數(shù)控仿真論文：德國(guó)Keller數(shù)控仿真軟件在職業(yè)教育中的應(yīng)用研究

1、數(shù)控仿真論文：德國(guó)Keller數(shù)控仿真軟件在職業(yè)教育中的應(yīng)用研究    摘要： 數(shù)控仿真軟件近年來以其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)在職業(yè)院校得到了廣泛應(yīng)用，有效地銜接了理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)，減小了辦學(xué)成本同時(shí)增加了學(xué)生的訓(xùn)練時(shí)間等。德國(guó)Keller數(shù)控仿真軟件利用三維模擬技術(shù)和大量的圖表、數(shù)據(jù)、解釋和習(xí)題的方式進(jìn)行演示和訓(xùn)練，具有整套強(qiáng)大的、富有人性化的教學(xué)方法和精彩的習(xí)題庫，簡(jiǎn)單易學(xué)、循序漸進(jìn)、綜合性強(qiáng)。整個(gè)系統(tǒng)由一個(gè)金字塔式的結(jié)構(gòu)組成，分為四個(gè)不同的等級(jí)，即：動(dòng)態(tài)虛擬車間、PALpuls多媒體模擬、控制模擬系統(tǒng)、 CAD/CAM仿真模塊，有利于教學(xué)做一體化教學(xué)改革。 A

2、bstract: In recent years, numerical simulation software with its unique advantages in vocational schools has been widely applied, effectively bridging the theory and practice teaching, reducing the running cost while increasing the student's training time. Germany Keller CNC simulation software

3、using three-dimensional simulation technology and a lot of charts, data, interpretation and presentation exercises and training in the way, with a full set of powerful, rich user-friendly teaching methods and wonderful exercise library, easy to learn, step by step, comprehensive strong. The system c

4、onsists of a pyramid structure, divided into four different levels, namely: dynamic virtual shop, PALpuls multimedia simulation and control simulation system, CAD /CAM simulation module is conducive to integration of teaching, learning and teaching. 關(guān)鍵詞： 數(shù)控仿真；Keller軟件；教學(xué)改革 Key words: CNC simulation；

5、Keller software；teaching reform 0引言 隨著現(xiàn)代技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造行業(yè)中的廣泛應(yīng)用，已成為社會(huì)的生產(chǎn)支柱，企業(yè)使用數(shù)控設(shè)備的領(lǐng)域也越來越廣，特別是高性能數(shù)控機(jī)床的需求將有較大幅度的增長(zhǎng)。這就急需培養(yǎng)一大批經(jīng)過職業(yè)技能訓(xùn)練，能夠在工廠第一線或技術(shù)崗位從事數(shù)控機(jī)床編程、操作、使用、維修及維護(hù)等的高技能應(yīng)用性人才1。但由于學(xué)校教育與企業(yè)需求相比較存在課程設(shè)置老化，教學(xué)理念和方法陳舊，知識(shí)更新緩慢、滯后，特別是專業(yè)設(shè)施落后、種類不全，師資力量缺乏2；再加上學(xué)生專業(yè)意識(shí)不強(qiáng)，學(xué)習(xí)被動(dòng)興趣不高等，要在這樣的條件下要培養(yǎng)一個(gè)高素質(zhì)的數(shù)控技術(shù)專業(yè)應(yīng)用性人才談何容

6、易，因此職業(yè)院校的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)教學(xué)，應(yīng)由傳統(tǒng)的實(shí)習(xí)內(nèi)容向新技術(shù)新工藝實(shí)習(xí)內(nèi)容轉(zhuǎn)變3，這就要求我們探索出一套適合當(dāng)前現(xiàn)狀的教學(xué)方法。經(jīng)過幾年的數(shù)控實(shí)習(xí)教學(xué)，發(fā)現(xiàn)數(shù)控仿真軟件能在其中顯示出橋梁作用，能使理論和實(shí)踐有效的銜接，打破了傳統(tǒng)的數(shù)控教學(xué)模式，不但增加了學(xué)生參與動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)，提高了操作數(shù)控設(shè)備的熟練程度，而且還具有投資、損耗小，初學(xué)操作無危險(xiǎn)，方便驗(yàn)證程序等特點(diǎn)，所以近年來數(shù)控仿真軟件在職業(yè)院校的使用越來越多。 1數(shù)控仿真軟件在教學(xué)中的應(yīng)用價(jià)值 1.1 利用數(shù)控仿真軟件可以彌補(bǔ)設(shè)備和師資的不足，充分利用現(xiàn)有資源。數(shù)控機(jī)床實(shí)習(xí)不比鉗工或車工的實(shí)習(xí)，它的設(shè)備資金投入是很大的，如果要保證每個(gè)學(xué)生有充

