虛擬仿真技術在數控加工的應用

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1數控加工虛擬仿真

數控加工虛擬仿真是通過計算機虛擬仿真模型將數控機床的各組成結構、運行方式、邏輯關系等用三維動畫的方式展現出來。數控加工虛擬仿真軟件能夠對工件加工的全過程進行模擬，并可以從多角度觀看加工時刀具的切削路徑和工件加工效果。對初學數控機床的學生來說，使用數控加工虛擬仿真軟件學習數控加工的操作步驟可以將機床的運作和工件的加工過程立體地呈現出來。數控加工虛擬仿真可以對預加工工件進行多次反復模擬加工，并通過多次的模擬加工不斷改進工件的加工方法、提高工件的加工效果，為真實環境下加工工藝分析及程序編寫提供參照，保證了工藝分析的可行性、程序運行可靠性，避免因工藝不合理或程序出錯造成的刀具碰撞或引起其他突發狀況。

2數控加工虛擬仿真在實訓中的應用

基于虛擬仿真技術的數控加工實訓教學方法改變了以往僅在數控機床前對學生進行教學的單一形式，通過加入虛擬仿真技術可以讓學生通過仿真軟件和三維模型深化對數控機床的學習，并讓學生從多角度、全方位對數控機床的構造及各組成結構進行認識和學習。此外，在工件加工前學生可以對數控機床的整個操作和加工過程進行仿真和模擬。在學生對數控機床知識有一定了解后，向學生演示對刀及簡單的操作加工。學生對數控機床及數控加工過程有一定認識之后，學生就可通過數控虛擬仿真軟件學習和練習數控機床的開關機、換刀、對刀、工件旋轉、簡單的工件加工等操作過程，同時可以學習操作面板上各個功能鍵和輸入鍵的用法和作用，在學習過程中。如若學生操作錯誤或是虛擬機床停止運行，學生可以隨時返回操作或是重啟軟件，減少了實際中因誤操作引起的設備損壞和人員傷亡。在學生熟練數控加工的操作流程后，讓學生學習數控機床的加工原理及數控編程方法。數控編程的學習之所以放在學生熟悉數控機床之后，是因為這樣學生更容易學習數控編程的邏輯思維、程序代碼意義及各段編程的作用。在學習編程的過程中將工件加工的工藝分析和路徑分析貫穿其中，讓學生通過實例形象地學習數控編程。為了檢驗編程是否正確、合理，學生可以將所編程序輸入數控虛擬仿真軟件，通過仿真軟件對工件加工時的走刀路徑和加工后的效果進行模擬分析，從而檢驗編寫的程序是否準確、合理。最后，在學生對數控機床的操作過程、程序的編寫方法、工件加工的工藝分析等知識充分學習后，指導學生獨立上機操作，將前期所學的知識點在真實數控機床環境下進行演練。通過這種數控機床與數控虛擬仿真軟件的交互學習，增強學生對數控加工流程的認識，調動學生學習數控加工的積極性，讓學生有充足的時間和機會，通過多種途徑深入學習數控加工技術。

3數控加工虛擬仿真在實訓中應用的優勢

3.1增強了學生數控加工實訓效果，提高了學生動手操作能力數控加工虛擬仿真運用到實訓教學中可以實現對數控機床的各個部件及輔助工具進行立體演示，擺脫了傳統教學中通過平面圖或是觀察數控設備外觀進行想象。同時，數控加工虛擬仿真軟件可以模擬出現實環境中數控操作和工件加工過程，能夠對輸入的數控程序進行識別和檢驗，其操作面板、運行系統等都可以按實際需求進行修改，學生像在真實環境下進行各項功能操作，給初學者提供大量的練習操作時間，為后續的上機實訓奠定了扎實的基礎，有效提高學生的數控加工操作能力。3.2提高了數控機床的有效利用率，降低了實訓耗材的浪費各高校在開設數控加工課程時，由于數控設備數量及數控教學老師人員數量有限，數控加工教學模式一般是數十位學生集中在一臺數控設備周圍學習。由于開設數控加工的課時是固定的，所以在學習數控操作過程中，每個學生的實際上機操作時間較少、操作能力難以得到快速提高。將數控加工虛擬仿真運用到實訓教學中可以讓學生在數控加工虛擬仿真實驗室內學習基本的數控機床操作知識，反復鍛煉學生的數控操作能力，在學生具備數控操作能力后再分批次、分階段進行真實環境下的上機操作，最大程度實現數控機床的利用效率，同時減少學生在初學過程中對加工耗材不合理使用，降低了實訓過程中耗材浪費。3.3增強了學生實訓安全性、降低了數控機床故障發生率數控加工虛擬仿真運用到實訓教學中，合理地將學生的初學操作過程放到虛擬環境下，減少學生在實際初學過程中因誤操作造成的人員傷害及機床損壞，在提高學生學習效率的同時增強了學生實訓的安全性。同時，由于數控程序調試過程是在虛擬環境下先行完成，所以在后期上機過程中縮短了程序調試時間，降低了數控設備的消耗，在加工一些復雜零件時，有效降低了程序出錯的可能性，減少刀具損害及工件破壞的幾率，從而降低數控機床發生故障的概率。3.4拓寬了學生專業知識面、提高了學生創新能力虛擬制造和智能加工已經成為制造業發展的目標和方向，虛擬仿真技術在數控加工實訓教學中的應用可以讓學生認識到智能加工在行業應用中的前景，促進學生對未來就業方向的正確把握。同時，數控虛擬仿真軟件給學生提供了一個生動、逼真的數控操作學習環境，讓學生成為虛擬環境的參與者，變被動的傳授為主動的交互學習，無形中培養了學生在智能加工行業的創新意識，提高了學生的創新能力。

4結語

將數控加工虛擬仿真運用到實訓中是對實訓教學方法的探索與改進，它通過合理地安排數控加工教學內容和授課方式來提高學生對數控加工的學習效果，為學生提供了足夠的學習時間和操作空間，從而有效提升了學生的創新思維和創新意識，為學生的動手能力和創新能力培養營造了良好的學習氛圍。這種探索與改進對數控加工實訓教學效果和質量提升有很大的促進作用，對“新工科”背景下培養高技術綜合性人才具有重要意義。

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作者:徐樂 楊東 單位:江蘇師范大學