DNC與數(shù)控仿真在教學(xué)中的應(yīng)用

闡述了應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)DNC技術(shù)和數(shù)控仿真技術(shù)拓展實(shí)習(xí)工位，提高教學(xué)效率的方法，并給出了具體實(shí)施方案。目前職業(yè)教育、技能培訓(xùn)風(fēng)起去涌，該方案對(duì)于從事數(shù)控技能培訓(xùn)的機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，有很好的參考價(jià)值。

　　一、需求分析

　　實(shí)習(xí)一直采用車間與機(jī)房配套實(shí)習(xí)模式，已建立覆蓋全范圍的CAD/CAM局域網(wǎng)，數(shù)控設(shè)備在使用和管理上存在著一些問(wèn)題。

　　1.手工輸入程序，增加了大量的加工準(zhǔn)備時(shí)間

　　鹽城技師學(xué)院的數(shù)控設(shè)備全部用于實(shí)訓(xùn)教學(xué)，每一個(gè)訓(xùn)練課題都需要一個(gè)專門的程序，每個(gè)學(xué)生的程序都要求獨(dú)立編制，練習(xí)時(shí)采用由學(xué)生手工錄入再核對(duì)的方式進(jìn)行操作，大量的練習(xí)時(shí)間都花在了程序輸入上，大大降低了數(shù)控設(shè)備的利用率。而且，頻繁的輸入操作也導(dǎo)致了MDI鍵盤故障率升高。

　　2.無(wú)法實(shí)現(xiàn)DNC在線加工，高級(jí)班和技師班自動(dòng)編程課題的教學(xué)無(wú)法開展

　　高級(jí)班和技師班要求開設(shè)自動(dòng)編程課題，利用CAM軟件對(duì)零件進(jìn)行程序編制。CAM軟件生成的程序一般容量比較大，手工輸入比較困難，尤其是復(fù)雜零件，程序往往會(huì)超出數(shù)控設(shè)備內(nèi)存的容量，這就需要應(yīng)用DNC在線加工技術(shù)進(jìn)行加工。以前一直采取單機(jī)傳輸?shù)姆椒?，缺點(diǎn)是在機(jī)床旁邊要放一臺(tái)計(jì)算機(jī)，由于車間環(huán)境惡劣，計(jì)算機(jī)損壞現(xiàn)象比較嚴(yán)重。

　　3.編程訓(xùn)練的學(xué)生無(wú)法驗(yàn)證編制程序的正確性

　　除了在機(jī)床上操作的學(xué)生，剩下的學(xué)生在機(jī)房或教室進(jìn)行編程訓(xùn)練，編制的程序只能通過(guò)機(jī)床加工才能得到驗(yàn)證。

　　二、系統(tǒng)調(diào)研，確定方案

　　根據(jù)以上的一些存在問(wèn)題，我們走訪了一些企業(yè)，發(fā)現(xiàn)這些企業(yè)一般采用以下幾種方案。

　　1.每臺(tái)機(jī)床配備1臺(tái)計(jì)算機(jī)

　　每臺(tái)機(jī)床配備1臺(tái)計(jì)算機(jī)，利用RS232進(jìn)行單機(jī)傳輸，再將這些計(jì)算機(jī)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)管理。這樣做的好處是，資金用量較小，且計(jì)算機(jī)放在機(jī)床旁邊，信號(hào)質(zhì)量能夠得到保證。但缺點(diǎn)是，車間環(huán)境惡劣，不利于計(jì)算機(jī)的管理和使用，容易造成計(jì)算機(jī)的高故障率。

　　2.利用多串口卡

　　利用多串口卡和相應(yīng)軟件，由一臺(tái)計(jì)算機(jī)統(tǒng)一管理，將RS232線連接到各機(jī)床。此方案計(jì)算機(jī)離數(shù)控設(shè)備距離較遠(yuǎn)(有的超過(guò)30米)，信號(hào)質(zhì)量不能得到保證，同時(shí)，多串口卡采用開關(guān)方式，不能同時(shí)對(duì)幾臺(tái)機(jī)床進(jìn)行操作，實(shí)際還是存在線路爭(zhēng)用現(xiàn)象。

