論數控加工仿真系統在數控教學中的作用

摘 要:針對當今出現的數控加工仿真系統軟件、數控編程與加工教學和數控機床實訓環節易出事故、機床損耗嚴重、費用高等特點，論述了數控加工仿真系統的產生、作用、功能，以及在數控專業教學中，如何有效地使用數控加工仿真系統軟件，體現了數控專業教學中的一種新的現代教育理念、教學方法和教學模式。

關鍵詞:數控機床;數控加工仿真系統軟件;數控教學;數控實習

中圖分類號:G424文獻標識碼:A文章編號:16723198(2010)01029701

1 問題的闡述

隨著科學技術的發展，數控技術正在得到廣泛的應用。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、掌握數控機床編程和操作技術的數控技能型人才成為數控教學工作者必須研究的問題。作為數控教學的專業教師，深感如何將數控理論和實踐教學有機地結合起來是值得我們認真探討與研究的。

由于數控機床是一種新型工藝裝備，故數控技術工人的培養和數控機床的教學還處在剛剛起步的狀態，如何利用數控加工仿真系統進行教學更是處在探索階段，因此有必要對數控教學模式、教學手段和教學方法的完善進行有益的探索，創新數控專業的職業技能鑒定的工作方法，建立一套完整的數控教學新體系。

2 數控實習(實驗)教學中存在的問題

(1)數控機床是一種機電一體化的新型設備，價格較之普通機床要昂貴得多。數控機床的操作訓練若完全依賴數控機床進行實作訓練，投入大消耗多成本高。

(2)數控機床的系統多，型號多且更新較快，對學院而言是不可能將所有的系統配齊的，這樣經常會出現學生在校期間所學的系統與工廠中不符的情況，使到了工廠后不能盡快適應機床。

(3)數控機床是自動運行的，學生在初學時，常常會由于在編程中的疏忽或操作中的失誤造成刀具或機床的損壞，甚至造成人身危害。

為了解決上述問題，我院從數控專業開設起，就嘗試利用數控加工仿真系統軟件進行教學，均對我院數控教學等方面發揮了重大的作用。

3 數控加工仿真系統的產生

隨著計算技術的發展，尤其是虛擬現實技術和理念的發展，產生了可以模擬實際設備加工環境及其工作狀態的計算機仿真培訓系統。它用計算機仿真培訓系統進行培訓，不僅可迅速提高操作者的素質，而且安全可靠、費用低。

目前在國內已經有很多學校將計算機仿真初步運用于數控操作人才培訓的教學之中，也產生了各種仿真教學系統。簡單來講就是利用計算機和其他的專用硬件軟件去產生一種真實場景的仿真，參與者可以通過與仿真場景的交互來體驗一種接近于真實的場景的感覺。因此能進一步培訓操作者的實際工作技能。

4 數控加工仿真系統的應用方法

4.1 活應用教學方法，使學生成為課堂學習的主體

由于大部分高職學生學習基礎差，所以教師教學很困難，傳統的教學方式已很難使學生接受。

因此，利用先進的教學方法、教學手段來提高學生的學習興趣顯得尤為重要。數控專業教師應有較高的教學水平和教學能力，有較強的數控職業能力，能較為嫻熟地運用行動導向的教學方法，在課堂教學真正體現學生為主體，突出顯示學生動手動腦的活動，變學生被動學習為主動學習。

4.2 恰當運用數控加工仿真系統，充分發揮其課堂教學中的作用

數控加工仿真系統主要應用于數控編程與操作這一理論教學課程，還可作為數控操作技能訓練的輔助工具。教師應十分重視數控加工仿真系統的在教學中的應用方法，擺正數控加工仿真系統在教學中的位置，既不能完全依賴數控加工仿真系統放棄教師在教學中的引導作用，也不能在教學中教師唱獨角戲采用常規的教學模式而忽視數控加工仿真系統的應用，應該科學地、充分地發揮數控加工仿真系統在教學中的作用。

