工程訓練中心數控教學(xué)探究
論文關(guān)鍵詞：工程訓練 數控教學(xué) 仿真技術(shù)
論文摘要：介紹了工程技術(shù)訓練中心數控設備與教學(xué)的概況，以及科研項目對機械加工的需求及其特點(diǎn)。分析表明，工程訓練中心與科研團隊存在巨大的合作前景，可以在改善教學(xué)的同時(shí)推進(jìn)科研項目的進(jìn)展。
一、引 言
工程訓練中心是培養工科學(xué)生的一個(gè)重要基地，各學(xué)校在工程訓練中心的建設過(guò)程中投入巨大，除基本的金屬切削機床、材料成型設備外，各種數控機床、特種加工機床、精密測量等設備也已經(jīng)成為工程實(shí)踐教學(xué)的主力裝備。2008年11月，國家機械制造基礎及工程訓練課程指導委員會(huì )就《普通高校工程訓練中心建設基本要求》作了詳細闡述，其中數控設備至少應有：6臺數控車(chē)床、3臺數控銑床、2臺數控切割機床，并且各學(xué)�？筛鶕䦟�(shí)際教學(xué)需要，增加一定數量的加工中心，工程訓練中心除教學(xué)任務(wù)外，還有巨大的潛力可以挖掘。同時(shí)，隨著(zhù)我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，國家在科學(xué)研究上的投入力度越來(lái)越大，這些科研項目對機械加工都有著(zhù)巨大的需求，但這些需求一般為單件或者小批量，并且設計尚未完善或者一直處于改進(jìn)之中，與現代企業(yè)的大批量生產(chǎn)存在一定脫節，而工程訓練中心的硬件設施與任務(wù)恰好能夠滿(mǎn)足科研項目中機械加工的需求，同時(shí)又能改善學(xué)生的學(xué)習條件。
二、數控機床的特點(diǎn)及教學(xué)
數控機床是指可以通過(guò)計算機編程，進(jìn)行自動(dòng)控制的機床。與普通機床相比，數控機床具有很多優(yōu)點(diǎn)：高柔性，適合單件、小批量生產(chǎn)，適合新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)；加工精度高、加工質(zhì)量穩定可靠、生產(chǎn)率高，數控機床的加工自動(dòng)化，免除了普通機床上工人的疲勞、粗心、估計等人為誤差，提高了產(chǎn)品的一致性；并且數控機床對操作工人的要求降低，一個(gè)普通機床的高級技工，不是短時(shí)間內可以培養的，而相對來(lái)說(shuō)數控機床操作工人培養時(shí)間極短（如數控車(chē)工需要一周即可，還會(huì )編寫(xiě)簡(jiǎn)單的加工程序）。
由于數控技術(shù)教學(xué)和培訓都離不開(kāi)數控機床，而數控機床本身價(jià)格比較昂貴，同時(shí)訓練過(guò)程不可避免地存在誤操作過(guò)程，這對機床安全是一個(gè)巨大的隱患，同時(shí)數控機床的數量有限，難以滿(mǎn)足大量學(xué)生實(shí)踐訓練的需求。而隨著(zhù)計算機技術(shù)的發(fā)展，數控機床加工仿真技術(shù)得到了迅猛發(fā)展，很好地解決了這些矛盾。數控加工仿真是一種先進(jìn)的計算機人機交互技術(shù)，具有生動(dòng)的界面和強大的顯示功能，圖形大小、顏色、觀(guān)察視角以及刀具的形狀等都可由操作者自行設計以滿(mǎn)足不同的監控與學(xué)習要求；仿真系統的通用性較強，其語(yǔ)法診斷功能可以幫助學(xué)生學(xué)習編程。在模擬過(guò)程中，系統能及時(shí)提供錯誤信息以及刀具相對移動(dòng)軌跡的顯示以及最終加工的立體效果，很容易發(fā)現和修改編寫(xiě)程序的錯誤，高仿真界面及動(dòng)態(tài)的模擬仿真系統可有效地顯示代替機床實(shí)際運行狀況并且還能夠提示操作信息，使數控機床的編程操作易于課堂化教學(xué)，從而既節省了機床設備和實(shí)習消耗，降低了實(shí)做危險，又大大提高了教學(xué)效率，規避了實(shí)習人員的操作風(fēng)險。數控加工仿真系統采用了與數控機床操作系統相同的模擬界面，使其具備了整個(gè)加工過(guò)程的模擬仿真能力，即使仿真系統在模擬中出現人為的編程或操作失誤也不會(huì )危及學(xué)生和機床安全，學(xué)生反而還可以從中吸取大量的經(jīng)驗和教訓，所以說(shuō)它是初學(xué)者理想的實(shí)驗、實(shí)踐工具。因此，數控加工仿真技術(shù)在數控教學(xué)領(lǐng)域的應用日益廣泛［1］［2］。