　　3.選用DNC軟件

　　使用先進(jìn)的DNC管理軟件，結(jié)合現(xiàn)代的網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)，選用RJ45與RS232轉(zhuǎn)換設(shè)備，由一臺(tái)性能穩(wěn)定的服務(wù)器集中管理。

　　為了更好的實(shí)現(xiàn)學(xué)校與工廠的無(wú)縫接軌，有必要使每個(gè)學(xué)生對(duì)當(dāng)前先進(jìn)的軟件以及加工管理模式有一個(gè)全面的了解和感性接觸;同時(shí)為了方便學(xué)校教學(xué)，使編程、操作更加連貫，提高現(xiàn)有機(jī)床的使用效率，解決數(shù)控設(shè)備少而學(xué)生不斷增多的矛盾，同時(shí)更好的服務(wù)于學(xué)校的教學(xué)和學(xué)生考試，以及更多的為社會(huì)培養(yǎng)高素質(zhì)的人才，因此有必要對(duì)現(xiàn)有數(shù)控設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)代化和信息化管理，故而采用3號(hào)方案。同時(shí)，引入數(shù)控加工仿真軟件(vnuc、Vericut等)，解決了學(xué)生程序驗(yàn)證的問(wèn)題，真正達(dá)到了利用計(jì)算機(jī)擴(kuò)展數(shù)控機(jī)床工位的目的。

　　目前國(guó)內(nèi)較為常見的DNC軟件有CIMCO公司的DNC-MAX、ASCENDANT TECHNOLOGIES公司的eXtremeDNC、北京機(jī)床研究所的JCSDNC以及CAXA(數(shù)碼大方)的CAXA網(wǎng)絡(luò)DNC等，通過(guò)比較這些軟件的功能特點(diǎn)，我們選用了eXtremeDNC軟件。三、eXtremeDNC軟件的功能特點(diǎn)

　　1.聯(lián)網(wǎng)控制

　　將eXtremeDNC軟件安裝在局域網(wǎng)的一臺(tái)電腦上作為通信服務(wù)器，連接MOXA產(chǎn)的NPort 5110單串口服務(wù)器與網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，然后將串口服務(wù)器放到到機(jī)床RS232口處，并連接到機(jī)床的RS232端口。使用帶屏蔽的五類雙絞線通信距離可達(dá)100m，超過(guò)100m可用長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)器擴(kuò)展。該特點(diǎn)解決傳統(tǒng)RS232傳輸距離短，抗干擾能力差的問(wèn)題。

　　2.聯(lián)網(wǎng)協(xié)議

　　該軟件支持TCP/IP協(xié)議，只要有TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議即可接入局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理。

　　3.通信硬件

　　采用MOXA公司生產(chǎn)的專用串口服務(wù)器，通信速率可高達(dá)230kB,所有口同時(shí)可達(dá)115 kB。它通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)可連接多臺(tái)數(shù)控機(jī)床，并可與服務(wù)器相連。

　　4.控制數(shù)量

　　每個(gè)EXtremeDNC 服務(wù)器能同時(shí)控制多達(dá)256臺(tái)數(shù)控機(jī)床，可實(shí)現(xiàn)多臺(tái)機(jī)床同時(shí)傳輸程序，同時(shí)在線加工的需求。

　　5.遠(yuǎn)程控制

　　可以在數(shù)控機(jī)床處直接從EXtremeDNC服務(wù)器中調(diào)用數(shù)控程序，機(jī)床操作人員無(wú)須操作計(jì)算機(jī)，省去了傳統(tǒng)DNC傳輸模式下的計(jì)算機(jī)與機(jī)床之間來(lái)回奔波的時(shí)間。

　　6.數(shù)據(jù)的安全性

　　數(shù)據(jù)傳輸安全可靠，數(shù)據(jù)傳輸后可用文件比較器驗(yàn)證輸入文件的準(zhǔn)確性，并可對(duì)文件的不同點(diǎn)加以彩色標(biāo)識(shí)。

