基于虛擬數控機床的中職院校數控維修教學(xué)

隨著(zhù)數控技術(shù)的不斷發(fā)展，用人單位對中職院校培養的數控人才的要求也越來(lái)越高，不僅要求其能夠熟練掌握基本操作要領(lǐng)以及程序編寫(xiě)，還要掌握其他維修以及調試技術(shù)。但是在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，教學(xué)設備以及教學(xué)環(huán)境都受到了一定的限制，導致培養出來(lái)的學(xué)生的能力沒(méi)有辦法滿(mǎn)足用人單位需要。所以，將虛擬數控機床應用到中職院校的數控維修教學(xué)過(guò)程中是非常有必要的。
一、虛擬數控機床的基本概述
所謂虛擬數控機床技術(shù)就是通過(guò)計算機對數控加工的整體環(huán)境進(jìn)行模擬仿真，操作者就可以在這個(gè)模擬環(huán)境中進(jìn)行模擬實(shí)際的操作了。在進(jìn)行虛擬數控機床的過(guò)程中，為了能夠保證虛擬數控機床可以真實(shí)反映出實(shí)際數控機床的生產(chǎn)狀態(tài)，研發(fā)人員所采用的所有參數都是來(lái)自于實(shí)際數控機床，使得虛擬數控機床能夠模擬出真實(shí)數控機床的數據，為操作人員提供可靠的數據參考。另外為了加強虛擬數控機床系統的穩定性，采用了模塊化設計，通常情況下，虛擬數控機床是由一些互相獨立的系統模塊所組成的，這種組合方式可以使虛擬數控機床和實(shí)際數控機床更為相似，在操作者進(jìn)行模擬仿真操作時(shí)，可以大限度地按照實(shí)際情況進(jìn)行模擬，同時(shí)系統采用了模塊化，能夠在需要其他功能時(shí)隨時(shí)進(jìn)行模塊重組，使虛擬數控機床系統的仿真能力更為出色。利用虛擬數控機床技術(shù)，在模擬環(huán)境中，整個(gè)數控機床的加工過(guò)程都能夠被顯示出來(lái)，并且發(fā)生一些故障時(shí)，在模擬環(huán)境中能夠進(jìn)行預警提示，這樣能夠提高生產(chǎn)效率，同時(shí)減少在實(shí)際操作過(guò)程中有可能發(fā)生的危險。與現場(chǎng)實(shí)際數控機床相比，虛擬數控機床主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)。
一是在整體的結構上，非常相似。利用虛擬數控機床技術(shù)顯示出來(lái)的數控機床操作界面，與實(shí)際現場(chǎng)中的數控機床在結構上是非常接近的，同時(shí)很多實(shí)際的功能都是能夠實(shí)現的，學(xué)生在操作的過(guò)程中可以進(jìn)行數據失真問(wèn)題的解決，并且虛擬數控機床的模塊是非常有利于學(xué)生進(jìn)行操作的。二是相比于現場(chǎng)實(shí)際的數控機床，虛擬數控機床的界面上能夠顯示出一定的圖形信息以及參數信息，這些信息能夠讓學(xué)生了解當前的運行狀況，有利于學(xué)生完成人機操作。三是具有更為標準的數據格式。學(xué)生在進(jìn)行操作的過(guò)程中，可以對數據進(jìn)行管理，有利于外界資源的獲取。四是能夠通過(guò)計算機實(shí)現數控機床的仿真。在學(xué)生進(jìn)行虛擬數控機床的操作時(shí)，采用的數據都是真實(shí)的，所以數控機床能夠以三維的形式展現出來(lái)，這樣有利于學(xué)生在操作過(guò)程中，及時(shí)發(fā)現問(wèn)題并且處理問(wèn)題。
二、中職院校數控維修教學(xué)現狀
