高級職業(yè)教育評職范文VNUC仿真軟件教學(xué)研究

　　摘要：以VNUC仿真軟件數(shù)控教學(xué)為研究主題，介紹了VNUC仿真軟件及其功能特點，分析了數(shù)控仿真軟件在數(shù)控教學(xué)中的優(yōu)缺點，通過教學(xué)實踐證明，VNUC仿真軟件的應(yīng)用不僅彌補(bǔ)了設(shè)備的不足，而且調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高了教學(xué)質(zhì)量。

　　關(guān)鍵詞：數(shù)控教學(xué),VNUC,仿真加工

　　隨著“三本”院校加強(qiáng)對于學(xué)生動手能力的要求，以及數(shù)控加工在機(jī)械制造業(yè)中的廣泛應(yīng)用，對數(shù)控相關(guān)技術(shù)人員的需求日益增加，數(shù)控操作者的大量培訓(xùn)便成為迫切的問題。在傳統(tǒng)的操作培訓(xùn)中，數(shù)控編程和操作的有效培訓(xùn)必須在實際機(jī)床上進(jìn)行，這既占用了設(shè)備加工時間，又具有風(fēng)險，培訓(xùn)中的誤操作經(jīng)常會導(dǎo)致昂貴設(shè)備的損壞[1]。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，尤其是虛擬現(xiàn)實技術(shù)和理念的發(fā)展，產(chǎn)生了可以模擬實際設(shè)備加工環(huán)境及其工作狀態(tài)的計算機(jī)仿真軟件。它用計算機(jī)仿真軟件進(jìn)行培訓(xùn)，不僅可迅速提高操作者的素質(zhì)，而且安全可靠、費用低。

　　數(shù)控機(jī)床仿真加工是數(shù)控技術(shù)課程的輔助教學(xué)手段，能充分利用現(xiàn)有資源節(jié)省時間降低風(fēng)險，最大限度為學(xué)生提供動手實踐機(jī)會，將課本上所學(xué)數(shù)控加工知識通過仿真加工模擬完成。數(shù)控仿真通過不同類型典型零件的模擬加工彌補(bǔ)實踐操作中的種種不足，從而刺激學(xué)生的感官認(rèn)識，提高他們學(xué)習(xí)的主動性和積極性，快速提高學(xué)生的理論和實際水平。因此VNUC數(shù)控仿真軟件在數(shù)控教學(xué)中發(fā)揮著重要的作用。

　　結(jié)合我校數(shù)控技術(shù)這門課程來說，由于學(xué)生基礎(chǔ)差，學(xué)習(xí)被動無興趣等，要在這樣的條件下要培養(yǎng)一個合格的數(shù)控技術(shù)人才談何容易，這就要求探索出一套適合當(dāng)前現(xiàn)狀的教學(xué)方法。通過一段時間的數(shù)控教學(xué)，發(fā)現(xiàn)數(shù)控仿真軟件能在其中顯示出橋梁作用，能使理論和實踐有效的銜接，打破了傳統(tǒng)的數(shù)控教學(xué)模式，增加了學(xué)生動手的機(jī)會，提高了操作的熟練程度。因此，把數(shù)控仿真軟件用于教學(xué)，是解決這一問題的有效途徑[2]。

　　1 VNUC數(shù)控仿真軟件的簡介

　　在數(shù)控加工過程中，為了檢查數(shù)控程序的正確性，傳統(tǒng)上采用試切的方法進(jìn)行檢驗，但這種方法費工費料，代價昂貴，使生產(chǎn)成本上升，增加了產(chǎn)品加工時間和生產(chǎn)周期。后來又采用軌跡顯示法，即用計算機(jī)控制鉛筆繪圖器，以筆代替刀具，以紙代替毛坯來仿真刀具運動軌跡的二維圖形。這種方法可以顯示二軸加工軌跡，也可以檢查一些大的錯誤，但其運動僅限于平面，局限性很大。對于工件的三維和多維加工，也有用易切削的材料代替工件(如石蠟、木料、改性樹脂和塑料等)來檢驗加工的切削軌跡。為此，人們一直在研究能逐步代替試切的仿真方法，并在試切環(huán)境的模型化、仿真計算和圖形顯示等方面取得了重要的進(jìn)展。在這種情況下，數(shù)控加工的計算機(jī)仿真軟件應(yīng)運而生。

