VNUC仿真软件在数控教学中的应用

于晨斯 江文清

摘要：本文介绍了VNUC 数控虚拟仿真软件功能及特点以及在数控教学中引入VNUC数控加工仿真软件作为辅助教学工具的优点。并根据典型的实例仿真加工简要介绍了仿真加工在教学中使用的方法。

关键词：数控仿真；VNUC；教学辅助软件

数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术。其技术涉及多个领域：(1)机械制造技术；(2)信息处理、加工、传输技术；(3)自动控制技术；(4)伺服驱动技术；(5)传感器技术；(6)软件技术等。随着数控技术在社会生产中的广泛应用，企业对数控专业毕业生需求不断增大，越来越多的院校开办了数控专业，学生人数也不断增加。与此同时也为教学带来了许多困难。数控设备昂贵，加工成本高，危险性大，指导不便等诸多因素制约了数控教学特别是操作教学的开展。加工操作又是数控教学的核心，学生独立操作的时间和效率受到影响就意味着教学质量的下滑。教学中引入数控加工仿真系统VNUC解决了这个难题。通过仿真加工完成了许多本应在机床上操作完成的教学任务。

一、VNUC数控仿真软件的介绍

VNUC 是一款基于虚拟现实技术的数控加工技术教学软件。北京斐克公司结合机床厂家实际加工制造经验与院校教学训练一体开发设计了这种机床控制虚拟仿真软件，通过计算机的编程和建模，将加工过程用三维图形或者二维图形的方式演示出来。

VNUC包含了常见型号的数控机床，如卧式数控车床、3轴立式数控铣床和3轴立式数控加工中心。该软件更包含了种类繁多的主流数控系统，如FANUC、GSK、华中HNC、KND和SIEMENS等系统。系统采用数据库统一管理的刀具材料、特性参数库, 含数百种不同材料、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。数控车床上的圆柱状毛坯可以是实心棒料和空心套筒两种，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。

二、VNUC数控仿真软件教学中的应用

数控机床仿真加工是数控加工技术课程的辅助教学手段，能充分利用现有资源节省时间降低风险，最大限度为学生提供动手实践机会，将课本上所学数控加工知识通过仿真加工模拟完成。数控仿真也可以成为一门独立课程作为数控专业课程，通过不同类型典型零件的模拟加工弥补实践操作中的种种不足。因此VNUC数控仿真软件在数控教学中发挥着重要的作用。

1） 仿真教学生动活泼，脱离了单纯的课本程序与方法，通过情境教学让学生身临其境感受加工流程。提高了学生学习的主动性、调动学生学习的积极性，促进学生的开放性、创新性，大胆动手实践。

2） 仿真教学的引入弥补学校数控设备的不足，可以达到人人想动手人人能动手的教学目的。

3） 数控仿真软件结合职业教育的特点，充分体现理论指导实践的理念。老师可以随时指导，随时停机甚至重新开始。学生通过边学边练在每个细节中得到充分的锻炼，对每一道工序可以充分领悟和熟练。

4） 数控仿真教学中教师可以根据实际情况和教学目标引入不同类型的真实实例进行加工教学，甚至可以设计错误的环节让学生更透彻的了解实践中可能出现的问题和危险。

三、VNUC数控仿真软件的典型零件加工

下面通过一个车床的典型零件加工来反映数控仿真加工在教学中的应用（如图1所示）。在进行仿真加工教学环节之前一般会完成工艺以及编程等的基础课程的学习，通过所学知识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，编织程序生成NC代码（根据所辅助课程体系不同，可采用手工编程或利用CAD/CAM软件自动生成）在预备工作完成之后，利用VNUC进行零件的虚拟加工仿真。仿真加工步骤与实际加工基本相似，教学中可充分利用软件特点结合实践达到对学生综合能力的锻炼。

四、图1

步骤1：机床、数控系统的选择（本实例选择大连机床厂卧式车床，华中世纪星数控系统）。

步骤2：设置毛坯，根据加工零件的需要设置毛坯大小并且选择毛坯的材料。（这里取代实践加工中毛坯的选择，选择材料45# 钢，Φ30×110棒料）。

步骤3：开起数控系统，回零定义机床坐标原点。（与实际加工中开启数控机床顺序一致，启动数控系统，设置机床原点）。

步骤4：通过VNUC毛坯装夹面板选择适当的夹具与装夹方案（这里取代实践加工中的装夹步骤，本工件选择三爪卡盘）。

步骤5：切削刀具的选择，根据零件的加工工艺，程序中定义刀具编号选择所需的刀具并且定义好刀具的类型，长度，角度，补偿等各个参数。（这里与实际中选择刀具原理一致，本实例选择外圆车刀、外槽刀并设置刀具参数）。

步骤6： 进行对刀操作。对好所需加工刀具（无论车床铣床对刀方式步骤与实际操作一致）。

步驟7：加载NC代码（等同在实际数控系统中录入程序）。

步骤8：进行自动加工完成零件的仿真过程。（相当于实际加工中按循环启动加工零件，这里仿真系统可调节观看速度大大缩短实际加工时间）

步骤9：在上述工作完成之后，观察加工过程是否有异常现象，如过切、欠切、超程等，根据反馈进行即使调整。并且通过仿真加工验证工艺流程、程序、操作过程的正确与否。

在教学过程中，教师可利用计算机网络教学的优势，通过教师机演示帮助学生完成这个工作过程，可以做到每个细节的精益求精。对加工中的重点难点可反复演示大大缩短了教学过程。通过软件自带录像功能录制过程达到巩固教学效果反复温习的目的，同时也能增强学生积极性，满足他们求知的成就感。

五、结语

随着数控专业不断发展，教学手段不断完善VNUC数控仿真软件在广大院校中普及开来。数控仿真技术引入教学大大缓解了设备不足与学生动手能力培养的矛盾，提升了教学效果。在未来数控教学的探索与发展中还将发挥更大的作用。

参考文献

[1]杨静云。数控加工技术。高等教育出版社.2010

[2]蔚 刚，张秀芬。VNUC数控加工仿真方法及其教学应用研究。内江科技2010年第7期

[3]于杰。 数控加工工艺与编程。国防工业出版社, 2009

注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文