虚拟现实技术在数控机床装调与维修培训中的应用_王涛.pdf

第 50 卷第 2 期 农业工程与装备 2023 年 4 月Vol.50 No.2 AGRICULTURAL ENGINEERING AND EQUIPMENTApr.2023 虚拟现实技术在数控机床装调与维修培训中的应用 王 涛(广东机电职业技术学院，广东 广州 510550)摘 要：随着科学技术的不断发展，虚拟现实技术在各行业中得到了广泛应用。将虚拟现实技术应用于数控机床的调装与维修培训中可大幅降低培训难度，有效提升操作人员的技能水平。通过分析虚拟现实技术的特点与优势，提出了虚拟现实技术在数控机床装调与维修培训中的应用策略，以期为培训模式的改革提供一定参考。关 键 词：虚拟现实技术；数控机床；装调维修 中图分类号：TH17 文献标志码：A 文章编号：20968736(2023)02004602 Application of virtual reality technology in CNC machine tool assembly and maintenance training WANG Tao(Guangdong Electromechanical Vocational and Technical College,Guangzhou,Guangdong 510550,China)【Abstract】With the continuous development of science and technology,virtual reality technology has been widely used in various industries.Applying virtual reality technology to the adjustment and maintenance training of CNC machine tools can greatly reduce the difficulty of training and effectively improve the skill level of operators.By analyzing the characteristics and advantages of virtual reality technology,the application strategy of virtual reality technology in the training of CNC machine tool assembly and maintenance is put forward,to provide some reference for the reform of the training mode.【Keywords】virtual reality technology;CNC machine tool;assembly and maintenance 随着数字化技术和虚拟化技术的发展，将虚拟现实技术(Virtual Rea1ity，简称 VR 技术)与机械制造技术融合，已成为机械制造行业发展的趋势。运用虚拟现实技术可以将繁杂抽象的数据信息转变为简单形象的图像信息，通过构建虚拟场景以视听结合的形式进行展现，可有效降低机械设计、制造、维修等生产环节的作业难度，简化生产流程，减少生产成本1。1 技术特点与应用价值 1.1 虚拟现实技术的特点 虚拟现实技术是以计算机和其它相关硬件设备为基础，集成了计算机仿真、计算机图形、传感 作者简介：王涛(1989)，男，湖北荆州人，硕士研究生，讲师，主要研究方向为数控技术专业教学、虚拟仿真技术。显示、人工智能、网络并行处理等多种现代化技术的优势，以硬件为载体，通过软件建模，使人们在虚拟的环境和情境中具有视觉、触觉、听觉上的真实感受2。1.2 虚拟现实技术的应用价值 数控机床是机械制造行业的核心设备，随着数控机床的数字化、智能化发展，其结构越来越精密，维修操作方式也发生着变化。面对不断投入使用的新技术和新设备，如果数控机床技术人员的专业水平和操作能力没有与时俱进，就无法保证数控机床安装、调试、维修的质量3。将虚拟现实技术应用于数控机床装调与维修培训中，运用软件构建数控机床的三维模型和特定的维修场景，可让技术人员以更加直观的方式了解数控机床的构造，通过仿真模拟进行安装、调试、维修等操作，大幅度缩短培 第 50 卷第 2 期 王涛 虚拟现实技术在数控机床装调与维修培训中的应用 47 训时间，提高培训效率。