數控加工仿真系統在教學中的應用

摘 要：數控加工仿真系統安全、經濟實用，不但減輕設備、場地的消耗，教師也在繁重的教學活動中得到釋放，能夠集中精力幫助學生分析、解決實際問題，保證了教學質量，使教學效果得到顯著提高。

關鍵詞：數控加工仿真系統； 在教學中應用； 提高教學效果

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1006-3315（2011）6-111-001

數控技術課程是一門實踐性很強的課程，離開實踐，就談不上技能操作，實踐是知識的轉化，升華為技能的根本條件。而數控加工仿真系統是結合機床廠家實際加工制造經驗與教學訓練為一體所開發的一種機床控制虛擬仿真系統軟件，數控仿真系統軟件可以在微機平臺上運行，可以滿足大批量學生教學需求，并為學校節省了大量設備購置經費。它可以對數控裝置進行仿真操作，學生可利用此軟件進行仿真操作，同樣會起到了真實設備的操作效果。常規的原理課程的講解一般分兩部分，一部分在教室講解原理，另一部分在實驗室講解實際操作，這樣必然增加了課時，也使教學內容不連續。用軟件教學可以將兩部分內容有機結合，也為學生的課前預習提供了條件。通過動態的仿真操作使教學過程易教易學、教學效果顯著提高。

其優點在于：

1.系統完全模擬真實CNC機床的控制面板和屏幕顯現，可輕松操作。

2.在虛擬環境下對NC代碼的切削狀態進行檢驗，操作安全。

3.用戶可看到真實地三維加工仿真過程，仔細檢查加工后的工件，可以更迅速地掌握CNC機床的操作過程，過程逼真。

4.采用虛擬機床替代真實機床進行培訓，在降低費用的同時獲得更佳的培訓效果，使用更經濟。

數控加工仿真系統具有FANUC、SIEMENS、華中數控等眾多數控系統功能，由于仿真軟件系統的可選性，我們在教學中就可以針對所需要的數控系統進行有計劃教學。這樣我們就可以將數控教學轉換為數控編程（班級講解）——數控模擬、仿真（計算機室）——實際加工（加工車間）三個部分。減輕了數控設備不足造成的影響，有效地緩解了實習指導教師的壓力。學生通過在PC機上操作該軟件，能在很短時間內就能掌握數控車、數控銑及加工中心的操作?？墒謩踊駽AD/CAM編程和加工，教師通過網絡教學，監看窗口滾動控制，可隨時獲得學生信息。在教學中還具有多媒體教學的特點。

首先，由于計算機輔助控制系統是以計算機為媒體開發的，所以它的通用性較強，安裝好后就可以在計算機上直接使用。在屏幕上能夠顯示和機床操作面板一模一樣的界面；以動態的模擬顯示代替機床實際運行并且還能夠提示操作信息，如編程錯誤信息和操作失誤機床碰撞報警信息等。使數控機床的編程操作易于課堂化教學，從而即節省了機床設備和實習消耗，又大大提高了教學效率。以SIEMENS數控加工仿真系統為例：在數控機床教學應用時，由于計算機內部各種軟、硬件資源的支持使得系統在編程、操作時的效率大大提高。如在手工編輯NC程序時可利用各種文本編輯軟件EDIT或Windows下的記事本及寫字板等，可以快速編輯程序并以NC為擴展名存入磁盤。其主要特點是存儲容量大，能夠儲存更多數量的和更長的NC程序文件。并且在NC程序輸入、修改、拷貝方面都顯得非常簡單，乃至程序的轉送也很方便，還可利用U盤拷貝或聯網來實現這一過程。

其次，計算機輔助機床控制系統依據計算機強大的顯示功能和全中文的結構設計，并配以豐富多彩、自然友好界面顯示，使學生一進入本系統就被深深的吸引，從而能夠激發學生學習興趣和動力。模擬演示功能更為真實可靠，圖形大小、顏色、觀察視角以及刀具的形狀等都可由操作者自行設計以滿足不同監控要求。當程序執行時，程序段、坐標值、出錯信息以及工件與刀具的相對移動的切削過程同時顯示在同一窗口內，使操作者能夠一目了然，隨時監控機床運行的狀態體驗真實的加工過程。該系統具有機床規格大小設置，可定義刀具形狀、切削用量，如數控銑床上鉆頭、鏜刀、球頭刀、圓角刀，數控車床上的外圓刀、鏜刀、切刀、螺紋刀，可以實時監控刀具加工軌跡及圖形縮放控制。機床外形也可顯示并具有關門保護、零件加工后的測量和保存視窗作業的功能。

數控加工仿真系統功能較為完善，適于教學的使用。其中語法診斷和模擬示教功能可以使學生進行人機交互式學習。即由學生輸入NC程序，在模擬運行過程中，系統能及時提供錯誤信息以及刀具相對移動軌跡的顯示以及最終加工的立體效果，再由學生經過簡單判斷就能很容易地發現和修改NC程序的錯誤，從而避免教師直接對學生的指責傷害學生的自尊，也大大減輕了教師批改學生NC程序作業時的繁重負擔。使教師能夠集中精力以幫助學生解決實際問題，保證了教學質量，使教學效果得到顯著提高。

在操作方面，由于數控加工仿真系統采用了與數控機床操作系統相同的面板和按鍵功能，并且使用數控加工仿真系統在操作中即使出現人為的編程或操作失誤也不會危及機床和人身安全，反而學生還可以從中吸取大量的經驗和教訓。所以說它是初學者理想的實驗、實踐工具，只要經過短期的專門訓練，學生很快就能夠適應數控系統的實際操作方法，從而為以后的技能的進一步深造打下了堅實的基礎。在教學中邊教邊學、邊學邊做、在學中做、在做中學，學生的積極性被調動起來，老師也在繁瑣的教學活中得到解放，和學生一樣都感到非常輕松，大大提高了教學效果。學生的編程與操作能力也有了非常明顯的效果。

隨著我校的日異發展，軟硬件已經逐步到位。我相信，我們的教學改革將進一步深化，在各個學科、各個領域都會得到相應的發展，并且會取得更大的成績。我們做為教學一線有經驗的教育工作者都應發揮團結合作的精神，盡力為學校的建設、改革，為社會進步和為社會高技能人才的培養、國家昌盛做出自己的貢獻。