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。