雖然近些年來(lái)，中職院校數控維修的教學(xué)效果越來(lái)越好，同時(shí)面對用人單位的需求已經(jīng)開(kāi)始對學(xué)生的動(dòng)手能力進(jìn)行著(zhù)重培養?？墒窃趯?shí)際教學(xué)過(guò)程還存在著(zhù)一些問(wèn)題，主要表現在以下幾個(gè)方面。
1.從數控系統角度看
當前，中職院校數控維修教學(xué)過(guò)程中的基礎設施是數控機床電子、綜合實(shí)驗室以及拆裝。但是大部分中職院校都是以綜合實(shí)驗室為主，并且在實(shí)驗室中數控系統一般是FAUNC等類(lèi)型較多，由于資金等問(wèn)題，很少有學(xué)校能夠引進(jìn)一些的數控系統。數控技術(shù)發(fā)展很快導致數控設備更新較快，很多新的數控機床在原理和功能上都與以前的數控機床差別很大，如果一直使用較為落后甚至一些被淘汰的數控系統，學(xué)生無(wú)法及時(shí)掌握技術(shù)，真正的實(shí)踐能力也得不到提升，便無(wú)法滿(mǎn)足用人單位的需求。
2.從電氣連接角度看
傳統的中職數控維修專(zhuān)業(yè)教學(xué)更側重于數控機床技術(shù)的教學(xué)，對于一些電氣方面的教學(xué)只是一帶而過(guò)，近幾年來(lái)，數控維修專(zhuān)業(yè)的教學(xué)逐漸走向綜合化，數控機床的電氣連接相關(guān)知識逐漸被重視起來(lái)，很多用人單位都要求數控維修專(zhuān)業(yè)的學(xué)生必須要掌握一定的電氣技術(shù)?？墒窃趯?shí)際教學(xué)過(guò)程中，電氣連接的教學(xué)要比數控機床的教學(xué)更為復雜，相關(guān)的電器元件種類(lèi)很多，同時(shí)在進(jìn)行數控系統與伺服系統的連接時(shí)，操作比較繁瑣，非常容易造成電氣材料的極大消耗，并且電纜連接處也會(huì )受到很大影響。學(xué)生在進(jìn)行電氣連接相關(guān)知識的操作過(guò)程中，通常需要進(jìn)行很多次操作才能夠了解一些基礎技能，嚴重影響了數控機床電氣連接教學(xué)的效果。
3.從功能部件拆裝角度看
在中職數控維修教學(xué)的內容中，數控機床的功能部件拆裝是一個(gè)非常重要的部分，學(xué)生對這一部分技能的掌握程度直接影響著(zhù)未來(lái)工作中的實(shí)際動(dòng)手能力。目前很多中職院校的功能部件拆裝教學(xué)都存在著(zhù)很大問(wèn)題，教師在教學(xué)過(guò)程中，更多的是進(jìn)行一些比較簡(jiǎn)單的部件拆裝教學(xué)，這些教學(xué)內容在進(jìn)行一些實(shí)際問(wèn)題的解決時(shí)，并不能派上用場(chǎng)，并且在練習過(guò)程中，學(xué)生手里所拿的部件通常都是一些年代久遠或者是實(shí)際生產(chǎn)中損壞的產(chǎn)品，不僅數量難以滿(mǎn)足人手一個(gè)，而且很多部件都是早已淘汰不用的了，這樣的實(shí)訓教學(xué)并沒(méi)有太多實(shí)際意義。*，數控機床技術(shù)的發(fā)展速度特別快，相應的部件更新速度也特別快，很多新的部件在原理以及使用上都不同于淘汰部件，如果在教學(xué)過(guò)程中只讓學(xué)生采用一些淘汰或者是損壞的部件，那么在以后工作崗位上，學(xué)生是無(wú)法勝任工作的。
4.從傳感檢測器角度看
