仿真技术在数控实践教学中的应用研究 第2页
和南京宇航等数控加工仿真系统。用这些计算机数控加工仿真系统进行培训,不仅可迅速提高操作者的素质,而且安全可靠、费用低。
目前在国内已经有很多高等院校将计算机数控加工仿真大量运用于数控操作人才培训的教学之中,这些数控加工仿真系统在教学中既能单机系统独立运行,又能在线运行。独立运行既机床模型方式,其培训设施只需一台微机,数控机床的模型操作在显示屏显示的仿真面板上进行,而零件切削过程由机床模型三维动画演示,用这种方式进行初步培训是经济有效的;在线运行既机床工作方式,这种方式下教学系统将与实际机床连接,由硬件实现零件切削过程,这时除了作者是用仿真面板操作为,其它则与实际机床的真实情况一样，简单来讲就是利用计算机和其他的专用硬件软件去产生一种真实场景的仿真,参与者可以通过与仿真场景的交往来体验一种接近于真实的场景的感觉。因此能进一步培训操作者的实际工作技能。学生学习数控技术的目的就是应用,那么如何才能在是寻教学中更好的使学生提高应用能力,提高解决数控加工中出现的问题的能力就成为是寻教学的关键所在。数控仿真系统的核心是虚拟数控机床,而虚拟数控机床又是虚拟制造技术中的一个执行单元,它不仅在数控加工过程中为产品设计提供了可制造的分析,而且在数控系统的学习和培训中,为各类学校和企业技术人员提供了完善的学习和培训。该类系统完全模拟零件的切削过程,能检验数控指令正确与否,提供一套功能齐全的调试、编辑、修改和跟中执行等功能。
1.3 本项目研究的主要内容
本课题主要研究内容：
（1）科学地、充分地发挥数控加工仿真系统在教学中的作用，按着循序渐进由浅入深的认识规律：对学生进行数控编程理论→数控加工仿真系统操作→生产型数控机床操作的训练→数控工艺员或数控操作工技能鉴定，编写与之相适应的数控技术实训教材。
（2）改革传统的人才教育培养质量的评价方法，建立一种新型的培养质量评价方法。在数控实践教学环节中采取仿真操作、现场测试和操作等考核方式，重点考查学生动手能力、独立解决问题的能力和综合运用知识的能力。
（3）研究探讨数控加工仿真系统在数控实践教学应用中存在的负面效应及应对的方法。
1.4 本项目主要创新点
本研究项目的主要创新点如下：
1．全面改革数控加工技术教学模式，实现两个转变，即将理论教学为主向理论教学与技能训练并重的转变，将技能训练的纯操作与纯消耗向运用数控仿真系统检验编程效果结合数控机床进行训练的转变；
2．改变原有的授课内容和方法，将传统的机加工工专业的教学内容加以整合，充实数控加工技术相关的必不可少的教学内容，辅以一系列计算机辅助的多媒体教
仿真技术在数控实践教学中的应用研究 第3页
学手段；同时全面改革数控编程与操作课程的教学内容与方法，变传统教学方法为现代教学方法、变空对空编程为培养综合编程能力即时检验编程效果的方法；
3．摈弃演示性编程，建立包括常规编程、综合性编程、设计性编程、实用性编程在内的编程体系，提高学生的动手动脑能力，为塑造具有实用性、创造性精神的中、高级数控编程与操作技能型人才打下扎实的基础。
4．拓宽学生的就业能力，使他们能很快适应不同企业不同数控系统的数控机床的操作或编程，有较强的工艺和现场问题的处理能力，有较强的计算机设计与制造应用能力。
仿真技术在数控实践教学中的应用研究 第4页
第2章 数控加工仿真系统软件
2.1数控加工仿真软件简介
数控仿真软件实际上是虚拟现实技术在数控加工中的应用，该技术简称：VR 技术。虚拟现实是发展到一定水平上的计算机技术与思维科学相结合的产物，它的出现为人类认识世界开辟了一条新途径，其最大特点是：用户可以用自然方式与虚拟环境进行交互操作，改变了过去人们除了亲身经历，就只能间接了解环境的模式，从而有效地扩展自己的认知手段和领域。数控仿真软件就是一种可以模拟实际机床加工环境及工作状态的计算机仿真加工系统。
目前国内已经出现了各种数控加工仿真教学系统，如北京斐克、上海宇龙、广州超软和南京宇航等不同数控加工仿真软件。数控加工仿真软件有丰富功能。
