梁中海

摘要:本文結合數(shù)控加工仿真軟件的特點和數(shù)控教學職能及數(shù)控機床操作實訓事故率高、對機床損壞大等特點,探討對于初次接觸數(shù)控機床的中職生,如何結合數(shù)控加工仿真軟件來進行理論教學與實踐操作培訓,提高教學效果,同時,必須注意消除其可能產生的負面影響。

關鍵詞:數(shù)控加工;仿真模擬;理論教學;數(shù)控實訓;負面影響

隨著科學技術的發(fā)展,數(shù)控加工技術正在得到廣泛的應用。數(shù)控人才成為勞動力市場急需的人才,如何盡快地培養(yǎng)出滿足市場需要、掌握數(shù)控機床編程知識和操作技術的數(shù)控技能型人才成為數(shù)控教學工作者急需解決的問題。作為數(shù)控編程與操作的專業(yè)教師,就如何將數(shù)控編程教學與數(shù)控機床操作實踐有機地結合起來進行了探討與研究。

為了提高數(shù)控教學的效率和所培養(yǎng)學生的適用性,所采用的教學手段是關鍵問題。隨著虛擬現(xiàn)實技術發(fā)展,產生了可以模擬實際設備加工環(huán)境及其工作狀態(tài)的計算機仿真系統(tǒng)。在職業(yè)學校的數(shù)控教學當中軟件仿真作為一種既能滿足學生的感觀要求,又能迅速提高學生的實踐操作能力,而且安全可靠、費用低,同時解決數(shù)控設備昂貴與校方資金短缺的普遍性矛盾,因而得到了廣泛的應用,但是也給數(shù)控教學和對學生的實訓帶來了一些較為嚴重的負面影響。作者結合自己多年的教學實踐就如何在數(shù)控教學當中充分利用好仿真軟件談個人感受。

一、利用軟件仿真輔助數(shù)控理論教學

學習數(shù)控技術需要堅實的理論作為基礎的,要使學生扎實學習數(shù)控的基本理論和正確認識數(shù)控設備。軟件仿真模擬作為一種圖文并茂的教學手段是的一種不可缺少的教學資源,在教學中起到了激發(fā)學生學習興趣,提高教學效果的作用。對于初學者,可通過軟件仿真模擬數(shù)控機床加工一件產品,首先讓學生對數(shù)控加工過程有一個感性的認識,激發(fā)學生的學習積極性。

初學數(shù)控的學生往往都有這樣一個心理,認為數(shù)控設備非常神秘,既有探索的欲望又覺得無從下手,尤其是在講述數(shù)控技術的發(fā)展和數(shù)控設備的基本結構時,更是讓許多學生不知所云,這種狀態(tài)如果在短期內得不到改善,學生的興趣和積極性就會隨之減退,從而影響學生的學習和教學效果。如果能及時利用仿真軟件為學生揭開數(shù)控設備這層神秘的面紗,學習和教學效果將會得到明顯的提高。

二、利用軟件仿真輔助數(shù)控實訓教學

采用傳統(tǒng)的實訓教學方法,數(shù)控編程和操作的有效實訓必須在實際機床上進行,這既占用了設備,又具有風險,實訓中的誤操作經常會導致昂貴設備的損壞。鑒于已被廣泛使用的數(shù)控加工仿真軟件的功能,針對目前大多學校數(shù)控專業(yè)學生人數(shù)多,設備少的實際情況,及數(shù)控設備較為精密、昂貴的特點。從實訓課程的教學現(xiàn)狀出發(fā),把數(shù)控加工仿真軟件引入教學之中,用于數(shù)控機床操作與編程教學,在數(shù)控實習教學中適當應用軟件仿真,會對整個訓練過程起到積極的作用,也能解決數(shù)控設備少,學生人數(shù)多的矛盾,以利提高該課程教學的實效性。因而在我國廣大職業(yè)學校中得到了最廣泛的應用。對把軟件仿真應用到數(shù)控實訓教學當中談幾點不太成熟的觀點:

(1)實訓教學離不開軟件仿真。由于數(shù)控機床數(shù)量有限,不可能為每名學生提供一臺機床,又鑒于中職學校學生不太成熟,有不教不學的共性,因此在上機床操作之前就能在計算機的虛擬環(huán)境中完全實現(xiàn)真實機床的操作,讓使用者完全感受到真實機床的運行特性。仿真不失為一種既能使其有所提高又能培養(yǎng)學生自覺、自律的習慣。

