刘赫钊,张 敬

(1.天津机电职业技术学院,天津 300350;2.天津职业大学,天津 300410)

数控仿真软件在机电数控教学中的运用

刘赫钊1,张 敬2

(1.天津机电职业技术学院,天津 300350;2.天津职业大学,天津 300410)

机电数控教学普遍存在教学硬件设备不足的情况,在实践训练的过程当中学生还需要排队等候才能进行设备操作,这样就给机电数控教学带来了非常大的困难,并且非常不利于此专业人才的培养.文章探讨了数控仿真软件在机电数控教学中的运用,有效解决上述问题的同时,还能够充分发挥出机电数控教学的优越性,在对老师教课提供便利的同时,还可以有效地提升学生的动手能力,培养学生的创新意识,这样就有利于提升数控教学的水平.

机械制造技术;数控仿真软件;机电数控教学

目前的社会是一个技术化、科学化的信息社会,每个行业的发展都离不开自动化信息技术,特别是先进的制造产业,在满足社会需求的同时还引起了社会的广泛关注.在先进制造产业发展的过程当中,数控技术是不可或缺的,数控技术在促进社会发展与科学技术进步的过程当中有着非常重要的作用,各种职业院校也越来越注重对数控技术人才的培养,有效地补充数控技术人才市场的空缺.但是在教学的过程当中,因为招生的数量逐渐增大,这样就使得职业学院原有的数控设备无法满足学生学习的需要,而且数控机床的价格非常昂贵,并不能在短时间之内满足学校教学需求.

1 数控仿真软件概述

数控仿真软件主要是利用计算机实现对数控机床运行情况的模拟以及编程的软件,该软件能够使用三维或者二维图形对数控机床的操作过程进行全方位的模拟.在教学的过程当中使用仿真数控软件,就可以对数控机床的工作流程以及控制面板等内容进行详细的讲解.长期以来,在对数控机床的工作原理、加工过程以及具体的操作技术进行教学的过程当中,学生很难掌握具体的知识理念,并且因为学生缺少实践的过程,这样就导致学生很难将学习到的内容与具体的操作有效地结合在一起.在教学的过程当中使用数控仿真软件对机床的运行过程进行模拟,就可以使学生通过真正的模拟操作有效地掌握每一条指令的意义,并且还可以通过查看数控加工的过程以及方法对编程进行正确的验证[1].

2 研究现状

随着科学技术的快速发展,制造产业已经加强了对计算机技术、自动化技术的使用,这样所形成的先进制造技术受到了国家的重视,它是有效提升国家在国际中的竞争力与创新能力的根本途径,在先进的制造技术当中数控技术占有非常重要的地位.所以职业院校,开始从传统的教学内容向新技术新工艺的实践教学转变.但是因为数控专业是机电专业的一个分支,课程在设置的过程当中过于老化,教学理念以及教学方法过于陈旧,教师团队的力量不足,再加上因为设备不足的情况而导致学生的学习积极性不高,在这种情况下培养一个合格的数控机床专业人才是非常困难的.经过多年的实践教学,发现在机电数控教学的过程当中合理地使用数控仿真软件,能够有效地提升学生学习的积极性,使学生在学习的过程当中能够更好地掌握数控机床操作技术,培养数控机床人才.

3 数控仿真软件应用于教学的优缺点

3.1 优点

3.1.1 解决设备不足问题,节约成本、降低损耗

因为数控机床的价格比较贵,而且数控机床的种类繁多,如果在教学的过程当中完全依靠机床的实际操作练习,就需要花费大量的资金,并且在实践教学的过程当中消耗成本也很大.在教学的过程当中合理地使用数控仿真软件,能够使大部分的训练通过固定的机房完成,这样就可以有效地增加学生实践训练的时间,有效地提升学生对机床操作技能的掌握,并且还可以有效地降低成本的投入,不会出现废品或者是残次品的产生,这样就有效地减少了零件材料以及成本的投入.此外,数控机床软件的安装非常容易,并且操作过程简单,所占据的空间只是机房,占地面积非常小,并且软件的维护费用低.

