數(shù)控車加工虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究

竇沙沙　夏建生　周?！￡惽?/p>

摘 要：采用“虛實(shí)結(jié)合”的方法，結(jié)合數(shù)控車加工的特點(diǎn)，開設(shè)了數(shù)控車編程和數(shù)控車虛擬機(jī)床仿真實(shí)驗(yàn)，掌握數(shù)控車編程方法及數(shù)控車操作，讓學(xué)生在實(shí)際的虛擬仿真操作過程中，了解并掌握注塑模智能制造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，加強(qiáng)對所學(xué)知識的理解，提高課程教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：數(shù)控車 虛擬仿真 實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類號：G71 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）02（c）-0204-02

數(shù)控車主要用于軸類、盤類等回轉(zhuǎn)體零件的加工。虛擬數(shù)控車床，是以沈陽機(jī)床、凱達(dá)機(jī)床等行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)的機(jī)床為載體，嵌入了西門子和法蘭克數(shù)控系統(tǒng)，能夠模擬各種虛擬車削加工，如車削內(nèi)外圓柱面、圓錐面及其它旋轉(zhuǎn)面、端面及各種常用的螺紋還能進(jìn)行拉削油槽、鍵槽等工作。通過對虛擬數(shù)控車床的對刀、工件裝夾、刀具設(shè)置、數(shù)控程序的編輯與檢驗(yàn)，啟動數(shù)控機(jī)床，模擬模具零件加工的整個(gè)過程。模擬過程不僅能配置刀具和夾具，檢查刀具和夾具與被加工零件的干涉，碰撞情況，還能對加工過程進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真，真實(shí)反映加工過程的實(shí)際情況。

按照“能實(shí)不虛，虛實(shí)結(jié)合”的理念，注重知識傳授與技能訓(xùn)練相結(jié)合，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，在實(shí)驗(yàn)之前，學(xué)生先學(xué)習(xí)掌握數(shù)控車床的基本結(jié)構(gòu)、基本特點(diǎn)、數(shù)控車床的各種刀具選擇、正確的操作方法和步驟，然后結(jié)合學(xué)習(xí)的知識點(diǎn)，通過虛擬數(shù)控車床的演示，進(jìn)一步將所學(xué)的知識感性化，在此基礎(chǔ)上，學(xué)生利用虛擬仿真設(shè)備，模擬注塑模零件加工過程，在模擬程序執(zhí)行時(shí)，程序段、坐標(biāo)值以及工件與刀具的相對移動的切削過程均模擬顯示，學(xué)生可以即時(shí)發(fā)現(xiàn)操作加工過程存在的缺陷，并相應(yīng)進(jìn)行調(diào)整，從而不斷提升自己的能力。

1 數(shù)控車編程仿真

通過數(shù)控車編程仿真模塊，模擬數(shù)控車削加工過程，掌握注塑模典型回轉(zhuǎn)體零件的車削自動編程，包含粗加工、精加工、切槽、螺紋切削和中心線鉆孔。

主要步驟要求為：（1）加載模具零件，選擇加工環(huán)境為“Lathe（車床）”；（2）選擇加工類型，包括中心鉆、一般鉆孔、深孔鉆、斷屑鉆、絞孔、鏜孔、車外圓、車內(nèi)圓、車端面等；（3）創(chuàng)建程序“PROGRAM”；（4）選擇刀具，包括刀具參數(shù)，切削參數(shù)、切削量、車床轉(zhuǎn)速等；（5）創(chuàng)建幾何體和避讓（刀具的起點(diǎn)和終點(diǎn)）；（6）創(chuàng)建工序，生成刀具軌跡，動態(tài)顯示；（7）調(diào)出FUNAC和SIEMENS機(jī)床系統(tǒng)模擬切削，確定最佳的切削路徑。

2 虛擬數(shù)控車床

虛擬數(shù)控車床，以沈陽機(jī)床廠數(shù)控車床為載體，模擬典型模具零件的數(shù)控銑削加工，如車削內(nèi)外圓柱面、圓錐面及其它旋轉(zhuǎn)面、端面及各種常用的螺紋，還能進(jìn)行拉削油槽、鍵槽等。

虛擬數(shù)控車床的主要步驟如下：（1）部件認(rèn)知：通過引出線將各部件名稱顯示出來，更加直觀形象的認(rèn)識車床設(shè)備的各個(gè)零部件的名稱及結(jié)構(gòu)；（2）機(jī)床操作：利用軟件配套提供的各種教學(xué)及實(shí)訓(xùn)案例，進(jìn)行切削仿真，包括數(shù)控程序切削和手工切削；（3）案例教學(xué)：通過具體的模具零件的案例進(jìn)行車削加工，有臺階軸加工、軸類零件加工、螺紋加工、綜合零件加工等加工案例；（4）智能考核：自動、詳細(xì)記錄實(shí)訓(xùn)全過程，自動記分并記錄遺忘步驟，扣除相應(yīng)分?jǐn)?shù)，自動生成考核記錄單如圖1所示。

3 結(jié)語

通過數(shù)控車編程和虛擬數(shù)控車床虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，通過不同參數(shù)的操作，可以模擬出數(shù)控車真實(shí)設(shè)備操作過程中可能存在的缺陷或者問題，避免了操作過程中電、液、氣等資源消耗大，設(shè)備后期維護(hù)成本高，有些設(shè)備操作風(fēng)險(xiǎn)高，幫助學(xué)生有針對地加強(qiáng)相關(guān)知識的學(xué)習(xí)或者操作方法的調(diào)整，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際工程問題的能力。

參考文獻(xiàn)

[1] 胡今鴻，李鴻飛，黃濤.高校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源開放共享機(jī)制探究[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2015，34（2）：140-144.

[2] 王衛(wèi)國.虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)思考與建議[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2013，32（12）：5-8.

[3] 武照云，李麗等.機(jī)械原理與設(shè)計(jì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2017，34（8）：121-124.

[4] 蔡衛(wèi)國.虛擬仿真技術(shù)在機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2011，28（8）：76-78.

[5] 高媛，劉德建，黃真真，等.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)促進(jìn)學(xué)習(xí)的核心要素及其挑戰(zhàn)[J].電化教育研究，2016（10）：77-87.