VR技术在教学中的应用

李亚平 孟丽霞

[摘要]VR技术是现今计算机技术领域中一项包含多种学科的一门综合科学技术，该技术已经被应用在现实中许多的领域中。文章将VR技术应用于数控零件教学中，运用CAXA制造工程师实现典型零件的三维建模造型，加工方法选择、工艺参数设置，自动生成零件的数控加工程序和相关加工工艺资料文件等，利用仿真模块进行零件刀具路径规划仿真，验证加工代码的正确性。同时介绍了宇龙仿真软件的加工仿真功能，VR技术在加工课程上的应用对同类课程借鉴作用。

[关键词]VR技术；虚拟现实技术；加工仿真

[DOI]1013939/jcnkizgsc201650244

1虚拟现实技术简介

VR技术就是虚拟现实技术，它是在虛拟的环境下体验现实状况的事和物。虚拟现实技术的显著特征有沉浸性和交互性等。沉浸性是指人以第一人称存在在虚拟世界中的真实体验。当然，以目前技术还没有达到最理想的程度。交互性是指人在虚拟世界中，能够像在现实当中一样，可以通过对一些物体的抓取、使用等动作，感觉到所触碰的物体的重量、形状、色泽等一些人与物体之间的互动信息。

本文将虚拟技术应用于数控加工课程的教学中，使学生在课堂上就能体会到零件在车间生产一线设备加工的工况，熟悉加工流程，处理加工故障，保证合格产品的安全、文明生产。

文中运用CAXA软件的仿真功能进行典型铣削零件的加工，同时介绍宇龙仿真系统的数控车削零件加工仿真。

2典型铣削仿真加工

CAXA制造工程师是由北航海尔软件有限公司研制开发的面向数控铣床和加工中心的计算机辅助设计与辅助制造（CAD/CAM）软件。

CAXA软件具有CAM辅助加工功能：加工中心可以进行2-5轴的数控加工，生成刀具轨迹、仿真加工、生成加工程序、生成工艺单。数控加工方法可根据加工实际，灵活选用。加工方法有粗、半精、精、补加工等多种加工方式。

数控代码的正确性可以通过系统仿真手段检验，如果仿真加工发生干涉或刀具路径不是很合理，可以进行编辑修改，即进行刀具路径的优化。数控系统可根据用户的要求进行后置处理格式的选择和处理，直接输出用户需要的数控加工代码。

下面运用CAXA制造工程师对典型零件进行了三维建模和计算机辅助加工虚拟仿真，以体会VR技术在数控加工中的应用。首先依据图纸要求对零件进行实体造型，转接盘实体造型过程依次如下图：图1为零件底座实体图，图2为孔特征实体图形，图3为零件最终实体造型图。

图1底座实体图2孔特征实体图3转接盘实体造型

实体造型后根据零件加工实际需求，制定合理加工工艺进行零件的加工。其中主要包括毛坯的定义、刀具的选择、加工方法的选择、各种加工工艺参数的合理设置等。根据零件图纸要求，零件的加工方法可以选用区域粗加工、轮廓线精加工、啄式钻孔、区域式粗加工、等高线精加工等加工方法。图4为仿真加工零件图，图5为仿真加工刀具路径规划图，图形如果不合理，可以进行修改，然后依据最终合理的刀具路径生成数控加工代码。

3典型车削零件仿真加工

典型的车削零件介绍利用宇龙仿真软件来进行了虚拟仿真加工。依据图纸要求对零件进行工艺分析和数控加工程序的编制，然后打开数控加工仿真系统如图6所示。该数控仿真系统与实际加工的步骤完全相同，依次进行数控系统和机床设备选择见图7，刀具选择及工件装夹见图8，加工零件加工并监控加工过程如图9所示，加工零件成品图如图10所示。如果出现撞刀和加工中的问题，都可以进行修改。

4结论

在数控加工的课程教学中，充分运用CAXA软件的CAM功能或宇龙仿真软件的加工仿真，进行零件的数控虚拟加工，验证加工代码的正确性；同时进行了刀具路径的规划和优化，仿真加工对学生学习加工类课程具有很好的效果。

虚拟现实技术是一个极具潜力的研究项目，是未来的重要技术之一。它不论在理论，软件或者硬件的领域上都依赖着很多技术，不过可以预见，在未来虚拟现实技术绝对会被广泛应用。

参考文献：

[1]杨伟群数控工艺员培训教程（数控铣部分）[M].北京：清华大学出版社，2002

[2] 北京北航海尔软件有限公司CAXA制造工程师XP用户手册[M].北京：北京北航海尔软件有限公司

[3] 胡松林CAXA制造工程师V2/XP实例教程[M].北京：北京航空航天出版社，2001