数控加工仿真技术教学的现状与分析

式 控制 ” 概念 的软 件 在 计 算 机 上 模 拟 现 行 的 工 序 的 正 确性 ，防 止加 工 过 程 中干 涉 和 碰撞 的 发 存 在 着 的 五 种 主要 导 向力 的 内 涵 构 成及 其 在 学 业控制过程。这个软件在操作模式和 市场上流 生 ， 在实际生 产中常采用机 床空运行 、 试切 木模 生： Ｅ作巾的地位 、 作用 的基本以 识和归纳。 这五 行的数控 系统是一致 的，因此操作者能够很快 或 蜡模 的 方法 进 行 检 验 。 凡是 程 序不 对 的 地方 ， 种导向力在高校学生工作的实际运用 中既功能 的熟悉各 个控制单元。对 于数据 的输 入模式有 试切出来 的零 件形状就不 正确 ，必须修改程序 分 明 、 对 独 立 ， 相 联 系 、 相 影 响 、 相 渗 相 又互 互 互 ３种， 它们分别是控制键盘、 数据转换器（ 相当 于 再次 试 切 ， 到符 合 要求 为 止 。 直 这种 方 法 费 工 费 透 、 互相补充 ， 他们的有机结合形成了高校学生 手 写 屏 ）计 算 机 键 盘 ， 体 采 用 哪 种 要 取 决 于 料 、 价 昂贵 ， 高 了 生 产 成 本 ， 且 降 低 了 数 工： 的 基本 脉 络 ， 握 和 运 用好 这 五种 导 向力 ， 、 具 代 提 并 作 把 培 训 的需 求 。 控机床的使用效率 。 后来采用轨显示法 ， 即以画 是高校学生工作走 向科学化、 度化 、 制 规范化 的 ２国 内数控 加 工实 验 教 学 系统 的 研 究 现 状 针 或 笔 代 替 刀具 ， 以着 色板 或 纸 仿 真 工 运 动 前提。 由于高校学生工作具有层次性 、 复杂性和 及 分析 勒 迹 的 二维 形 （ 可 以显 示 二 半 维 的 加 工 轨 变化性 ， 也 所以我们在实际运用 导向力 的过程 中． ２１儿一 ５ ２ ． ＸＫ ０ ５型立式 升降台数控铣床它 迹 Ｊ有 相当大 的局限性 。为此人们试图研 究代 必须根据学生工 作中不断出现的新 情况、新 问 ， 是温州巨林机械设备有 限公 司最新研制的教学 替试切的汁算饥仿 真方法 ，并在试 切环魄的模 题来 舒析 、 究 、 研 确定和把握好 一定时期 、 一定 利研用数控铣床，该机床是典型的机电一体化 型化 、仿真计算 和｛ 剿形显示方面已耿得 ｒ 大 条件下的主要导 向力 ， 很 以提高工作 的科学性 、 针 产 品 ，除 配 制 高 性 能 的 ＫＮ 一 ０ Ｉ 控 系 统 的 成功 一 目 前 ， 在 向提 高 模 型 的 精 确度 、 真 对 性 和 有效 性 。 Ｄ １ＭＩ 数 正 仿
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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 １３ ５ ） ６ ２５
摘 要 ： 控 ｈ ＿ 由 于可 以达 到 很 高的 加 工精 度 和 稳 定 的加 工质 量 ， 作 过 程 容 易 实现 自动化 ， 产 准备 周 期 短 ， 应 产 品 快 速 更 新换 代 的 需 数 ｒ － 操 生 适 要 ， 在逐 步替 代 传 统 机 床 。所 以 ， 内外 大学 ， 正 国 中高等 职 业 技 术 学 校 中广 泛 地 开 设 了与 数 控 机 床操 纵 ， 程 有 关 的 实践 课 程 。本 文分 析 了 国 内外数 编 控 加 工 仿 真技 术教 学 的发 展 现 状 及 未 来发 展 趋 势 。 关 键 词 ： 控 加 工技 术 ； 学； 业教 育 数 教 职
ＭＩ Ｌ Ｌ １５ 率 。 ２ （ 上接 １ ２页 ） 对择业条件 与择业地域 的选 ３ ｆＣ ｃｎ ｏ ｅ Ｎ ｍ ｃｉｉｇ ｃｎ ｒ 等 。 的 Ｐ ～ ｏｔ ｌ Ｃ Ｃ ａｈｎｎ ｅｔ ） ｒｌ ｄ ｅ 在 实 际 生 产 中 ，数 控 程 序 无 论 是 由人 工 输 择 。 给学生灌输先就业后发展的观点 ， 牢固树立 Ｅ Ｏ Ｐ Ｕ Ｎ ５ ＭＣ Ｃ Ｔ Ｒ ５型 数 控 车 削 加 工 教 学 系 入还是山系统 自动生 成的 ，都难 以避免的会产 全程 、 力 、 方 位 为 毕业 生 服 务 的 思 想 。 鼓励 全 全 统， 它是由计算机控制的两轴数控 车床 ， 在机床 生 错 误 ， 而 进 一 步 导致 了废 品 的产 生 ， 及 零 毕 业 生 面 向 西 部 地 区 和 基层 就 业 ，主 动 到 祖 国 从 以 结构和系统功能上完全符合现行 的工业标准， 件与 刀具、 刀具与夹 具、 刀具 和工作 台的干涉和 最 需 要 的 地 方 建 功立 业 。 Ｅ Ｏ公 司 用 自己研 究 开发 的称 为 ” 互 碰 撞 ， ＭＣ 交 这些 现 象都 是 很危 院 的 。 了保 持 数 控 程 为 以 上 是 对 成 都 理 工 大 学 学 生 工 作 要 点 中 ＣＮＣ ｌ ｔ １ ＥＭＣＯ Ｐ ａｈｅ 、 ＣＴＵＲＮ