與電氣連接相關(guān)技能的教學(xué)一樣，傳感檢測器應用技能的教學(xué)在過(guò)去傳統的數控機床維修教學(xué)中只占了很小一部分。傳感檢測器的作用是用來(lái)保證機床的精度，其結構不大內部構造卻很復雜，在實(shí)際應用過(guò)程中非常容易出現故障，一旦傳感器出現故障，也要在時(shí)間進(jìn)行解決，如果傳感器故障沒(méi)有及時(shí)解決，那么數控機床的精度便無(wú)法得到保障。所以傳感檢測器的維修也應該是中職數控維修專(zhuān)業(yè)學(xué)生必須掌握的?？墒窃诤芏嘀新氃盒Ｖ?，有關(guān)傳感檢測器的教學(xué)以及實(shí)訓都只是在建設階段，大多數學(xué)生并沒(méi)有得到相應的技能培訓，實(shí)訓課程仍然是以數控機床的培訓為主，造成學(xué)生并不能有效掌握傳感檢測器的應用技能。
三、虛擬數控機床的應用
1.虛擬數控機床在理論教學(xué)中的作用
數控技術(shù)的發(fā)展非常迅速，越來(lái)越多的數控機床種類(lèi)出現在市場(chǎng)上，全新的數控機床不論在工作原理上，還是在功能上都更加復雜，如果還只是采用一些多媒體教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)，或者是通過(guò)一些淘汰的課件進(jìn)行教學(xué)，都無(wú)法使學(xué)生及時(shí)掌握的數控機床技術(shù)。所以要利用好虛擬數控機床進(jìn)行教學(xué)。在虛擬數控機床中，無(wú)論數控技術(shù)怎樣發(fā)展，的數控機床技術(shù)都能夠更新到系統中，這樣學(xué)生通過(guò)虛擬數控機床就能夠實(shí)現數控機床技術(shù)的掌握。同時(shí)通過(guò)虛擬數控機床，實(shí)際的機床整體都能夠展示在界面中，學(xué)生可以在模擬仿真中掌握數控機床的技術(shù)。為了更有效幫助學(xué)生在學(xué)習過(guò)程中自我反饋，在虛擬數控機床中設計預警功能，利用其預警功能，使學(xué)生能夠及時(shí)發(fā)現自己操作過(guò)程中的問(wèn)題，并及時(shí)進(jìn)行更正，有利于學(xué)生掌握數控機床技能。
2.虛擬數控機床在電氣連接中的應用
在傳統的數控維修教學(xué)過(guò)程中，電氣連接的問(wèn)題會(huì )嚴重影響到數控機床教學(xué)的質(zhì)量。在采用了虛擬數控機床系統之后，學(xué)生對于數控機床電氣連接中有關(guān)的線(xiàn)路布局以及電器元器件的選擇等技能會(huì )有著(zhù)更深理解。特別是在電氣布局這一塊，傳統教學(xué)過(guò)程中，由于電氣布局相對復雜，很難一次成功，因此要反復進(jìn)行操作，頻繁操作會(huì )很大程度地造成元器件以及線(xiàn)路的損傷，導致很多元器件浪費。但是在虛擬數控機床中，教師在實(shí)訓過(guò)程中只要教會(huì )學(xué)生怎樣去做好電氣連接的合理布局，以及如何選擇相關(guān)的元器件并通過(guò)導線(xiàn)進(jìn)行電氣柜的連接，這樣學(xué)生就可以通過(guò)虛擬數控機床進(jìn)行練習。除此之外，在教學(xué)過(guò)程中，也可以教學(xué)生如何利用虛擬數控機床中萬(wàn)用表以及示波器對自己的操作進(jìn)行檢查，如果發(fā)現連接沒(méi)有問(wèn)題，再進(jìn)行實(shí)際機床的電氣連接即可。采用虛擬數控機床能夠使電氣連接技能的教學(xué)更加便捷，能夠解決元器件浪費的問(wèn)題，幫助節省很多的教學(xué)資源，并且能夠使學(xué)生掌握得更加牢固。
3.虛擬數控機床在裝拆中的應用