(2)可以利用軟件仿真來訓練學生的編程能力,尤其是拓寬對數(shù)控指令應用的知識面是一種行之有效的方法。由于實習的數(shù)控設備數(shù)量和教學安排有限,學生不可能一上完理論課,馬上就能操作數(shù)控機床。為解決這一矛盾,利用軟件仿真來檢驗學生所編寫的程序是否正確,這對提高學生編程水平會有很大幫助。同時軟件仿真與實際操作相結合,可以通過實踐給學生糾正在編程中出現(xiàn)問題而軟件仿真又沒有反映出來的問題。比如,進給量和切削深度,軟件仿真時把進給量設為F=20.0mm/r,切削深度ap=20.0mm時也能正常加工,并且也不報警,但是在一般條件下數(shù)控機床是不能在這樣的切削用量之下工作的。因此,軟件仿真不能解決的問題可以通過實踐來彌補。

(3)利用軟件仿真來訓練學生能有效節(jié)約實習經費,提高學生的實際工作技能。軟件仿真來訓練學生是一種合算而又有效的辦法,既能形象加工又能節(jié)約實習經費,有的技術是需要多次重復訓練才能掌握的,如果是在機床上實際加工來掌握這種能力,除了機床的折舊與磨損之外還有較高的刀具與材料消耗;在軟件上我們可以重復加工,反復訓練而沒有上述消耗,只需要進行一兩次實際操作就能達到事半功倍的效果。

可見,適當、合理地利用軟件仿真模擬有利于提高數(shù)控實訓效率,有利于解決數(shù)控設備昂貴與資金短缺的普遍性矛盾,既可以避免因誤操作造成價格昂貴的數(shù)控機床的損壞,又可以使操作人員在對仿真數(shù)控機床操作過程中產生臨場感和真實感。而且能夠讓同學們更快地熟悉和了解數(shù)控加工的工作過程,并且掌握每種數(shù)控機床的基本操作。更大的好處是在實現(xiàn)了同樣效果的情況下將加工出錯及事故發(fā)生率降低到了最小程度。

三、軟件仿真在教學中的應用存在負面效應

數(shù)控加工仿真系統(tǒng)是一種模擬教學應用軟件,它不能也不可能全盤代替教學,尤其是技能訓練。如果老師一味地依賴數(shù)控加工仿真系統(tǒng)而將學生放任自流,必將會引起一些負面效應,為了將這些負面效應的影響減少到最低程度,要注意幾點:

首先,數(shù)控加工仿真系統(tǒng)只是加工過程的模擬并非真實加工過程,它無法代替學生在真實切削加工的實際感受,尤其是切削用量的選擇,它無法進行控制,只能對切削深度過大時加以限制。

其次,數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件在設計上仍有不足之處,亟待完善,有些指令無法執(zhí)行,使學生對編程理論產生疑惑而無所適從,這就對它的使用范圍有所限制,任課教師應該熟悉這一差別,及時加以說明,并積極與數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件設計方進行聯(lián)系以便及時予以改進。

其三,軟件仿真教學很容易滋生學生的自滿情緒,夜郎自大,以仿真論數(shù)控,對計算機產生依賴心理,沉迷于仿真加工,而疏于上數(shù)控機床操作。仿真訓練與操作訓練在后階段應穿插進行,科學管理就可將這一負面效應減少到最低程度。

軟件仿真與實際加工相差很小,具有較高的仿真模擬效果,但是與實際操控加工,之間始終還是有差距存在,二者不能混為一談,相互替代,只有在教學當中合理、科學、有效、有選擇地利用仿真軟件才能使之為教學服務。我們不能把軟件仿真作為理想的、真實的模型來認識,而只能將其作為認識事物的中介與橋梁,在教學中必須與實踐操作相結合,才能削減其負面效應,發(fā)揮它的最佳教學效果。

目前軟件仿真已被廣泛應用于數(shù)控教學之中, 它可貫穿于數(shù)控教學的各個環(huán)節(jié),適當、適度、合理地利用軟件仿真模擬有利于提高數(shù)控理論教學效果,有利于提高數(shù)控實訓效率,有利于解決數(shù)控設備昂貴與資金短缺的普遍性矛盾,但是,老師必須注意擺正軟件加工仿真系統(tǒng)在教學中的位置,消除其可能產生的負面影響。

以上只是簡要介紹了作者在數(shù)控教學過程的一些體會,隨著現(xiàn)代制造業(yè)的快速發(fā)展,數(shù)控機床加工技術正占據(jù)越來越重要的地位。如何提高數(shù)控技術專業(yè)學生動手實際操作技能,培養(yǎng)學生的綜合能力,使中職數(shù)控技術專業(yè)學生很難達到社會的要求,還需要我們付出更大的努力。

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