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 ， 出研制基 于通用 微型计算机 的数 提 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 Ｅ Ｏ（ ＭＣ 中文名 ： 法信） 公司 。 Ｅ Ｏ 公 司 是 一 家有 着 ６ 历 史 的 专 业 车 床 ＭＣ ０年 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 Ｅ Ｏ Ｐ Ｕ Ｎ ＭＣ Ｃ Ｔ Ｒ
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
外， 机床配置更具有相 当的刚性及制造精度 陔 汁算实 叫化 和改善 图形显 的真实 化方 向发 作 者 简 介 ： 海 霞 （ ９ ０ ， ． 川 南 充 朱 １８ ～）女 四 饥床能实现三轴联动控制 ，适合于加 ＝ Ｉ各种儿 展 ＿ 人，成都理工大学传播科学与艺术学院学生工 何 形 状复 杂 、 度 要求 较 高 的零 件 ， ： 轮 、 精 如 凸 样 美 闭 围家 标 准 及 技 术 局 （ Ｉ ） 造 ： 程 实 作 室助 教 ， 士 。 ＮＳ 制 ｒ ｊ ： 硕 板、 靠模 、 弧形槽 、 电火花成型加工 电橄 、 塑料 蛉室 ， 作为 ＡＦ Ｍ计划的一部分 ， 美同 ＮＳ’ ｔ 开展 Ｊ
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 Ｓｎ ｏｐｒｔ ｎ 制 ｏｙＣ ｏ ｅａｏ 研 ｉ 的 Ｆ Ｅ Ａ 系统 可 以对 球头铣 刀加 工 自由曲 ＲＤＭ 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 Ｔ ｒｏ Ｔ Ｋ公司开发出面向培训的虚拟数控车 ｕｂ— Ｅ 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 ８ ３Ｃ ＭＳ主题组 、 ６ ／Ｉ 国家自然科学 基 金 也 有 专 门 的 研 究 课 题 。 华 中 理 工 大 学 的 Ｎ Ｐ ＯＯ Ｃ Ｒ Ｆ软 件 系 统 ， 有 图形 和 Ｎ 具 Ｃ程 序 的 计 算机编程能力 ， 过生成刀具轨迹 ， 通 利用二维动 画图形显示 ，较直观 的仿真 Ｎ Ｃ程序的加工过 程， 查 Ｎ 检 Ｃ语 法 及 加 工 过 程 的 错 误 ， 成 过 程 生 报告、刀具使用报告及错误报告 ，用于 ＳＮ — ＩＵ ＭＥ Ｉ ＭＣ数控 系统 的加 工中心 Ｎ ＲＫ ８ Ｃ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。
具型腔及其它复杂异形曲面等。 ２２华中世纪星数 控教学实验 台 ＨＥ 一 １ ． Ｄ ２Ｓ 数 控 系统 实 验 台采 用 模 块 化 设 计 ，集 成 了 Ｈ Ｃ ２Ｔ Ｎ 一 １Ｆ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 、 统 维 修 等方 面 的教 学 培 训 。 系 ２３南 京 机 专 数 控 教 学 实 验 台该 实 验 台 采 ． 用西 门子 ８ ２ 数控系统 ， ０Ｓ 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 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 ， 响教 学 效 果 。 影 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 ， 真 是 ～ 种 行 之有 效 的方 法 ， 以减 少 风 仿 可 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 － ２ １ 。 ５ （Ｃ ｃｎ ｏ ｅ Ｃ Ｃ ￣ｌｍ ｌｔｅ、 ＭＣ 统进行实验研究的过程［ 利用计算 机仿真技术 ５ Ｐ －ｏｔ ｌ ｄ Ｎ ｔ ｅ ｐ ａｈ）Ｅ Ｏ ｒｌ Ｐ Ｌ ５Ｐ — ｏｔ ｌ ｄ ｔｂｅｏｔｍｉｇ ｎ － 建 立 起 来 的 数控 加 工 仿 真 系统 可 以验 证 数 控 加 Ｃ ＭＩＬ ５ （Ｃ ｃｎ ｏ ｅ ａｌｔ ｕ ｎ ＇ ｒ ｐ ｌ ａ ｃｉｅ、 ＭＣ Ｐ Ｔ Ｎ １５ （Ｃ ｃｎｒｌ ｄ 工程序的正确性 ，减少工件试切 ，提高生产效 ｈｎ）Ｅ Ｏ Ｃ ＵＲ ２ Ｐ － ｏｔ ｌ ｏｅ