學(xué)內(nèi)容之一，如何正確地編寫數(shù)控程序也是數(shù)控類課程的重要任務(wù)。在傳統(tǒng)課堂上，教師主要利用PPT課間插入動(dòng)畫、圖片、文字等內(nèi)容進(jìn)行講解，雖然利用了一些多媒體資源，但是并沒有充分發(fā)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(shù)控代碼控制刀具、機(jī)床主軸的運(yùn)動(dòng)情況。特別是對于一些比較復(fù)雜的循環(huán)指令只是通過這樣的講解方式往往很難準(zhǔn)確地表達(dá)。雖然目前有些教師可以采用一些三維軟件、動(dòng)畫軟件制作一些比較詳細(xì)的動(dòng)畫，但是這種動(dòng)畫往往就是固定設(shè)置好的動(dòng)作，缺乏參數(shù)的變化，不能通過修改參數(shù)來觀察刀具運(yùn)動(dòng)的變化。目前大多數(shù)計(jì)算機(jī)數(shù)控仿真數(shù)控系統(tǒng)都是模擬實(shí)際的數(shù)控機(jī)床操作，幾乎完全和實(shí)際的數(shù)控機(jī)床操作相同。教師在授課過程中可以編寫實(shí)際的數(shù)控程序，再輸入到數(shù)控仿真系統(tǒng)中進(jìn)行驗(yàn)證，在驗(yàn)證的過程中，可以隨時(shí)改變數(shù)控程序中的參數(shù)，來講解數(shù)控指令中參數(shù)控制刀具的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，也可以改變數(shù)控程序中的程序指令，來講解不同指令刀具的運(yùn)行軌跡；這樣就可以更加清楚形象地講解數(shù)控編程中的各種程序指令和指令中各個(gè)參數(shù)的含義。在斯沃?jǐn)?shù)控仿真系統(tǒng)模擬加工零件過程中，在操作界面的左側(cè)顯示編寫的數(shù)控程序，仿真操作過程中根據(jù)刀具的運(yùn)行軌跡，自動(dòng)跳轉(zhuǎn)相應(yīng)的程序段，幫助學(xué)生理解程序中控制對象的運(yùn)行情況，并且利用不同的顏色來展示不同刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡，在直觀地展示運(yùn)動(dòng)軌跡的同時(shí)也可以隨時(shí)更改數(shù)控程序或程序中的參數(shù)來獲取不同的軌跡。

三、數(shù)控工藝部分體現(xiàn)

在實(shí)際的加工過程中，數(shù)控工藝主要體現(xiàn)在刀具、裝夾、進(jìn)給量、主軸轉(zhuǎn)速、背吃刀量、加工工序等。由于這部分內(nèi)容比較抽象，需要根據(jù)實(shí)際加工的材料、技術(shù)要求、零件現(xiàn)狀等具體情況進(jìn)行講解。傳統(tǒng)授課方式只是通過語言的描述、圖片的展示來完成內(nèi)容的講解，學(xué)生很難理解。在采用數(shù)控仿真系統(tǒng)進(jìn)行教學(xué)過程中，可以根據(jù)加工零件結(jié)構(gòu)的不同，按照工序要求講解各種刀具的結(jié)構(gòu)、刀具的尺寸參數(shù)；并且?guī)缀醪皇苋魏蜗拗?，在斯沃?jǐn)?shù)控仿真系統(tǒng)的數(shù)控車刀包括了14種車刀刀桿、各種形狀的刀刃，并可以根據(jù)加工需求輸入刀桿、刀刃的參數(shù)和材料，也可以根據(jù)實(shí)際機(jī)床的結(jié)構(gòu)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(shù)控車床在加工各種零件的需求；在數(shù)控加工中心包括15種各種類型的刀具，同樣可以根據(jù)需求輸入刀桿、刀刃的參數(shù)和材料，選擇各種形式的刀庫，滿足數(shù)控銑削和加工中心加工各類零件的需求。同時(shí)也可以根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特征選擇適合的裝夾方式，也可以設(shè)計(jì)自己的專用夾具以滿足不同工藝裝夾的需求，使學(xué)生可以根據(jù)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(guān)于工件裝夾的要求。斯沃?jǐn)?shù)控仿真系統(tǒng)為數(shù)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(guān)于裝夾的要求，數(shù)控車床根據(jù)板料或管料的需求提供外圓裝夾方式和內(nèi)孔裝夾方式，以滿足車削零件加工的需求。綜上所述，利用數(shù)控仿真系統(tǒng)于應(yīng)用型本科的數(shù)控技術(shù)類課程的教學(xué)中可以適應(yīng)不同專業(yè)方向關(guān)于數(shù)控知識(shí)技能的學(xué)習(xí)，在減少師資投入的情況下學(xué)生可以盡可能多地了解和模擬操作時(shí)間生產(chǎn)中眾多廠家、型號(hào)和操作系統(tǒng)的機(jī)床，以適應(yīng)未來走向工作崗位進(jìn)行數(shù)控編程或者操作機(jī)床的需求；同時(shí)從教師實(shí)際教學(xué)的角度，在理論教學(xué)方面，可以結(jié)合數(shù)控仿真軟件，實(shí)時(shí)地通過仿真操作來幫助學(xué)生理解數(shù)控編程和數(shù)控工藝的基本知識(shí)，同時(shí)也可以模擬不同機(jī)床的實(shí)際操作，大大減少事故率，保證教學(xué)過程以及學(xué)生參加工作后實(shí)際操作機(jī)床的危險(xiǎn)。經(jīng)過桂林航天工業(yè)學(xué)院多名教師近年來采用傳統(tǒng)教學(xué)方式和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)相結(jié)合的方式進(jìn)行教學(xué)證明，學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)控技能的時(shí)候，一方面學(xué)習(xí)興趣大大提高，學(xué)習(xí)數(shù)控技術(shù)的激情比簡單枯燥的傳統(tǒng)課堂教學(xué)具有明顯的差異，另一個(gè)方面學(xué)生學(xué)習(xí)的效果也明顯提升，實(shí)際掌握數(shù)控知識(shí)和數(shù)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(yè)學(xué)院