基于數控加工仿真軟件的數控編程課程教學法探討

張明艷

【摘要】數控編程與操作技能是數控加工人員必備的職業技能。計算機技術的不斷發展和數控加工仿真軟件的日益完善，使傳統的數控編程與操作的課程教學方法發生了變革。本文探討了將數控編程與操作課程在計算機上利用仿真軟件進行仿真教學的方法，分析了這種教學方法的利弊。

【關鍵詞】數控加工仿真系統 數控編程 教學

【中圖分類號】G71 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2012）04-0011-01

隨著現代制造技術的飛速發展，數控加工技術在機械、模具制造行業中的應用日益廣泛，數控機床的編程已成為加工操作人員不可或缺的基本技能，而數控編程涉及了計算機技術、電氣傳動與控制、機械制造工藝及設備、測量技術、通訊等多個學科的知識，并且與實踐緊密聯系在一起，對于沒有實踐經驗的高職學生而言，它既是實用的，也是抽象的。培養學生數控編程與操作技能，較為便捷有效的方法就是在實際數控機床上直接進行，但這種操作訓練投入大、消耗多、成本高，還存在很大的安全隱患。本文探討以提高學生編程及操作技能為核心，利用多媒體輔助教學手段，將數控編程需要的理實一體化教學，變成在計算機上利用仿真軟件進行的多媒體教學，從而達到投入少、見效快，有效提高數控編程教學效果的方法和途徑。

一、數控加工仿真軟件介紹

數控加工仿真軟件是根據教學訓練的需要，把數控機床的實際加工制造過程轉化為在計算機上平臺虛擬加工的一種機床控制仿真軟件。它模擬了真實數控機床的外形結構、操作面板和加工的全過程，使用戶能在虛擬環境下模仿真實機床進行操作：機床啟動、回零、手動操作、對刀、輸入NC代碼及代碼校驗，仿真加工、工件測量等，學習者可以直接、具體地觀察到機床的操作與加工的過程，過程逼真，操作安全。

斯沃數控仿真軟件是目前國內常用的數控仿真軟件之一，斯沃數控仿真軟件包括華中世紀星HNC、 FANUC、 SIEMENS(SINUMERIK)、 MITSUBISHI、 FAGOR、美國哈斯HAAS、 PA、廣州數控GSK、北京凱恩帝KND、大連大森DASEN、南京華興WA、 江蘇仁和RENHE、南京四開、天津三英、 成都廣泰GREAT等多種數控系統的編程和加工功能[1]，可以實現數控車床、數控銑床、數控加工中心加工零件全過程的仿真，其中包括毛坯定義、機床、夾具、刀具定義與選用，數控程序輸入、編輯和調試、軌跡仿真等功能。該軟件支持的門類及指令較為齊全，具有網絡監控功能和實時操作評分功能，學生可通過在PC機上操作該軟件，完全模擬了真實設備的操作過程，可快速掌握各系統數控車、數控銑及加工中心的編程及操作；教師通過多媒體教學網絡，可隨時獲得學生當前操作信息。

二、數控加工仿真軟件的應用

1.模塊化教學設計

常用的數控機床有數控車床、數控銑床、數控加工中心，在仿真軟件中相應包含了不同數控系統的三類機床供教學中進行選擇，因此教學設計時可將教學內容劃分為相應的三個模塊：數控車削的編程與操作、數控銑削的編程與操作、數控加工中心的編程與操作。無論從教學內容上來看還是從崗位操作要求來看，三個模塊在數控編程中功能并重。所以根據教學內容將每個模塊劃分為若干個單元，各單元既相對獨立又相互關聯。在具體實施時，可根據不同的教學目標和培養對象選擇不同的模塊內容進行教學。在使用仿真軟件的教學過程中，這種模塊化的教學設計以提高學生編程與操作能力為核心，使學生能夠集中精力，在一段時間內針對某一類機床進行編程訓練，快速掌握該種數控機床的對刀方式、編程指令、編程特點及操作要領，也有利于學生獲取不同工種的數控機床操作職業資格證書。

2.任務式驅動模式

針對數控編程的教學要求，將教學內容分為若干個任務單元，每個任務單元都包含了要求完成的任務內容，學生通過完成每個單元布置的學習任務掌握學習內容，達到教學目標。在用數控仿真軟件進行的教學過程中，任務設計是一個關鍵環節，教師以任務作為學生學習的主線，把教學內容和教學目標巧妙地安排在一個個的任務中，且每一個任務在仿真軟件中都應該有完成后能夠提交的對象（如加工程序、仿真加工后的零件、刀具軌跡、仿真軟件自動記錄的操作文件、系統自動評分等）。

在數控加工仿真軟件中，任務驅動的模式使學生在學習數控編程與操作的過程中，擺脫了老師講、學生聽的模式，每個學生都擁有一臺模擬的數控機床，可以單獨進行編程并操作，最終完成單元任務，激發了學生的學習熱情，從而使學生真正掌握所學內容。

3.情景式教學方式

在情景式教學中，情境的選取是教學成功的關鍵。情境的選取要以教學的內容為依據，既要與書本知識緊密結合，又要和實際應用有聯系，讓學生既能運用所學的知識，又可以自主創新，情境的難易程度要針對學生的實際水平來確定。教師在實施情境活動時，要充分設計好各個環節的活動，提前做好準備，并在實施情境活動中根據學生的情況靈活安排，隨時調整教學方案，因此，在教學實踐中，要求教師有極大的創造性和應變能力。由于數控加工仿真系統具有強大的顯示功能和全中文的結構設計，并配以豐富多彩、自然逼真的界面顯示，使學生在學習過程中如身臨其境，從而提高了學生學習的興趣，取得了較好的教學效果。

三、不足之處

1.數控加工仿真軟件只是實現數控編程與加工過程的模擬，并不能代替學生在實際數控機床上切削加工的實際感受，在選擇定義毛坯、刀具、夾具、量具時不能充分考慮現場的生產條件；在仿真加工過程中，編寫在程序中的切削參數及工件材料對加工過程和加工質量的影響，無法直觀感受，也不能進行有效控制。因此，在應用數控加工仿真軟件進行編程與操作訓練時，容易忽視這些因素。

2.數控加工仿真軟件包含的數控系統及機床門類繁多，功能各異，有些數控系統擁有的指令或功能，在仿真軟件上不能完全獲得支持，容易使學生對編程理論產生疑慮；軟件占用了較大的內存空間，有時候容易產生滯后現象，甚至出現軟件故障，因此需要不斷保存當前的工作。

盡管如此，在以操作技能為核心的職業技術教育中，數控編程操作的仿真教學，既有利于全面提高學生素質和綜合職業能力，又有利于激發學生獨立思考的興趣和創新意識，對培養學生自主學習精神和勇于實踐的能力可收到良好的效果。針對在應用中產生的問題，只要主動采取應對措施，揚長避短，就能使數控加工仿真軟件在培養數控編程技術人才方面發揮其重要的作用。

參考文獻:

思沃數控仿真軟件操作和編程說明書 南京思沃軟件技術有限公司2007