　　7.權(quán)限管理

　　強(qiáng)大的權(quán)限管理功能，通過(guò)設(shè)置不同的權(quán)限，不同的操作者所控制的機(jī)床數(shù)量和權(quán)限不同。

　　8.數(shù)控軌跡繪圖

　　能夠?qū)崟r(shí)數(shù)控文件比較、數(shù)控文件編輯、數(shù)控文件軌跡繪圖。

　　9.易使用性

　　軟件的編寫采用Windows Office風(fēng)格，會(huì)Windows操作就會(huì)用eXtremeDNC軟件，而且軟件采用開放式結(jié)構(gòu)，它可以無(wú)限地同第三方應(yīng)用軟件包交互使用，如Microsoft瀏覽器、計(jì)劃任務(wù)程序、數(shù)據(jù)庫(kù)和命令等。

　　10可擴(kuò)展性

　　設(shè)置了簡(jiǎn)單快速的擴(kuò)充接口，確保了在需要時(shí)隨時(shí)隨地以本系統(tǒng)為基礎(chǔ)進(jìn)行功能升級(jí)或是規(guī)模擴(kuò)展。

　　11.數(shù)據(jù)管理

　　可與PDM、ERP多個(gè)信息管理系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。

　　通過(guò)對(duì)以上功能特點(diǎn)的分析，該軟件完全能夠滿足我院實(shí)訓(xùn)教學(xué)的需要。

　　四、系統(tǒng)實(shí)施及應(yīng)用

　　1.硬件配置

　　(1)布線及測(cè)試

　　車間原本采用橋架布線，所以只要通過(guò)橋架放入連接機(jī)房與機(jī)床的雙絞線即可。完成系統(tǒng)布線工作后，進(jìn)行每一臺(tái)機(jī)床的通信測(cè)試。測(cè)試結(jié)果是全部線路均滿足通信要求。

　　(2)應(yīng)用實(shí)例

　　例如，1號(hào)機(jī)床的編號(hào)為C101，線號(hào)為101，通信端口為COM101，波特率為9600，數(shù)據(jù)位為7，停止位為2，校驗(yàn)為EVEN，流控制為XON/XOFF，代碼為ISO AUTO CONNECT，PORT為R，收發(fā)目錄的發(fā)件箱為C:DNCC101OUT，收件箱為C:DNCC101IN，遠(yuǎn)程命令名為O1111。下面是其程序格式。

　　%

　　(WW GET P2222 WW);(P2222為欲遠(yuǎn)程調(diào)用的程序名，可以進(jìn)行更改，因?yàn)镺為FANUC系統(tǒng)的保留字，不能通過(guò)鍵盤輸入，故利用eXtremeDNC軟件的字符替換功能實(shí)現(xiàn)用P代替O。)

　　M30

　　%

　　將線序配置好，并將參數(shù)設(shè)置正確，就可以正常地通信了。

　　(3)服務(wù)器配置

　　由于用于學(xué)生實(shí)習(xí)，同時(shí)該軟件對(duì)服務(wù)器要求不高，只要穩(wěn)定就好，所以暫時(shí)選用性能較穩(wěn)定的聯(lián)想電腦代用。

　　2.軟件配置

　　(1)操作系統(tǒng)

　　服務(wù)器端安裝了WINDOWS 2000 Server，保證系統(tǒng)穩(wěn)定性。

　　(2)eXtremeDNC軟件安裝和功能測(cè)試

　　eXtremeDNC軟件的安裝非常簡(jiǎn)單，這里不再贅述。在功能測(cè)試上，分別就以下主要功能進(jìn)行了反復(fù)驗(yàn)證。

　　◎使用一臺(tái)計(jì)算機(jī)同時(shí)控制所有具備串行通信功能并被連接在網(wǎng)上的數(shù)控設(shè)備，實(shí)現(xiàn)加工數(shù)據(jù)的雙向發(fā)送和接收;

　　◎所有被連接設(shè)備均可同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)控文件遠(yuǎn)程調(diào)用;

　　◎所有被連接的具備DNC功能的數(shù)控設(shè)備同時(shí)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程DNC操作;

　　◎數(shù)控文件的編輯、比較和數(shù)控文件軌跡繪圖;