3.1.2 弥补设备和师资的不足

数控机床的实践教学同其他的实践教学不同,需要大量的设备投入,如果想要每一个学生都能够有充足的实践训练时间,就需要在设备的采购上花几百万,这对于不是上级重点专业的学校来讲具有一定的困难.所以很多学校都开始采用小班化的教学方法,但是采用小班化的教学方法需要具有雄厚的师资力量,很多学校都没有这样的条件.如果在教学的过程当中使用数控仿真软件就可以有效地解决这一问题.

3.2 缺点

3.2.1 模拟环境参数设置随意

数控仿真软件在教学的过程当中提供的是虚拟的教学环境,学生在学习的过程当中可以随意设置机床的设备参数,这与机床的实际运行情况不符,学生在养成这种习惯之后,在实际的工作过程当中会有很大的影响,这样就非常容易使得加工产品更加粗糙,严重的时候还会损坏机床设备.

3.2.2 实际加工安全防范意识淡薄

使用数控仿真软件进行教学的过程当中,学生可以通过观察和模拟的动手操作来完成课程内容,但是在实际的机床操作过程当中,数控机床在运行的过程当中会发出不同的声音,这样就有利于工作人员在操作的过程当中调整机床的操作参数,防止事故的发生.但是在模拟的教学过程当中无法提供这种声音的辨别,这样就使学生对于机械加工现场的安全防护意识不够,使学生无法真正体会到现场的工作环境.

4 数控仿真软件在机电数控教学中的运用

4.1 在实践训练中的运用

在机电数控教学的过程当中,因为数控机床的价格比较高,通常需要花费几十万甚至是几百万才能够购进一台数控机床设备,因为市面上的数控机床种类很多,并且每一个数控机床的操作系统都不相同,所以在机电数控教学的过程当中,很难为学生购买相关的机电设备,这样也就使学生很难接触到数控机床的运行过程.为此,在进行机电施工教学的过程当中,使用数控仿真软件进行实践训练,可以完成大量数控机床设备终端的配置,就可以有效地解决数控机床设备不足而无法进行实践教学的问题,并且使学生能够拥有更多的训练时间.数控仿真软件拥有很多系统的功能,学生可以利用软件中多个数控系统的功能模块进行机床模拟操作训练[2].学生还可以使用软件的模拟功能模拟数控机床的操作,这样就可以有效地避免因为不熟悉数控机床系统面板的操作而出现安全问题,并且还可以检验学生编程的正确性.

4.2 在创新意识培养中的运用

数控方针技术主要是将计算机绘图技术、网络并行处理技术、计算机仿真技术等多个项目进行有机的结合而形成的,在教学的过程当中能够对真实的数控机床运行设备进行模拟,使学生能够充分地将学到的知识应用到各种模块的设计过程当中,比如数控机床的后置处理、刀具运行轨迹的编程、相关工艺参数的设计等.通过学生自己反复观察与研究,能够使学生脑海中形成数控机床加工的直观形象,这样就可以使学生能够更加熟练地掌握数控机床编程方法.

4.3 强调增量式编码器的特点和回原点教学

在数控机床操作过程的理论教学过程当中,编码器的工作原理以及特点是非常重要的内容.现代数控机床在操作的过程当中都使用了增量式旋转编码器,或者在使用的过程当中使用增量式的光栅尺,将其作为检测反馈元件,这些反馈元件在数控机床运行断电之后就失去了对原有位置的记忆,所以,编码器在每次开机之后都需要让每一个坐标都回到机械设备的固定点上,之后再重新建立新的坐标系[3].数控仿真软件通过对机床本体上的原点信号进行有效检测,并且根据不同的方式找到剧场的原点.在数控机床仿真平台上的LabVIEW界面可以非常快速地采集到伺服电机以及直线电机的位置信息,这样在每次机械设备开机之后都可以显示位移位置为0,主要突出了强增量式编码器的工作特点.在直线电机上面有3个光电开关传感器,这3个光电开关传感器分别表示正极限位置、原点的位置、负极限位置.数控仿真软件平台找回原点的主要方式是看这3个关键开关提示的位置信息,使机械设备上原点位置运动,并且实现回到原点的操作,操作同企业中实际数控系统移动到传感器的极限位置原理相同.