針對部件拆裝教學(xué)中存在的問(wèn)題，在進(jìn)行數控機床維修內容中部件拆裝技能的教學(xué)時(shí)，可以采用虛擬數控機床中3D交互式的形式進(jìn)行教學(xué)。比如，進(jìn)行銑床整機安裝實(shí)訓教學(xué)時(shí)，可以通過(guò)虛擬數控機床系統中所提供的零部件和工具進(jìn)行教學(xué)，通過(guò)系統中零部件的拆裝操作，可以使學(xué)生對真實(shí)拆裝過(guò)程有所了解，為學(xué)生營(yíng)造出一個(gè)更好的實(shí)訓環(huán)境。在虛擬數控機床系統中，專(zhuān)門(mén)設置了一個(gè)裝拆工具庫，通過(guò)這個(gè)工具庫，整個(gè)實(shí)訓過(guò)程更加便捷，同時(shí)還能夠提升學(xué)生的動(dòng)手能力。除此之外，從前面內容中可知，傳統的數控機床拆裝教學(xué)所使用的部件大多數是一些被淘汰或者是被損壞的部件。如果想要學(xué)生在實(shí)訓過(guò)程中使用的都是部件，那么學(xué)校要投入大量的資金進(jìn)行購買(mǎi)。但由于數控部件更新太快，這一想法無(wú)法實(shí)現。而通過(guò)虛擬數控機床能夠很好地解決這一問(wèn)題。在虛擬數控機床系統中，能夠不斷更新的部件，學(xué)生在實(shí)訓過(guò)程中，可以及時(shí)了解部件的工作原理以及使用方法，這樣有助于學(xué)生掌握部件的拆裝技術(shù)。同時(shí)這樣也能夠解決傳統實(shí)訓過(guò)程中，由于反復操作造成的部件損壞問(wèn)題，大大減少了學(xué)校資金投入，幫助學(xué)校減輕了財政負擔，重要的是能夠有效提升學(xué)生的動(dòng)手能力以及教學(xué)質(zhì)量。
4.虛擬數控機床在故障診斷方面的應用
在中職院校數控維修教學(xué)中，還有一個(gè)比較關(guān)鍵的內容就是數控機床的故障診斷，學(xué)生不能只掌握如何使用，而缺少故障診斷的能力，對數控機床進(jìn)行故障診斷是以后工作中必須掌握并且熟練的一門(mén)技術(shù)。在進(jìn)行故障診斷的時(shí)候，數控機床要和計算機一起使用，然后把握好每一個(gè)操作細節。所以，在進(jìn)行數控機床的故障診斷教學(xué)時(shí)，要以虛擬數控機床操作界面上面提供的數據為標準，教師要教會(huì )學(xué)生如何在很短的時(shí)間內從界面數據中發(fā)現機床的問(wèn)題。在進(jìn)行故障診斷的實(shí)訓時(shí)，在引入了虛擬數控機床系統后，教師可以教學(xué)生通過(guò)可編程控制器進(jìn)行數控機床的調試，同時(shí)根據計算機里面所顯示出來(lái)的一些故障信息對機床進(jìn)行維修。所以，通過(guò)虛擬數控機床系統，學(xué)生在實(shí)訓過(guò)程中，能夠通過(guò)操作界面上的數據及時(shí)了解數控機床的故障問(wèn)題，同時(shí)通過(guò)一些調試技巧進(jìn)行故障維修，有效提升了學(xué)生的數控機床維修能力。
隨著(zhù)數控技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統中職院校數控維修教學(xué)培養的人才已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足用人單位的需求，采用虛擬數控機床成為一種必然趨勢。本文以虛擬數控機床的基本概述為基礎，從數控系統、電氣連接、功能部件拆裝、傳感檢測器四個(gè)角度去分析中職數控維修教學(xué)現狀，然后再從這四個(gè)角度提出中職院校數控維修教學(xué)中虛擬數控機床的應用策略。但是在教學(xué)過(guò)程中一定不能忽視數控機床維修的理論教學(xué)，要充分發(fā)揮出理論聯(lián)系實(shí)際的作用，不僅要提升教學(xué)質(zhì)量，同時(shí)還要加強學(xué)生的動(dòng)手能力，為社會(huì )和用人單位培養出更多的復合型人才。