4.3 科學安排教學內容，循序漸近掌握數控編程與操作技巧

在教學過程中教學內容的安排分為三個教學模塊。其一為基礎模塊，主要講解與訓練最常用的FANUC數控系統中的的編程方法、操作及應用，由于配備FANUC系統的數控機床在數控加工中的市場占有率高，所以這一模塊是教學重點，必須使學生熟練掌握，靈活應用:其二為提高模塊，主要講解與訓練SIEMENS系統的機床的編程與操作，以幫助學生在不同數控系統下對不同數控機床的編程方法的理解與應用能力;模塊三為拔高模塊，主要講解國產數控數控系統中的華中數控系統的數控編程與操作方法，擴大學生的知識面，從而適應高職數控大賽指定系統—華中數控系統的編程與操作。

這三個模塊的教學可根據學生不同層次進行安排。這樣，學生在從業時能夠信心十足的面對所操作的數控機床，較快適應所從事的工作。 當然，運用此方法，我們學院在各種大賽比武中取得了好的成績。

4.4 正確進行教學評價，提高學生的自覺學習意識

教學時所進行的教學評價包括學生的自我評價、學生相互之間的評價和教師評價。上機應用數控加工仿真系統進行數控編程與操作練習時以教師評價為主，對每次的練習成績及時登記。評價方法包括口頭評價和試題測評，而試題測評方法包括課題測評及期末測評。教師對學生進行口頭評價時應注意方式和語言的選擇，對做得不好的學生不采用直接批評的方法，只是指出該學生哪些地方做得好，哪些不太好，應如何改進;對于比較差的學生稱為“稍微弱一點的學生”。 課堂測試應有較強的目的性，不是難為學生，而是通過對學生進行測試，來提高學生的學習意識、學習熱情，學習的自覺性和自信心。

5 數控加工仿真系統的應用效果

5.1 理論教學應用數控加工仿真系統可以極大地提高學生的學習興趣

在引入數控加工仿真系統應用軟件之前，數控編程與操作課程與其他課程教學模式相同，主要是課堂教學，學生對自己所編的程序正確與否是通過教師批改作業來知曉的。這種方法教師檢查程序需逐個程序段進行查閱，內容多而十分麻煩，一些在數控機床上常常無法通過的書寫錯誤也不易查出，而這些問題的解決在實際數控編程中是十分重要的。至于數控操作問題，在黑板上講解各個按鍵的作用、名稱與使用更是一件費力不討好的事，習者枯燥，教者乏味。

引入數控加工仿真系統進行教學以后，學生所編程序可以直接在計算機數控加工仿真系統的模擬加工演示，對程序編寫和書寫的錯誤能直接看出，機床操作面板的使用與零件的加工過程也和實際加工情況十分相似，學生可以從任意角度觀察數控機床加工過程，毛坯加工為成品的過程歷歷在目，直觀形象，便于學習與掌握，編程與操作的作業可以直接在計算機上檢查，每次有檢查，次次有結果，使學生對這門課程有了濃厚的學習興趣。

5.2 技能訓練應用數控加工仿真系統可降低訓練成本提高訓練效率和安全性

數控機床是一種較為昂貴的機電一體化的新型設備，它具備“高速、高效、高精度”的特點，如果初學時就讓學生直接在數控機床上操作，可能出現撞壞刀具等現象，甚至因操作失誤對學生造成人身危害。引入數控加工仿真系統進行技能操作，可以大大降低實訓的消耗，約50個機位的計算機包括50個結點的正版數控加工仿真系統軟件，所需費用相當于一臺三十萬元的數控機床，卻能解決50-150個學生的初階段的技能訓練問題，學生可以輕松對實習過程進行初始化，對未能完成的實習實行項目保存，對已完成的實習課題進行調入回顧，而后再進行幾次實際操作就能達到事半功倍的效果，大大提高了實習效率降低了實習成本。

因此應用數控加工仿真系統可以減少考生占用數控機床的時間約50%，學生可以將編程與程序校驗時間放在計算機上完成，然后通過數據傳輸將所編程序輸入數控機床，對零件進行加工，安全性及效率均大為提高。

參考文獻

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[2]朱麗軍.數控仿真應用軟件實訓[M].機械工業出版社，2008，(5).