4.4 在模块化教学中的运用

在机电数控教学的过程当中,教师需要根据实际情况将教学内容划分成多个模块,然后制定明确的目标,有效地组织学生对各项内容进行学习.在教学的过程当中,使用数控仿真软件对教学内容进行模块化教学,这样就可以使学生能够更好地掌握数控机床的操作技能.老师可以使用数控仿真软件来完成网络教学平台的建设,并且还可以通过这种情况很好地了解到学生对专业内容的掌握程度,可以及时地对学生进行指导,使学生的实际操作能力能够得到很好的提升.

4.5 灵活使用仿真软件,增强学生的认知,提升学生的学习兴致

在机电数控教学的过程中,传统的数控教学知识只是黑板上进行传授,但是机电数控教学是一项非常复杂的任务,传统教学很容易使学生觉得教学很无趣,当老师使用数控加工仿真软件进行教学之后,学生编写的程序就可以直观地显示在数控仿真教学软件上,并且还可将程序中可能存在的问题显示出来,机械数控设备在生产的过程中,数控仿真软件操作面板的应用与相关零件的生产流程同现实企业机械设备的操作流程一样,这样学生就能更好地了解到企业数控机场的真实情况,全面掌握数控机床工作的整个流程,这样有利于学生更好地理解学习到的知识.

5 结语

综上所述,数控仿真软件在使用的过程中具有一定的直观性,能够有效地帮助学生更好地掌握学习的知识,对机电专业教学具有一定的推广意义.使用数控仿真软件教学只是可以为学生提供最基本的学习技巧以及训练过程,并不能真的将仿真教学应用到实际的工作当中,所以教师在教学的过程中应该将教学的内容进行细化,合理规划教学过程中的难点以及重点,结合实际案例,使学生能够更快、更好地掌握所学到的知识,并且将其更好地应用到实际工作过程中.

[1]宋新华,薛海华,宋斌.数控仿真软件在数控教学中的应用:以车削零件加工为例[J].价值工程,2015(22):147-148.

[2]马永丽.浅谈数控仿真软件在数控教学中的使用[J].科技创新导报,2013(14):161.

[3]刘士杰.数控仿真软件在机电一体化专业教学中的应用[J].赤峰学院学报(自然科学版),2013(11):35-36.

Application of the numerical control simulation software in electromechanical numerical control teaching

Liu Hezhao1, Zhang Jing2
(1.Tianjin Electromechanical Vocational College, Tianjin 300350, China; 2.Tianjin Vocational Institute, Tianjin 300410, China)

In the process of electromechanical numerical control teaching, there is a shortage of teaching hardware equipment. In the course of practice training, students need to wait in line to carry on the equipment operation, which brings great difficulty to the teaching of electromechanical teaching, and is not conducive to the cultivation of professional talents. This paper discusses the application of numerical control simulation software in electromechanical numerical control teaching, and can effectively solve the above problems, but also can give full play to the superiority of electromechanical numerical control teaching, while providing convenience for teachers to teach, but also can effectively enhance the practical ability of students, to cultivate students' innovation consciousness, so as to improve the level of numerical control teaching.

mechanical manufacturing technology; numerical control simulation software; electromechanical numerical control teaching

刘赫钊(1992- ),男,河北沧州人,助教,学士;研究方向:产学结合数控加工实训教学.