　　◎通過(guò)遠(yuǎn)程命令查看軟件服務(wù)器指定機(jī)床的文件目錄;

　　◎不同用戶的使用權(quán)限設(shè)置、管理功能;

　　◎斷刀點(diǎn)續(xù)傳功能;

　　◎軟件介紹的其他功能;五、實(shí)施效果

　　1.擴(kuò)展了數(shù)控實(shí)訓(xùn)工位，提高了數(shù)控實(shí)訓(xùn)教學(xué)的水平

　　通過(guò)eXtremeDNC軟件和數(shù)控仿真加工軟件在數(shù)控車間的實(shí)施后，學(xué)生拿到課題后可以直接在仿真機(jī)房編程、仿真，先完成的同學(xué)經(jīng)過(guò)老師審核通過(guò)后即可將程序傳入DNC服務(wù)器，然后到車間機(jī)床上通過(guò)遠(yuǎn)程請(qǐng)求將程序傳到機(jī)床上進(jìn)行加工，減少了機(jī)床的待機(jī)時(shí)間和程序驗(yàn)證時(shí)間，其他同學(xué)同樣排隊(duì)進(jìn)行加工，先加工的同學(xué)加工結(jié)束后可安排下課題內(nèi)容繼續(xù)回機(jī)房編程仿真，這樣，數(shù)控機(jī)床和仿真機(jī)房一直處在交替連續(xù)的工作中，充分發(fā)揮了現(xiàn)有設(shè)備的使用效能，在同樣的實(shí)習(xí)時(shí)間內(nèi)，可以給學(xué)生更多的訓(xùn)練時(shí)間。90余臺(tái)數(shù)控設(shè)備與210臺(tái)計(jì)算機(jī)配套，相當(dāng)于將90個(gè)工位擴(kuò)展到了300個(gè)，大大節(jié)約了教學(xué)資源。

　　可以輕松實(shí)現(xiàn)DNC在線加工，為自動(dòng)編程教學(xué)和高級(jí)工、技師技能訓(xùn)練提供了有力的硬件支持。

　　通過(guò)機(jī)床聯(lián)網(wǎng)，在數(shù)控實(shí)訓(xùn)教學(xué)中同時(shí)引入了計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和數(shù)控技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生能緊跟現(xiàn)代制造技術(shù)的時(shí)代步伐，提高了學(xué)生的知識(shí)水平與能力水平。

　　有利于項(xiàng)目式教學(xué)法在數(shù)控專業(yè)教學(xué)中的開展，教學(xué)中模擬模仿企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程與管理模式，使學(xué)生對(duì)所進(jìn)行實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的目的明確，過(guò)程清晰，極大的激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，收到了良好的效果。

　　2.緩解設(shè)備壓力并降低設(shè)備管理成本

　　采用網(wǎng)絡(luò)傳輸程序，提高了機(jī)床工作效率，延長(zhǎng)了MDI面板的壽命，從另外一個(gè)角度來(lái)講，還緩解了數(shù)控實(shí)訓(xùn)教學(xué)中設(shè)備緊缺的壓力。

　　所有機(jī)床系統(tǒng)參數(shù)及補(bǔ)償數(shù)據(jù)全部通過(guò)網(wǎng)絡(luò)在計(jì)算機(jī)中備份，一旦發(fā)生系統(tǒng)問(wèn)題，可以迅速重設(shè)參數(shù)，恢復(fù)系統(tǒng)，提高了設(shè)備的自維護(hù)能力，降低了設(shè)備維護(hù)成本。

　　六、結(jié)束語(yǔ)

　　通過(guò)實(shí)施數(shù)控機(jī)床聯(lián)網(wǎng)，有效的實(shí)現(xiàn)了數(shù)控機(jī)床實(shí)訓(xùn)工位的擴(kuò)展，不過(guò)此次僅僅應(yīng)用了eXtremeDNC 軟件程序傳輸?shù)墓δ?，在此基礎(chǔ)上，還可實(shí)現(xiàn)數(shù)控設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集，還有很多實(shí)用的功能需要我們?nèi)ド钊胪诰颉?/p>