浅谈如何将数控加工仿真软件应用到数控加工教学中

2023-02-16

随着科学技术的发展, 数控加工技术正在得到广泛的应用, 数控机床的编程与操作已成为广大机电类学生们必须掌握一项技能。数控机床属于高科技产品, 品种多价格高, 一台数控车床或数控铣床一般需二三十万, 一台数控加工中心也是少则几十万多则几百万。数控机床的操作训练若完全依赖数控机床进行实操训练, 投入大、消耗多、成本高, 即使是实力雄厚的学校和企业既无必要也无力承担起此种消耗与投入。因此探索一种新的数控加工技术教学模式来达到投入少、见效快、培养的学生适应性强、企业欢迎的教学模式势在必然。运用数控加工仿真系统教学是解决这一问题的重要途径。它既能解决学生实习时不熟悉数控系统操作及控制面板的问题, 又可以大大提高学生的学习兴趣, 还能提高学生的编程能力及对不同数控系统不同数控机床的适应能力, 是一种有效地进数控加工教学方法和模式。

1 在教学上科学地使用数控加工仿真软件

如何运用这套软件进行教学呢, 作为数控编程与操作的专业教师, 深感如何将数控编程与操作教学与数控数控仿真软件有机地结合起来是值得我们认真探讨与研究的。通过总结多年的教学活动, 笔者主要从以下几个方面进行探讨。

1.1 灵活应用仿真软件, 增加学生的直观认识, 激发学生的学习兴趣

传统的在黑板上讲解各个按键的作用、名称与使用更是一件费力不讨好的事, 习者枯燥, 教者乏味。引入数控加工仿真软件后, 学生所编程序可以直接在计算机数控加工仿真软件上模拟加工演示, 对程序编写和书写的错误能直接看出, 机床操作面板的使用与零件的加工过程也和实际加工情况十分相似, 学生可以从任意角度观察数控机床加工过程, 毛坯加工为成品的过程历历在目, 直观形象, 便于学习与掌握。通过引用数控仿真软件, 运用行动导向的教学方法, 对学生学习中遇到困难或无法下手的问题进行引导、讲解, 示范操作, 从而很容易克服了学习困难, 解决了难题, 激发了学生的学习兴趣。

1.2 恰当运用数控加工仿真软件, 充分发挥其课堂教学中的作用

数控加工仿真软件主要应用于数控编程与操作这一理论教学课程, 还可作为数控操作技能训练的辅助工具。教师应十分重视数控加工仿真软件的在教学中的应用方法, 摆正数控加工仿真系统在教学中的位置, 既不能完全依赖数控加工仿真软件放弃教师在教学中的引导作用, 也不能在教学中教师唱独角戏采用常规的教学模式而忽视数控加工仿真系统的应用, 应该科学地、充分地发挥数控加工仿真系统在教学中的作用。

1.3 科学安排教学内容, 循序渐近掌握数控编程与操作技能

在教学过程中教学内容的安排分为三个模块。其一为基础模块, 主要讲解与训练最常用的FANUC数控系统中的数控车床、数控铣床、数控加工中心的编程方法、操作及应用, 这一模块是教学重点, 必须使学生熟练掌握, 灵活应用;其二为提高模块, 主要讲解与训练SIEMENS数控系统的三种机床的编程与操作, 以帮助学生进一步加强不同在数控系统下对不同数控机床的编程方法的理解与应用能力;模块三为拓展模块, 主要讲解国产数控数控系统中的华中数控系统和广州数控系统中的数控车床的编程与操作方法, 扩大学生的知识面, 提高学生对不同操作系统、不同操作面板的编程与操作能力。这样, 学生在从业时能够信心十足的面对所操作的数控机床, 较快适应所从事的工作。

1.4 构建多元评价体系, 提高学生的学习意识和自觉性

教学的评价直接影响学生学习的主动性和积极性, 所以评价要做到:第一, 合理且有一定的弹性, 答案不能限得太死, 只要合理就行, 如一些仿真操作中学生实施方案的可行性讨论, 实操过程中加工路线的讨论等。第二, 既要评价技能操作结果, 也要评价技能操作过程。第三, 转换评价中的主客体关系。对学生在仿真软件上的操作情况及结果不仅仅由教师来评, 还可以让学生来自评和互评, 如加工路线的制定、某些图样的理解、坐标点的计算, 在讨论中发现问题, 得到正确的结果, 学习的主动性、积极性就调动出来了。

1.5 数控加工仿真软件可以降低技能训练成本、提高训练效益和安全性

数控机床是一种较为昂贵的机电一体化的新型设备, 它具备“高速、高效、高精度”的特点, 如果初学时就让学生直接在数控机床上操作, 可能出现撞刀、损坏工件与机床、浪费材料等现象, 甚至因操作失误对学生造成人身危害。由于数控仿真软件是在一种虚拟的环境中进行操作实训, 具有保存操作过程、任意设置模拟加工速度等功能, 因此, 数控加工仿真软件非常适合于初始阶段的技能训练, 不仅可以节约成本、确保安全, 还可以轻松对实习过程进行初始化, 对未能完成的实习实行项目保存, 对已完成的实习课题进行调入回顾, 而后再进行几次实际操作就能达到事半功倍的效果, 大大提高了实习效益。

2 切实消除数控加工仿真软件在教学中带来的负面效应

数控加工仿真系统作为模拟教学应用软件, 具有强大的生命力, 但它不能也不可能全部替代教学, 尤其是技能训练。职业院校对学生的培养重在应用, 在培养过程中应从严、从难、从实践出发, 在保证学生具备基本理论之后应让学生掌握过硬的操作技能, 要实现这个目标, 在教学过程中, 绝不能一味依靠仿真软件来替代实训, 必须将仿真软件带来的负面效应的影响减少到最低程度应拿出切实可行的应对措施。

首先, 数控加工仿真系统只是加工过程的模拟并非真实加工过程, 它无法代替学生在真实切削加工的实际感受, 如零件的装夹、刀具的选择、切削用量的确定等, 而在实际中机床加工中会影响到零件的加工质量、生产效率等问题, 对此教师应引起足够的重视。所以, 数控加工仿真软件适合对学生进行初期训练, 后期还必须让学生在实际数控机床上进行操作训练, 建立了较为扎实的机械加工的感性认识, 方可弥补应用数控加工仿真软件进行教学的这一缺陷。

其次, 数控加工仿真系统软件的设计与应用尚处在刚刚起步的阶段, 有些指令无法执行, 使学生对编程理论产生疑惑而无所适从, 教师应该熟悉这一差别, 及时加以说明, 并积极与数控加工仿真系统软件设计方进行联系以便及时予以改进。

其三, 由于数控仿真软件是一种虚拟加工, 容易使学生对养成不严谨的态度, 疏于数控机床的操作要领。这就要求数控实训教师在教学中要严格要求学生, 规范他们的操作过程, 尽可能将这一负面效应减少到最低程度。