當然，數控加工仿真技術(shù)同真正的數控機床存在一定的差別，容易引起以下弊端：（1）過(guò)于依賴(lài)計算機完成所有的操作，因為圖紙繪制、G代碼生成、仿真加工都可在計算機上完成，仿真與實(shí)際機床之間存在各種差異；（2）忽略加工工藝，仿真系統的仿真加工過(guò)程速度一般為5倍（調節范圍：1-100），使得操作人員忽略進(jìn)給速度、刀具轉速和加工質(zhì)量等；（3）無(wú)法保證加工質(zhì)量，由于仿真軟件只能仿真加工過(guò)程，對于零件的表面粗糙度和尺寸精度等無(wú)法保證。
因此，數控教學(xué)必須采用數控加工仿真與實(shí)訓操作相結合的方法，即先通過(guò)仿真系統讓學(xué)生對數控編程有一定的了解，再通過(guò)實(shí)訓操作使學(xué)生理解仿真與機床實(shí)訓的差別，不能僅僅為了學(xué)生和機床安全廢除實(shí)訓操作，這樣既可大大減少學(xué)生理解錯誤而產(chǎn)生的各種機床損壞及人身傷害，又可提高學(xué)生的實(shí)際操作技能。
三、科研團隊與工程訓練中心的合作前景
隨著(zhù)中國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，國家和其他組織在科研上的投入力度越來(lái)越大，其中理工類(lèi)的科研對機械加工有著(zhù)巨大的需求。絕大部分新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)或者新技術(shù)在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，對產(chǎn)品的需求并不明確或者存在一個(gè)逐漸深化的過(guò)程，對零部件的定型需要一個(gè)漫長(cháng)的、反復的過(guò)程，需要對零件進(jìn)行單件或者小批量的試制、修改。一般的科研團隊在機械加工方面的人員、設備力量非常薄弱，如果把這些任務(wù)交給企業(yè)去做，往往價(jià)格昂貴而又費時(shí)。而這恰恰是工程訓練中心的強項，并且科研團隊中往往有一大批計算機基礎很好的研究生，利用數控機床的仿真軟件，可以較快地學(xué)習數控設備的操作技術(shù)。一般說(shuō)來(lái)，在工程訓練中心學(xué)習的主要群體是低年級的學(xué)生，也有少數高年級的學(xué)生，這些學(xué)生在此學(xué)習的目標往往比較簡(jiǎn)單，僅僅是學(xué)習基本的操作技術(shù)，加工零件也僅僅是作為練習。如果科研團隊與工程訓練中心合作，對科研團隊的研究生進(jìn)行培訓，訓練他們自己進(jìn)行機械加工的能力，不僅能節省大量時(shí)間促進(jìn)科研進(jìn)程，更重要的是積累了加工經(jīng)驗，這有助于后續的設計與改進(jìn)。同時(shí)，對本科生來(lái)說(shuō)，與研究生一起操作數控機床不僅僅是練習了，而是在生產(chǎn)在科研，能夠極大地提高他們的積極性，培養自信心，增加他們的知識面，能夠進(jìn)一步推動(dòng)高年級本科生進(jìn)實(shí)驗室的潮流，部分優(yōu)秀的低年級學(xué)生也能參與到科研中，這對本科生的其他課程學(xué)習是非常有益的。
四、結 論
數控機床加工仿真技術(shù)已經(jīng)成為數控教學(xué)的重要方法，這種方法功能強大、成本低、安全可靠，可在短時(shí)間內大量培訓數控操作工，這些特點(diǎn)與科研項目存在互補之處，雙方合作是互惠互利的，既能改善教學(xué)條件，又能推動(dòng)科研項目的進(jìn)展。
參考文獻：
�。�1］ 耿習琴，郝小忠，高玨.數控加工仿真系統的設計及其在工程訓練中的應用［J］.中國制造業(yè)信息化，2008，37（5）：77-80.
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