数控加工仿真技术教学的现状与分析
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科I教【文l化 科 ——黑龙江—— 技信总
数控加工仿真技术教学的现状与分析
韩艳华梁文财
(大庆职业学院,黑龙江大庆163255)
摘要:数控h_r-由于可以达到很高的加工精度和稳定的加工质量,操作过程容易实现自动化,生产准备周期短,适应产品快速更新换代的需
要,正在逐步替代传统机床。所以,国内外大学,中高等职业技术学校中广泛地开设了与数控机床操纵,编程有关的实践课程。本文分析了国内外数
控加工仿真技术教学的发展现状及未来发展趋势。
关键词:数控加工技术;教学;职业教育
数控加工由于可以达到很高的加工精度
和稳定的加工质量,操作过程容易实现自动化,
生产准备周期短,适应产品快速更新换代的需
要,正在逐步替代传统机床。所以,各大学,中等
和高等技术学校中广泛地开设了与数控机床编
程操作有关的课程。但是由于数控加工设备价
格昂贵、占地大,因此大多数学校受场地和资金
的限制只能购置少量机床。这就造成了学习和
实验时人员多而机床设备少的矛盾,影响教学
效果。
由此,提出研制基于通用微型计算机的数
控加工实验教学系统,为学生提供一个真实的
数控机床操作编程环境可以使学生在操作真正
的数控机床之前就通过实验已经熟悉了数控机
床的基本操作,以减少实际上机操作时由于误
操作而损坏机床和工件的几率;同时又给学生
提供实际调试NC程序代码的机会。从而提高
教学效果和学生的实际工作能力。
I国外数控加工技术实验教学的现状与分
析
目前数控教学/培训系统生产厂商最具影
响力的是奥地利的EMCO(中文名:法信)公司。
EMCO公司是一家有着60年历史的专业车床
制造厂同时也是全世界最大的工业培训系统设
计和制造厂。其主要产品为EMCO PC TURN
55(PC-controlled CNC t ̄lemp lathe)、EMCO
PC MILL 55(PC—controlled tabletoptuming n'la-
chine)、EMCO PC TURN 125(PC-controlled
CNC lathe1、EMCO PCTURN MILL 125
fPC~controlled CNC machining center)等。的
EMCO PC TURN 55型数控车削加工教学系
统,它是由计算机控制的两轴数控车床,在机床
结构和系统功能上完全符合现行的工业标准,
EMCO公司用自己研究开发的称为”交互
式控制”概念的软件在计算机上模拟现行的工
业控制过程。这个软件在操作模式和市场上流
行的数控系统是一致的,因此操作者能够很快
的熟悉各个控制单元。对于数据的输入模式有
3种,它们分别是控制键盘、数据转换器(相当于
手写屏)、计算机键盘,具体采用哪种要取决于
培训的需求。
2国内数控加工实验教学系统的研究现状
及分析
2.1儿一XK5025型立式升降台数控铣床它
是温州巨林机械设备有限公司最新研制的教学
利研用数控铣床,该机床是典型的机电一体化
产品,除配制高性能的KND一10MII数控系统
外,机床配置更具有相当的刚性及制造精度 陔
饥床能实现三轴联动控制,适合于加 I_=各种儿
何形状复杂、精度要求较高的零件,如:凸轮、样
板、靠模、弧形槽、电火花成型加工电橄、塑料 具型腔及其它复杂异形曲面等。
2.2华中世纪星数控教学实验台HED一21S
数控系统实验台采用模块化设计,集成了
HNC一21TF数控装置、西门子变频器及三相异
步电机、松下直流伺服电机及交流伺服电机、雷
塞步进电机驱动器及步进电机、光栅尺测量装
置、滚珠丝杠十字工作台等。可进行数控系统连
接与调试、系统维修等方面的教学培训。
2.3南京机专数控教学实验台该实验台采
用西门子802S数控系统,配接铣床机型。可用
于系统联调、故障跟踪设置、机床操作及编程加
工等方面的培训教学。
总之,国内外高校和科研机构在数控加工
技术教学方面开展了诸多研究工作,都取得了
一定的成果。但他们所用的数控加工实验教学
系统都是以真实的机床为主体,从而提高了其