7、足的實(shí)習(xí)時(shí)間，這對(duì)于一般的學(xué)校而言顯然是難以承受的。因此很多學(xué)?？紤]采用“小班化”的教學(xué)方法，但是小班化是要有師資做后盾的，很多學(xué)校都沒有這樣的條件，但如果我們?cè)趯W(xué)生實(shí)踐操作之前，利用仿真軟件進(jìn)行模擬操作，就可以做到給學(xué)生充分的模擬實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)，這樣很多問題在這一個(gè)階段就能夠解決，而且學(xué)生對(duì)于機(jī)床操作的熟練程度將大大提高，為下一步的實(shí)際操作也做好了準(zhǔn)備，實(shí)習(xí)效果也得到了提高。 1.2 利用數(shù)控仿真軟件能有效的結(jié)合理論學(xué)習(xí)，可實(shí)現(xiàn)同步教學(xué)。和其它專業(yè)課一樣，數(shù)控課程也是非常抽象的學(xué)科，它注重的是實(shí)踐性。比如對(duì)刀（建立工件坐標(biāo)系）過程，其實(shí)過程比較簡(jiǎn)單，但對(duì)刀原理理解較難。如果教學(xué)過程利用仿真軟件一邊

8、演示一邊講解學(xué)生就很容易理解，而且學(xué)生還能自己親手操作來加深印象，使理論知識(shí)和實(shí)踐過程得到了有機(jī)結(jié)合。 1.3 利用數(shù)控仿真軟件的使用能極好的調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)了創(chuàng)新意識(shí)。數(shù)控專業(yè)課要求學(xué)生具有較高的抽象思維能力，加上教學(xué)過程的枯燥乏味，很容易讓學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)的情緒，教學(xué)效果也不理想4。而數(shù)控仿真軟件以其和實(shí)際機(jī)床相同的用戶界面和它的可操作性，很大程度上激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，再開展教學(xué)就容易多了。 1.4 利用數(shù)控仿真軟件還可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和遠(yuǎn)程培訓(xùn)。隨著社會(huì)對(duì)技能人才的需求量的增大，職業(yè)學(xué)校的功能不再僅僅培養(yǎng)在校學(xué)生，它還擔(dān)負(fù)著進(jìn)行社會(huì)勞動(dòng)力的培訓(xùn)任務(wù)，這對(duì)職業(yè)學(xué)校的硬件條件也提出了

9、更高的要求。利用仿真軟件和網(wǎng)絡(luò)搭建的平臺(tái)，進(jìn)行遠(yuǎn)程的教育將成為一種新的教育教學(xué)模式，它打破了地域和時(shí)間的限制，加大了培訓(xùn)人員的數(shù)量，縮短了培訓(xùn)的周期。這種方法在很多大專院校已經(jīng)開始運(yùn)用，并取得了很好的效果。 2KELLER數(shù)控仿真軟件的功能特點(diǎn) Keller SYMplus CNCSYMplus CNC仿真模擬軟件是德國(guó)凱勒軟件有限公司開發(fā)的產(chǎn)品，將CNC數(shù)控設(shè)備的工作過程、CAD/CAM、車銑削加工方案、系統(tǒng)控制編程等，利用三維模擬技術(shù)和大量的圖表、數(shù)據(jù)、解釋和習(xí)題的方式進(jìn)行演示和訓(xùn)練，具有整套強(qiáng)大的、富有人性化的教學(xué)方法和精彩的習(xí)題庫。該軟件采用數(shù)字化3-D多媒體的教學(xué)模式，從基礎(chǔ)數(shù)控機(jī)械

