數控加工仿真在數控教學中的應用

張　樺

隨著我國職業教育事業的飛速發展，以及數控加工技術在機械制造業中的廣泛應用，數控人才成為市場急需的人才。如何盡快地培養出滿足市場需要、掌握數控機床編程知識和操作技術的數控技能型人才，成為數控教學工作者必須認真思考和研究解決的問題。

一、采用數控加工仿真技術的必要性

在傳統的操作教學中，數控機床編程與操作的有效訓練必須在真實的機床上進行。但隨著學生人數的不斷增加，問題逐漸突顯出來。首先，有限的機床數量難以保證每位學生有足夠的上機操作時間；并且，數控機床屬于高科技產品，品種多、價格高，數控機床的操作訓練如果完全依賴數控機床進行實作訓練，投入成本太高。其次，學生在真實機床上操作具有一定的危險性，訓練中的錯誤操作經常會導致設備的損壞，甚至引發人身傷害事故。總之，傳統的機床操作訓練方法效率低、教師工作量大、實習訓練費用高，已經不能適應當前發展的要求。探索一種新的數控加工技術教學模式來取代傳統的訓練方式，成為必然趨勢。筆者認為，數控加工仿真技術的出現，是解決這一問題的重要途徑。

二、什么是數控加工仿真技術

數控加工仿真技術，模擬實際機床加工環境及其工作狀態，是一個應用虛擬現實技術于數控加工操作技能培訓的仿真軟件。目前，國內已經出現了各種數控加工仿真教學系統，并且也運用于數控操作人才培訓的教學之中。利用計算機仿真培訓系統進行學習和培訓，不僅可以迅速提高被培訓人員的理論、操作水平，而且安全、可靠，培訓費用低。

數控仿真系統的核心是虛擬數控機床，而虛擬數控機床又是虛擬制造技術中的一個重要執行單元。它不僅在數控加工過程中為產品設計提供了可制造性的分析，而且在數控系統的學習和培訓中，為被培訓人員提供了完善的學習方法和學習環境。數控仿真系統完全模擬真實零件的加工過程，可以檢驗各種數控指令是否正確，能提供與真實機床完全相同的操作面板，其調試、編輯、修改和跟蹤執行等功能也一應俱全。

三、數控加工仿真軟件在教學中的應用

1．在數控編程教學中引入數控仿真軟件

數控編程是一門綜合性很強的課程，它不僅僅是數控指令代碼的編寫，更是數控加工工藝的編寫，需要考慮許多工藝問題。同時，數控編程又是一門抽象、枯燥的課程。特別是初學者，面對一串串的數控代碼程序，不能夠確定所編寫的程序是否正確，缺乏直觀性和吸引力。數控仿真軟件的引入，能夠使學生在學習編程的同時進行模擬加工，易于發現編程中的不足之處，使編程的教學變得直觀、具體，提高學生的學習興趣，教學效果也明顯得到提高。

2．在機床操作中使用數控仿真軟件

學生在操作數控機床之前，首先用數控仿真軟件練習，熟悉數控機床面板和操作方法。由于仿真軟件不存在安全問題，使得學生可以大膽地、獨立地進行練習，發現并改正操作中的錯誤。之后，操作數控機床時，可以將加工出錯率及事故發生率降低到最低程度。

數控仿真軟件的應用還可以緩解機床數量不足的問題。由于仿真軟件相對數控機床而言，其成本較低，可以較多地配置終端，在部分學生操作數控機床的同時，其余學生用仿真軟件練習，統籌安排操作機床的時間。另外，學生在使用仿真軟件之后，操作數控機床的熟練程度相對來講有所提高，加工零件的時間相對就會縮短。

數控仿真軟件的應用還可以降低訓練成本。操作數控機床的熟練程度是經過多次練習才能提高的，直接使用數控機床進行練習需要投入大量的刀具、材料，訓練的成本較高。采用數控仿真軟件進行訓練，是一種虛擬的加工，刀具、材料可以任意設定。訓練時，學生仿真軟件等操作熟悉到一定程度再使用數控機床加工，可以使訓練成本大大降低。

數控仿真軟件的應用還可以拓寬同學們的視野，認識更多的數控系統與數控機床，提高學生的就業競爭力。當前的數控技術已經很普及，數控系統也是百花齊放，有若干種數控系統，每種系統又會根據市場開發出一系列的產品，每個機床廠家又會有自己的機床面板，結合廠家的情況使用不同的數控系統。因此，學生到工作崗位上之后所遇到的機床類型也是不同的。在數控教學中，學校不可能擁有每一種數控系統、每個廠家的機床面板，而數控仿真軟件解決了這一問題。現有的數控仿真軟件一般都有當前較為普及的數控系統和機床控制面板，學生在仿真軟件中可以學習到不同的數控系統和機床面板，認識不同的數控系統和機床的操作方法。

（作者單位：河南省開封市高級技工學校）