數控仿真軟件在數控培訓中的應用分析

長春理工大學光電信息學院機電工程分院 劉倩宏

仿真技術是一門多學科的綜合性技術，它以控制論、系統論、相似原理和信息技術為基礎，以計算機和專用設備為工具，利用系統模型對實際的或設想的系統進行動態試驗。仿真是一種有效的方法，可以減少風險，縮短設計和制造的周期，并節約投資。

數控加工仿真軟件是利用計算機來模擬實際的加工過程。在數控機床教學過程中使用仿真軟件，可以驗證數控加工程序的可靠性，減少毛坯的損耗，提高了學習的效率。

一、數控仿真軟件簡介

數控仿真加工是應用計算機技術對數控加工操作過程進行的模擬加工。國內廣泛應用的數控仿真軟件主要有上海宇龍、南京宇航和斯沃、北京斐克、廣州超軟等。其中上海宇龍數控仿真軟件在各大院校和培訓機構應用最為廣泛。我校就是采用的上海宇龍數控仿真軟件，其特點主要有：

(1)提供了多種機床和控制系統。

(2)具有豐富的刀具材料庫。

(3)機床操作全過程仿真。軟件可以仿真機床操作的整個過程：毛坯定義、工件安夾、壓板安裝、安裝刀具、機床手動操作、自動加工、模擬走刀路線等。

(4)具有靈活的考試系統和師生互動交流窗口。學生遇見問題時也可以直接通過交流窗口，進行提問。

二、數控仿真軟件在數控培訓教學中的應用實例

如圖1所示零件，用上海宇龍仿真軟件選用華中數控系統，先進行該零件的模擬加工，驗證程序正確與否，尺寸要求是否能達到圖紙要求，經仿真加工正確無誤后，再進行實際加工。

圖1

1.工藝分析

該零件的毛坯尺寸定義為Φ30mmΧ70mm，選用1號刀為粗加工外圓車刀，2號刀為精加工外圓車刀。

2.工藝路線

調用1號刀，采用G71粗加工循環車削工件外輪廓，2號刀精加工。

3.編制程序

4.仿真加工過程

(1)選擇華中數控系統。

(2)定義毛坯為Φ30mmΧ70mm。

(3)選擇刀具(1號刀、2號刀)。

(4)采用試切法將1號、2號刀具進行對刀。

(5)選擇磁盤程序，調用O0001程序進行循環加工。

三、數控仿真在培訓教學中的優點

(一)數控仿真軟件可以解決學校資金短缺的問題

數控機床是一種機電一體化的新型設備，價格昂貴，一臺設備一般需幾十萬元，加上日常維護費用，耗材費用，對學校來說是一筆巨大的投入。而數控仿真相對便宜，一個仿真機房的成本只有十幾萬元，加上軟件費用，約三十萬元左右，還可以供幾十人同時操作，大大緩解了學校的資金壓力。

(二)數控仿真軟件可以讓學生有更多的動手機會

一般來說，由于機床設備有限，學生實際操作機床時都是分組進行，組內同學也是各司其職，各自進行設計、編程、操作、測量等工作。這樣，每位同學都不能經歷一次完整的加工過程。因此，為培養學生獨立完成操作的能力，就需要給學生更多的操作空間。在機床設備不足的情況下，使用數控仿真軟件能輕松的實現。

(三)可以降低實際操作中出錯的概率

學生初學編程時，難免會有疏忽或操作中的失誤，錯誤的程序既浪費操作時間，又浪費加工材料。如果在實際操作之前，讓學生把編寫的程序在仿真系統中加以檢驗，觀察加工的過程和結果，這樣就可以及時發現錯誤，不但節省了時間，而且降低了設備損壞率，甚至避免發生安全事故。

(四)可以提高課堂教學的效率

實訓車間場地大，學生多，設備有限，在常規教學中，如果將教學現場設置在車間內，那么組織教學就會變得非常困難，教師需分組多次進行重復講解才能全部講完。但使用計算機仿真，利用多媒體或網絡教學軟件，可以讓所有學生同時學習到完整的操作過程，大大提高了教學的效率。

四、數控仿真在培訓教學的缺點

(一)仿真軟件無法完全反映加工的實際精度

在數控加工中，影響加工精度的因素有很多，例如毛坯裝夾是否正確，主軸轉速的快慢，進給量的大小，測量的精度等，只有全面控制了各個因素，才能加工出符合圖紙要求的零件。但在數控仿真中，這些操作都是靠計算機完成的，通過簡單的點擊鼠標，就可以得到絕對精確的零件，這是完全不符合實際的。

(二)仿真軟件部分指令不成熟

目前，國內的數控仿真軟件都有或多或少的缺陷，如運行速度慢，程序不穩定等等。學校使用的一款數控車仿真軟件，在執行G71循環指令時，第一刀不能切圓弧，否則就會出錯，而實際的機床可以實現。為了避免這個問題，只能在圓弧前加上一段G01切直線的指令。學生在習慣以后，很容易把這個操作帶入到實際的機床操作中，這樣一來，就帶入了不規范的操作，產生了多余的程序，降低了加工的效率。

(三)仿真軟件不利于培養學生的動手能力和學習興趣

數控仿真都是在計算機機房進行，環境較好，沒有噪音，也很干凈。但實際加工時，油污、噪音等都可能讓學生望而卻步。裝夾刀具和工件，使用量具測量，調試、清理機床等，這些實際動手的技能都是在仿真軟件里面學不到的。只有學生實際動手，才能掌握操作的技能；只有做出了真正的零件，才能感受到勞動的喜悅，才會有學習的興趣和動力。

五、結語

經過綜上的論述，數控仿真加工系統具有比較高的安全性、經濟性、良好的可控制性、不受工作環境的限制等特點，在數控培訓中可以彌補學校數控設備的不足、方便教師授課、利于學生學習等優點，其在培訓中發揮著舉足輕重的作用。但是數控仿真也有不足，過于依賴仿真教學不利于培養出真正的數控操作工和數控編程人員，我們應該以數控仿真作為教學的輔助軟件，實際操作才是數控教學重點之所在。

[1]朱峰.數控仿真軟件在數控實訓中的應用探究[J].中國外貿,2009,10.

[2]白周文.數控加工仿真系統在教學中的應用[J].職業教育,2008,6.

[3]上海宇龍軟件工程有限公司.上海宇龍數控仿真系統說明書[K].上海:上海宇龍軟件工程有限公司,2010.

[4]吳長有.數控仿真應用軟件實訓[M].北京:機械工業出版社,2008.