(1)全面的仿真功能：包括机床操作的全过程仿真，即仿真机床操作的整个过程：毛坯定义、工件装夹、压板安装、刀具安装、基准对刀、机床手动操作、自动加工、检测并且能够做三维仿真，等同于对真正的CNC 机床的操作；
(2)丰富多样的刀具库管理体系：系统采用数据库统一管理的刀具材料、特性参数库，含上百种不同材料、类型和形状的车刀、铣刀，同时还支持用户自定义刀具及相关特性参数；
(3)全面的检测功能：手动、自动加工等模式下的实时碰撞检测，包括 刀具与夹具、压板，机床行程超程，主轴不转时刀具与工件的碰撞等出错时会有报警或提示，从而防止误操作的发生；
(4)完善的图形和标准数据接口：即三维铣削CAD 功能，包括交互设计、用鼠标绘图和曲线建模、支持轮廓、凹腔和钻削加工过程，并将其他软件生成NC 程序调入加工；
(5)强大的网络功能：可实现远程教育，通过网络实现互动教学，使得远 程教学成为名副其实，它代表未来教育的发展方向。
2.2 VNUC数控加工仿真加工系统
VNUC是一款以虚拟现实技术为支撑的数控加工仿真软件，由北京斐克科技有限公司推出，是唯一通过国家权威部门鉴定并推广使用的数控加工仿真软件，并且是第一届全国数控技能大赛唯一指定的仿真软件。
该软件采用了虚拟控制器、机床本体、控制面板等，涵盖了国内外企业生产实践中使用的多种数控系统以及机床类型。利用该仿真系统可以促进实际机床操作的快速掌握，应用非常广泛。但如何极大地发挥该系统中数控加工实训教学中的作用还有待进一步的探索。本文在分析了VNUC系统的基础上，提出了该系统在数控加工教学中的应用方法。
仿真技术在数控实践教学中的应用研究 第5页
2.2.1 VNUC 的系统架构
VNUC包括毛坯建模、机床设备、刀具、夹具、加工仿真等模块，具体如图1所示。该软件包含了主流的机床有卧式数控车床、3轴立式数控铣床和3轴立式数控加工中心。数控系统更是种类繁多，如FANUC、GSK、华中HNC、KND和SIEMENS等系统。数控车床上的圆柱状毛坯可以是实心和空心两种，铣床或加工中心的毛坯是可以自行定义大小尺寸的长方体毛坯。不论车床还是铣床其毛坯材料的种类十分丰富，操作者可以根据实际情况来选择使用。通过内臵刀具管理系统对刀具、刀柄等进行建模，包括的类型有：车刀刀库、铣刀刀库。数控车床上有三抓卡盘夹具，铣床和加工中心上有工艺板、压板和虎钳三种不同的夹具选择形式。该系统支持全部形式的刀具轨迹G代码、M代码的加工指令，也兼顾到了子程序及用户宏程序等格式。加工仿真模拟可以像真实数控机床一样进行各种操作，如设定机床、定义毛坯、设臵刀具、夹具、基准测量、设定工件坐标系、面板操作、自动加工等。
2.2.2工艺分析
工艺分析是数控仿真的重要阶段，通过分析零件图，获取相关信息，然后按照尺寸要求制定加工工艺和后续的NC代码的编制。具体步骤如下。
步骤1：将零件划分成简单图素，如圆柱、长方体、圆弧等。 步骤2：确定加工顺序和装夹方案，并选用合适的夹具。 步骤3：设计走刀路线。 步骤4：选择刀具。
步骤5：工艺参数设臵，包括毛坯材料、转速、进给速度等参数的设臵。 步骤6：制定加工工艺卡。
2.2.3 虚拟仿真方法
仿真的目的就是通过对虚拟机床进行程序指令的运行来显现实际机床的加工运动、切削过程及工件加工中形状的适时变化，从而及时的发现生产过程中存在的干涉、碰撞、过切和欠切等加工常见问题，以便及时给与纠正。
在进行加工仿真之前应该进行准备工作，根据加工需求，进行工艺分析，然后编制NC代码，NC代码可以利用CAD/CAM软件自动生成，对于比较简单的被加工零件也可以进行手工编程。在预备工作完成之后，利用VNUC进行零件的虚拟加工仿真，具体步骤如下。
步骤1：设臵毛坯，根据加工零件的需要可以参数化设臵需要的毛坯大小并且选择毛坯的材料。
步骤2：设臵机床原点。
步骤3：定义装夹方式，操作者根据零件加工的需要选择合适的装夹方式。 步骤4：加工刀具的选择，根据零件的加工工艺顺序选择所需的刀具并且定义
相关推荐：
loading