软件仿真辅助数控教学探析

梁中海

摘要:本文结合数控加工仿真软件的特点和数控教学职能及数控机床操作实训事故率高、对机床损坏大等特点,探讨对于初次接触数控机床的中职生,如何结合数控加工仿真软件来进行理论教学与实践操作培训,提高教学效果,同时,必须注意消除其可能产生的负面影响。

关键词:数控加工;仿真模拟;理论教学;数控实训;负面影响

随着科学技术的发展,数控加工技术正在得到广泛的应用。数控人才成为劳动力市场急需的人才,如何尽快地培养出满足市场需要、掌握数控机床编程知识和操作技术的数控技能型人才成为数控教学工作者急需解决的问题。作为数控编程与操作的专业教师,就如何将数控编程教学与数控机床操作实践有机地结合起来进行了探讨与研究。

为了提高数控教学的效率和所培养学生的适用性,所采用的教学手段是关键问题。随着虚拟现实技术发展,产生了可以模拟实际设备加工环境及其工作状态的计算机仿真系统。在职业学校的数控教学当中软件仿真作为一种既能满足学生的感观要求,又能迅速提高学生的实践操作能力,而且安全可靠、费用低,同时解决数控设备昂贵与校方资金短缺的普遍性矛盾,因而得到了广泛的应用,但是也给数控教学和对学生的实训带来了一些较为严重的负面影响。作者结合自己多年的教学实践就如何在数控教学当中充分利用好仿真软件谈个人感受。

一、利用软件仿真辅助数控理论教学

学习数控技术需要坚实的理论作为基础的,要使学生扎实学习数控的基本理论和正确认识数控设备。软件仿真模拟作为一种图文并茂的教学手段是的一种不可缺少的教学资源,在教学中起到了激发学生学习兴趣,提高教学效果的作用。对于初学者,可通过软件仿真模拟数控机床加工一件产品,首先让学生对数控加工过程有一个感性的认识,激发学生的学习积极性。

初学数控的学生往往都有这样一个心理,认为数控设备非常神秘,既有探索的欲望又觉得无从下手,尤其是在讲述数控技术的发展和数控设备的基本结构时,更是让许多学生不知所云,这种状态如果在短期内得不到改善,学生的兴趣和积极性就会随之减退,从而影响学生的学习和教学效果。如果能及时利用仿真软件为学生揭开数控设备这层神秘的面纱,学习和教学效果将会得到明显的提高。

二、利用软件仿真辅助数控实训教学

采用传统的实训教学方法,数控编程和操作的有效实训必须在实际机床上进行,这既占用了设备,又具有风险,实训中的误操作经常会导致昂贵设备的损坏。鉴于已被广泛使用的数控加工仿真软件的功能,针对目前大多学校数控专业学生人数多,设备少的实际情况,及数控设备较为精密、昂贵的特点。从实训课程的教学现状出发,把数控加工仿真软件引入教学之中,用于数控机床操作与编程教学,在数控实习教学中适当应用软件仿真,会对整个训练过程起到积极的作用,也能解决数控设备少,学生人数多的矛盾,以利提高该课程教学的实效性。因而在我国广大职业学校中得到了最广泛的应用。对把软件仿真应用到数控实训教学当中谈几点不太成熟的观点:

(1)实训教学离不开软件仿真。由于数控机床数量有限,不可能为每名学生提供一台机床,又鉴于中职学校学生不太成熟,有不教不学的共性,因此在上机床操作之前就能在计算机的虚拟环境中完全实现真实机床的操作,让使用者完全感受到真实机床的运行特性。仿真不失为一种既能使其有所提高又能培养学生自觉、自律的习惯。

(2)可以利用软件仿真来训练学生的编程能力,尤其是拓宽对数控指令应用的知识面是一种行之有效的方法。由于实习的数控设备数量和教学安排有限,学生不可能一上完理论课,马上就能操作数控机床。为解决这一矛盾,利用软件仿真来检验学生所编写的程序是否正确,这对提高学生编程水平会有很大帮助。同时软件仿真与实际操作相结合,可以通过实践给学生纠正在编程中出现问题而软件仿真又没有反映出来的问题。比如,进给量和切削深度,软件仿真时把进给量设为F=20.0mm/r,切削深度ap=20.0mm时也能正常加工,并且也不报警,但是在一般条件下数控机床是不能在这样的切削用量之下工作的。因此,软件仿真不能解决的问题可以通过实践来弥补。

(3)利用软件仿真来训练学生能有效节约实习经费,提高学生的实际工作技能。软件仿真来训练学生是一种合算而又有效的办法,既能形象加工又能节约实习经费,有的技术是需要多次重复训练才能掌握的,如果是在机床上实际加工来掌握这种能力,除了机床的折旧与磨损之外还有较高的刀具与材料消耗;在软件上我们可以重复加工,反复训练而没有上述消耗,只需要进行一两次实际操作就能达到事半功倍的效果。

可见,适当、合理地利用软件仿真模拟有利于提高数控实训效率,有利于解决数控设备昂贵与资金短缺的普遍性矛盾,既可以避免因误操作造成价格昂贵的数控机床的损坏,又可以使操作人员在对仿真数控机床操作过程中产生临场感和真实感。而且能够让同学们更快地熟悉和了解数控加工的工作过程,并且掌握每种数控机床的基本操作。更大的好处是在实现了同样效果的情况下将加工出错及事故发生率降低到了最小程度。

三、软件仿真在教学中的应用存在负面效应

数控加工仿真系统是一种模拟教学应用软件,它不能也不可能全盘代替教学,尤其是技能训练。如果老师一味地依赖数控加工仿真系统而将学生放任自流,必将会引起一些负面效应,为了将这些负面效应的影响减少到最低程度,要注意几点:

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,尤其是切削用量的选择,它无法进行控制,只能对切削深度过大时加以限制。

其次,数控加工仿真系统软件在设计上仍有不足之处,亟待完善,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,这就对它的使用范围有所限制,任课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,软件仿真教学很容易滋生学生的自满情绪,夜郎自大,以仿真论数控,对计算机产生依赖心理,沉迷于仿真加工,而疏于上数控机床操作。仿真训练与操作训练在后阶段应穿插进行,科学管理就可将这一负面效应减少到最低程度。

软件仿真与实际加工相差很小,具有较高的仿真模拟效果,但是与实际操控加工,之间始终还是有差距存在,二者不能混为一谈,相互替代,只有在教学当中合理、科学、有效、有选择地利用仿真软件才能使之为教学服务。我们不能把软件仿真作为理想的、真实的模型来认识,而只能将其作为认识事物的中介与桥梁,在教学中必须与实践操作相结合,才能削减其负面效应,发挥它的最佳教学效果。

目前软件仿真已被广泛应用于数控教学之中, 它可贯穿于数控教学的各个环节,适当、适度、合理地利用软件仿真模拟有利于提高数控理论教学效果,有利于提高数控实训效率,有利于解决数控设备昂贵与资金短缺的普遍性矛盾,但是,老师必须注意摆正软件加工仿真系统在教学中的位置,消除其可能产生的负面影响。

以上只是简要介绍了作者在数控教学过程的一些体会,随着现代制造业的快速发展,数控机床加工技术正占据越来越重要的地位。如何提高数控技术专业学生动手实际操作技能,培养学生的综合能力,使中职数控技术专业学生很难达到社会的要求,还需要我们付出更大的努力。

参考文献:

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(滨海县现代教育中心)