　　目前國內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)了各種數(shù)控加工仿真教學(xué)系統(tǒng)，如北京斐克(VNUC)、上海宇龍和南京宇航等不同數(shù)控加工仿真軟件。但結(jié)合學(xué)校現(xiàn)有的資源，在教學(xué)中主要以北京斐克(VNUC)系統(tǒng)為主輔助教學(xué)。該軟件由北京市斐克科技有限責(zé)任公司和北京聯(lián)高軟件開發(fā)有限公司依據(jù)《全國現(xiàn)代制造技術(shù)應(yīng)用軟件課程遠(yuǎn)程培訓(xùn)》中的教學(xué)要求，聯(lián)合研制開發(fā)的一款基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的數(shù)控加工技術(shù)教學(xué)軟件[1]。

　　VNUC包含了常見型號的數(shù)控機(jī)床，如臥式數(shù)控車床、3軸立式數(shù)控銑床和3軸立式數(shù)控加工中心。該軟件更包含了種類繁多的主流數(shù)控系統(tǒng)，如FANUC、GSK、華中HNC、KND和SIEMENS等系統(tǒng)。系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一管理的刀具材料、特性參數(shù)庫，含數(shù)百種不同材料、類型和形狀的車刀、銑刀，同時還支持用戶自定義刀具及相關(guān)特性參數(shù)。數(shù)控車床上的圓柱狀毛坯可以是實心棒料和空心套筒兩種，銑床或加工中心的毛坯是可以自行定義大小尺寸的長方體毛坯。不論車床還是銑床其毛坯材料的種類十分豐富，操作者可以根據(jù)實際情況來選擇使用。

　　2 VNUC數(shù)控仿真系統(tǒng)功能

　　(1)熟悉數(shù)控系統(tǒng)的操作

　　系統(tǒng)中包括國內(nèi)外大部分?jǐn)?shù)控系統(tǒng)。如：FANUC、西門子、華中數(shù)控等，在主要的三大系統(tǒng)中，又分車、銑、加工中心，不同的系統(tǒng)型號共20多種。學(xué)生可以通過此軟件熟悉多種數(shù)控系統(tǒng)的操作。

　　(2)檢驗程序的正確性

　　學(xué)生在學(xué)習(xí)編程知識后，編寫好程序后，可模擬加工仿真過程，像數(shù)控機(jī)床一樣，進(jìn)行一系列的數(shù)控加工過程，看程序是否正確。

　　(3)檢測操作的規(guī)范程度

　　學(xué)生在操作VNUC仿真軟件時，出現(xiàn)操作真實數(shù)控機(jī)床時相同的誤操作，軟件可以發(fā)出報警，以便改正。

　　(4)記錄操作功能

　　在學(xué)生操作過程中，可以把操作過程全程記錄下來，以備老師來檢驗操作是否正確。

　　(5)全面的檢測功能

　　碰撞和干涉檢驗在這里主要檢驗刀具和主軸相對于非加工部件如夾具、工件的非加工部位、加工工作臺的干涉現(xiàn)象，也可用來檢驗由用戶指定的物體之間的干涉現(xiàn)象，由于加工過程由NC代碼驅(qū)動，通過有數(shù)控程序預(yù)檢查和運行中的動態(tài)檢查功能，干涉出現(xiàn)位置的NC代碼信息可及時反饋提交用戶進(jìn)行檢查和修改，從而防止了誤操作的發(fā)生。

　　(6)具有數(shù)控程序處理功能

　　能夠通過DNC導(dǎo)入各種CAD/CAM軟件生成的數(shù)控程序，例如Mastercam、Pro/E、UG、CAXA等，也可以導(dǎo)入手工編制的文本格式數(shù)控程序，還能夠直接通過面板手工編輯、輸入、輸出數(shù)控程序。

　　(7)具有互動教學(xué)功能

　　仿真軟件的互動教學(xué)功能也使得教師通過教師機(jī)，在每位學(xué)生機(jī)上演示其教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生可以非常清楚地觀看和練習(xí)，同時教師也能在教師機(jī)上觀察每位學(xué)生的操作情況，對學(xué)生進(jìn)行教學(xué)指導(dǎo);還可利用仿真軟件的考試功能對學(xué)生進(jìn)行考試，了解學(xué)生對數(shù)控加工過程的掌握情況，不斷調(diào)整教學(xué)進(jìn)度。利用數(shù)控加工仿真軟件教學(xué)，可使抽象內(nèi)容形象化，以達(dá)到最佳教學(xué)效果 [3]。