10、設(shè)備介紹，到CAD/CAM自動(dòng)化系統(tǒng)編程，完全采用現(xiàn)代化仿真模擬數(shù)字計(jì)算機(jī)技術(shù)。 凱勒CNC軟件最主要的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單易學(xué)、循序漸進(jìn)、綜合性強(qiáng)。整個(gè)系統(tǒng)由一個(gè)金字塔式的結(jié)構(gòu)組成，分為四個(gè)不同的等級(jí)，即：動(dòng)態(tài)虛擬車間、PALpuls多媒體模擬、控制模擬系統(tǒng)、CAD/CAM仿真模塊。整個(gè)系統(tǒng)覆蓋了從基礎(chǔ)培訓(xùn)到專業(yè)的、適于制造加工編程的計(jì)算機(jī)數(shù)字控制（CNC）和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及制造（CAD/CAM）技術(shù)，含有現(xiàn)代的教學(xué)方法。該軟件是德國(guó)唯一具有CNC設(shè)計(jì)制造模擬、教學(xué)方法綜合軟件系統(tǒng)，配有大量的題庫和教師教案以及練習(xí)過程中錯(cuò)誤分析、回溯和自動(dòng)評(píng)分系統(tǒng)。該軟件除了包含仿真模擬數(shù)控加工的過程外，如機(jī)床設(shè)定（

11、支持多種數(shù)控系統(tǒng)）、定義毛坯、刀具準(zhǔn)備、基準(zhǔn)測(cè)量、準(zhǔn)備功能G代碼處理、輔助功能M代碼及其它指令代碼、各系統(tǒng)自定義代碼以及固定循環(huán)、面板操作等，還應(yīng)用了計(jì)算機(jī)動(dòng)漫技術(shù)，模擬車間布局、機(jī)床構(gòu)造、設(shè)備和加工工具的使用和管理。配有影像和解說，為學(xué)員提供了近似真實(shí)的情景其描述。該軟件有兩維和三維模擬界面，非常逼真5。有自動(dòng)代碼生成系統(tǒng)，可以做到利用圖形自動(dòng)生成程序源代碼減少大量編程工作。 數(shù)控機(jī)床加工零件是靠數(shù)控指令程序控制完成的。為確保數(shù)控程序的正確性，防止加工過程中干涉和碰撞的發(fā)生，在實(shí)際生產(chǎn)中，常采用試切的方法進(jìn)行檢驗(yàn)。但這種方法費(fèi)工費(fèi)料，代價(jià)昂貴，使生產(chǎn)成本上升，增加了產(chǎn)品加工時(shí)間和生產(chǎn)周期。后

12、來又采用軌跡顯示法，即以劃針或筆代替刀具，以著色板或紙代替工件來仿真刀具運(yùn)動(dòng)軌跡的二維圖形（也可以顯示二維半的加工軌跡），有相當(dāng)大的局限性。對(duì)于工件的三維和多維加工，也有用易切削的材料代替工件（如，石蠟、木料、改性樹脂和塑料等）來檢驗(yàn)加工的切削軌跡。但是，試切要占用數(shù)控機(jī)床和加工現(xiàn)場(chǎng)。為此，Keller軟件能完全逐步代替試切的計(jì)算機(jī)仿真方法，并在試切環(huán)境的模型化、仿真計(jì)算和圖形顯示等方面取得了重要的進(jìn)展，目前正向提高模型的精確度、仿真計(jì)算實(shí)時(shí)化和改善圖形顯示的真實(shí)感等方向發(fā)展。 總而言之，在職業(yè)教育教學(xué)過程中利用數(shù)控仿真軟件配合學(xué)生的理論和實(shí)訓(xùn)教學(xué)，有利于提高學(xué)生的綜合能力，激發(fā)學(xué)生的獨(dú)立思考和創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力6。德國(guó)Keller軟件以SYMplus（SYMplus取自SYMbiose，其含義是教學(xué)方法與學(xué)習(xí)效果共存）取名，將在中國(guó)數(shù)控職業(yè)教育領(lǐng)域引發(fā)一場(chǎng)教學(xué)改革和教學(xué)創(chuàng)新革命，因?yàn)樗鼘閿?shù)控教學(xué)、輕松掌握數(shù)控技術(shù)、先進(jìn)數(shù)控設(shè)備的使用以及數(shù)控加工生產(chǎn)全過程等帶來一個(gè)全新的方式。 參考文獻(xiàn)： 1姜大源.職業(yè)教育學(xué)研