2 虚拟现实技术在数控机床装调与维修培训中的应用 2.1 搭建和渲染数控机床三维模型 在以往数控机床的装调与维修培训中，培训教师通常结合数控机床的说明书、线路图，以课堂传授的形式进行理论知识的讲解，实践操作受培训条件的限制一般也仅限于实物样机的观摩，难以保证培训效果。应用虚拟现实技术可在培训系统中构建可视化、立体化、形象化的数控机床模型，不仅可以直观地展示数控机床的结构，还可完整还原数控机床的安装以及拆卸过程，有助于技术人员加深对数控机床内部结构的了解，熟练掌握故障维修要点4。在构建数控机床三维模型时，培训教师可参照数控机床样机的零部件结构、尺寸等关键参数，并以数控系统运行逻辑和电气线路图的为依据，利用UG 三维软件完成数控机床数字模型的建模。2.2 搭建虚拟场景 在搭建虚拟场景时，首先可参照数控机床的结构和功能，应用 Unity3D 软件以交互式虚拟的方式确定建模参数；其次在 Unity3D 软件内导入已经完成渲染优化的数控机床模型，并在这一基础上设置碰撞点和接触面等感知功能部件，通过编写相应的脚本程序以实现控制；随后利用 Unity3D 软件建立虚拟运行环境，便于操作人员通过互动功能对机床的运行情况和特性进行直观了解；最后应用 Rhino等建模软件，以数控机床图纸为依据在数字模型中对数控机床的现实结构进行还原，并在具有三维虚拟显示功能的 Unity3D 软件中完成数控机床数字模型的属性设置，为了进一步提升数控机床数字模型的真实感，还可依据数控机床的材质进行模型贴图设计，应用 PS 软件添加表面纹理。搭建虚拟场景后，可通过互动功能完成数控机床机构的建模导入，如图 1 所示。图 1 数控机床建模导入 2.3 模拟数控机床的装配与调试 培训人员可以硬件为载体，以软件指令执行脚本程序，在以下三类虚拟应用场景以人机交互的形式完成数控机床三维模型的装配、调试、维修等操作。一是虚拟数控机床展厅。培训人员可在虚拟的数控机床展厅了解各种类型数控机床的结构、功能、运行参数，并可根据自身实际工作需要选择对应的操作场景。二是虚拟拆卸车间。培训人员可在虚拟拆卸车间选择对应型号的数控机床，使用系统中设置好零部件、工具库、工量具等，进行拆解、装配、维修、调试作业。在操作时可以及时调取教学音频或视频，以帮助自己加深对操作流程的了解，为进一步掌握数控机床的整体结构、机构功能、工作原理打下基础。三是虚拟生产车间。培训人员可在虚拟生产车间中模拟操作数控机床进行零部件加工作业。培训人员按照系统给出的作业任务，完成选料、加工、检测等生产环节的模拟操作，可快速掌握数控机床操作流程和零部件制造原理，提升自己的专业能力和操作水平。（下转第 50 页）50 农业工程与装备 2023 年 4 月 工件自然定位以减少振动。(6)为控制锪孔深度，在作业前可用深度标尺和定位螺母对钻床主轴(锪钻)的进给深度进行定位。(7)在加工过程中，当工件表面出现多角形振纹时，则表明钻头或刀刃出现了磨损，应立即停止加工，并及时更换钻头或刀刃。3 结语 孔加工是机械制造中的重要工序，加工工艺的选择和加工要点的把控，直接影响着工件成品的质量。在作业过程中，操作人员要根据工件的加工要求和使用特性，选择适合的加工工艺与加工刀具，把握好加工要点，以满足工件的加工需求。参考文献 1 于骏一,邹青.机械制造技术基础M.2 版.北京:机械工业出版社,2009.2 韩荣第.金属切削原理与刀具M.3版.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2007.责任编辑：阳湘晖 英文编辑：唐琦军 （上接第 47 页）3 结语 虚拟现实技术具有交互式、沉浸式等特点，将虚拟现实技术与机械制造技术融合，已成为机械制造行业发展的趋势。随着数控机床的数字化、智能化发展，其结构越来越精密，维修操作方式也发生着变化。深入发掘虚拟现实技术在数控机床装调与维修培训中的应用，以视听结合的形式，可建立起系统化的培训体系。技术人员通过观察软件构建的数控机床三维模型可加直观地了解数控机床的构造，并通过模拟安装、调试、维修等操作，快速提升专业知识，锻炼操作技能，大幅度缩短了培训时间，提高培训效率。参考文献 1 曲振波,王继禹.虚拟现实技术在数控机床教学中的应用研究J.工业设计,2021(5):38-39.2 董升忠.虚拟现实技术在数控机床装调与维修中的应用探究J.中国设备工程,2020(8):59-60.3 冯文,陈劲松,雷晓.虚拟现实技术在“数控技术”课程教学改革中的应用J.淮海工学院学报(人文社会科学版),2019,17(12):131-133.4 张志娟.浅谈数控维修教学中虚拟数控机床的运用J.中国设备工程,2019(18):216-217.责任编辑：张亦弛 英文编辑：唐琦军