　　3 VNUC數(shù)控仿真軟件教學(xué)中的優(yōu)缺點

　　VNUC數(shù)控仿真軟件在教學(xué)中的優(yōu)點：

　　1)通過情境教學(xué)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意思。

　　2)可以彌補(bǔ)學(xué)校數(shù)控設(shè)備不足的問題。

　　3)通過在教學(xué)過程中利用VNUC數(shù)控仿真軟件學(xué)習(xí)，結(jié)合“三本”加強(qiáng)動手能力的特點，充分體現(xiàn)理論指導(dǎo)實踐的理念。通過邊學(xué)邊練，讓他們在愉快的氛圍中接受新知識和新技能。

　　4)利用VNUC數(shù)控仿真軟件的全面檢測功能，可以設(shè)計出實際加工中可能出現(xiàn)的任何問題，讓學(xué)生進(jìn)行思考和解決，從而加深認(rèn)識在課堂教學(xué)中無法達(dá)到的效果。

　　數(shù)控加工仿真軟件的應(yīng)用，雖然為我們在相當(dāng)程度上彌補(bǔ)了因數(shù)控設(shè)備不足而無法滿足學(xué)生實際動手操作訓(xùn)練的缺陷，但也不是完美無缺，事實上在它發(fā)揮優(yōu)勢的同時，也存在一定的問題。如下：

　　1)VNUC數(shù)控仿真軟件無法替代學(xué)生在真實切削加工中的實際感受。譬如：加工過程中刀具的影響、切削用量選擇合理與否在加工中的作用、產(chǎn)品粗糙度無法檢驗以及加工環(huán)境和氛圍的感受等。而這些恰恰是學(xué)生技能訓(xùn)練的要求。

　　2)利用VNUC數(shù)控仿真軟件教學(xué)容易使學(xué)生對仿真加工產(chǎn)生依賴心里，

　　疏于實際加工，造成學(xué)生的自滿情緒，從而放松學(xué)習(xí)，懈怠訓(xùn)練。

　　3)雖然它的操作面板和系統(tǒng)和實習(xí)機(jī)床是相同的，但VNUC仿真軟件在車床上安裝毛坯時，毛坯只能選成棒料，在選擇好的一個機(jī)床上加工好的零件不能在另外的機(jī)床上后續(xù)加工等。

　　4)學(xué)生對數(shù)控的加工工藝的合理安排、工藝參數(shù)的正確設(shè)置無法產(chǎn)生深刻的體會。如應(yīng)用仿真軟件時無論學(xué)生任意安排工藝路線及工藝參數(shù)，比如切削速度和刀具設(shè)置不一樣，加工出來的工件效果幾乎一樣，因此學(xué)生們對合理的工藝路線和參數(shù)難以仔細(xì)考慮。

　　因此作為一個仿真軟件，它和實際機(jī)床還是有很多區(qū)別的，無法真正代替實際機(jī)床，所以仿真軟件使用只能作為縮短實習(xí)時間，提高實習(xí)效率的一種輔助手段，必須適當(dāng)?shù)陌才艑嶋H操作來彌補(bǔ)其不足之處。

　　4 結(jié)語

　　VNUC數(shù)控加工仿真軟件是利用計算機(jī)虛擬動畫技術(shù)來模擬實際機(jī)床的加工過程，可使用戶既能掌握數(shù)控機(jī)床加工的基本原理，又能掌握數(shù)控機(jī)床操作的基本技能。將該軟件應(yīng)用于教學(xué)培訓(xùn)和實際生產(chǎn)中，可以減少培訓(xùn)成本，保證生產(chǎn)質(zhì)量，具有十分重要的意義[4]。總之，只有科學(xué)、合理的將VNUC仿真軟件與實際操作有機(jī)結(jié)合起來并應(yīng)用到數(shù)控教學(xué)中，就能更好地為教學(xué)服務(wù)，提高教學(xué)質(zhì)量。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]李芹.基于VNUC數(shù)控仿真軟件下的教學(xué)[J].科技風(fēng),2009,(19)

　　[2]陳國慶,沈先君.數(shù)控機(jī)床仿真在數(shù)控教學(xué)中的應(yīng)用[J].科教文匯,2007,(30)

　　[3]蔣永松.數(shù)控仿真軟件在數(shù)控教學(xué)中的應(yīng)用與思考[J]. 科學(xué)咨詢,2010,(1)

　　[4]韓偉娜,李欣玉.基于VNUC的虛擬數(shù)控機(jī)床仿真加工[J].北華航天工業(yè)學(xué)院學(xué)報,2010,20(6)