数控教学设备的成本。很多高校只能购买数量
有限的数控机床作为实验教学没备,教学时只
能很多同学共用一台设备,影响教学效果。
3数控仿真教学系统的现状及趋势分析
仿真就是通过对系统模型的实验去研究一
个已有的或是设计中的系统。分析复杂的动态
对象,仿真是~种行之有效的方法,可以减少风
险,缩短设计和制造周期,并节约投资。汁算机
仿真就是借助计算机,利用系统模型对实际系
统进行实验研究的过程[2-1。利用计算机仿真技术
建立起来的数控加工仿真系统可以验证数控加
工程序的正确性,减少工件试切,提高生产效
率。
在实际生产中,数控程序无论是由人工输
入还是山系统自动生成的,都难以避免的会产
生错误,从而进一步导致了废品的产生,以及零
件与刀具、刀具与夹具、刀具和工作台的干涉和
碰撞,这些现象都是很危院的。为了保持数控程
序的正确性,防止加工过程中干涉和碰撞的发
生,在实际生产中常采用机床空运行、试切木模
或蜡模的方法进行检验。凡是程序不对的地方,
试切出来的零件形状就不正确,必须修改程序
再次试切,直到符合要求为止。这种方法费工费
料、代价昂贵,提高了生产成本,并且降低了数
控机床的使用效率。后来采用轨显示法,即以画
针或笔代替刀具,以着色板或纸仿真工 运动
勒迹的二维 形(也可以显示二半维的加工轨
迹J,有相当大的局限性。为此人们试图研究代
替试切的汁算饥仿真方法,并在试切环魄的模
型化、仿真计算和{剿形显示方面已耿得r很大
的成功一目前,正在向提高模型的精确度、仿真
汁算实叫化和改善图形显 的真实化方向发
展
美闭围家标准及技术局(NIS r)制造:j:程实 蛉室,作为A FM计划的一部分,美同NtS J’开展
-143一 了虚拟机床的研究。该实验室专门设有制造系
统集成部。该部有多个不同的研究小组组成,分
别负责研究和开发实现计算机辅助集成制造系
统所需的各种标准和技术。它在这一领域中比
较著名的是提供了开放式虚拟现实测试床和国
家先进制造测试床。日本Sony Cooperation研制
的FREDAM系统可以对球头铣刀加工自由曲
面进行三维仿真,重点显示三维刀具轨迹与零
件模型,以避免精加工时刀具的碰撞。韩国
Turbo—TEK公司开发出面向培训的虚拟数控车
削及铣削加工环境,能够实现数控加工的儿何
仿真,并配有声音信息。在我国,数控仿真也引
起我国科技工作者的关注,目前全国已有许多
家科研机构、高等院校和企业正在开展这方面
的研究。国家863/CIMS主题组、国家自然科学
基金也有专门的研究课题。华中理工大学的
NCPROOF软件系统,具有图形和NC程序的计
算机编程能力,通过生成刀具轨迹,利用二维动
画图形显示,较直观的仿真NC程序的加工过
程,检查NC语法及加工过程的错误,生成过程
报告、刀具使用报告及错误报告,用于SINU—
MERIK 8MC数控系统的加工中心NC程序的
检验和仿真。
综上所述,数控技术仿真实验教学教法将
是今后大学、中高等职业教育数控技术专业的
主要教学手段,能否快速的掌握这一手段,将是
决定学校数控技术专业发展的重要瓶颈。
(上接132页) 对择业条件与择业地域的选
择。给学生灌输先就业后发展的观点,牢固树立
全程、全力、全方位为毕业生服务的思想。鼓励
毕业生面向西部地区和基层就业,主动到祖国
最需要的地方建功立业。
以上是对成都理工大学学生工作要点中
存在着的五种主要导向力的内涵构成及其在学
生:E作巾的地位、作用的基本以识和归纳。这五
种导向力在高校学生工作的实际运用中既功能
分明、相对独立,又互相联系、互相影响、互相渗
透、互相补充,他们的有机结合形成了高校学生
工:作的基本脉络,把握和运用好这五种导向力,
是高校学生工作走向科学化、制度化、规范化的
前提。由于高校学生工作具有层次性、复杂性和
变化性,所以我们在实际运用导向力的过程中.
必须根据学生工作中不断出现的新情况、新问
题来舒析、研究、确定和把握好一定时期、一定
条件下的主要导向力,以提高工作的科学性、针
对性和有效性。
作者简介:朱海霞(1980~),女.四川南充
人,成都理工大学传播科学与艺术学院学生工
作室助教,硕士。