淺析模擬仿真軟件在數控教學中的應用

摘 要：模擬仿真軟件因其具有生動而直觀的特點，在數控教學中已得到了廣泛使用。在分析數控模擬軟件特點及作用的基礎上，分析了數控教學存在的不足，并對如何充分利用數控模擬軟件進行了分析和探討，論文所研究的內容對指導數控模擬仿真軟件在數控教學中的應用具有一定的借鑒意義。

關鍵詞：數控模擬仿真軟件；數控教學；教學效果；實際教學應用

1 引言

隨著國家經濟不斷地發展，我國現代加工技術應用越來越廣泛，數控加工工業在現代化制造業中也越來越占據著重要地位，因此大力開展數控職業教育是當前面臨的一個重要課題。在許多職業教育學校中，學習數控加工技術的學生日益增多，但是由于學生個人素質不同，加之學校設備有限，如何更好地將數控課程講好，是值得我們思考的一個重要問題。為了提高教學質量，很多新式教學方法被應用的課堂教學中，而數控模擬仿真軟件的使用對提高教學效果起到了很大促進作用。

數控模擬仿真軟件的廣泛應用解決了數控設備緊張的問題，為學生提供了更多認識數控操作的機會。數控模擬軟件只需要通過電腦就可以實現數控操作的可視化教學，數控模擬仿真軟件很好地解決了課程難以理解、實驗設備短缺的問題。數控模擬仿真軟件的使用提高了學生基本素質，降低了使用成本。但是在數控模擬仿真軟件使用過程中也會遇到各種各樣的問題，針對這些問題，本文就數控模擬仿真軟件的作用、特點及如何提高使用效率進行了分析研究。

2 數控仿真模擬軟件概述

數控模擬仿真軟件是指通過構建模型的方式，采用計算機仿真語言，實現數控加工的三維可視化操作。數控模擬仿真軟件可以實現數控機床參數設定、毛坯設計、刀具準備、面板操作等功能。數控模擬仿真軟件實現了對整個數控實際操作的模擬，能夠直觀的展示數控加工手段的具體實現方法，通過數控模擬仿真軟件，學生可以檢查自己通過課堂學習所掌握的知識是否能夠應用于數控實際操作中。此外，課堂上，老師不好講解的內容，可以通過數控模擬軟件很方便的傳遞給學生，達到快速理解的目的。

2.1 數控模擬仿真軟件的特點

數控模擬軟件具有以下幾個特點：（1）對數控加工進行全面仿真，例如機床設定、毛坯定義、機床手動操作、基準對刀、工件裝夾、G代碼處理、安裝刀具、壓板安裝、面板操作等內容。（2）數控模擬仿真軟件需要的配置比較低，其主要通過仿真軟件及電腦就可以實現數控模擬仿真操作，而且，仿真軟件兼容多種計算機操作系統。（3）模擬仿真軟件操作安全性很高，其基本不涉及安全問題，即使學生誤操作也不會造成人身傷害、設備損壞。（4）模擬仿真軟件投入資金少，且能夠節約資源。（5）模擬仿真軟件可以通過網絡實現學習交互平臺，更好的促進數控學習效果。

2.2 數控模擬仿真軟件在教學中的作用

2.2.1 實現了仿真軟件與實際操作的有機結合。數控模擬仿真軟件為學生提供了生動、直接、可視化的操作模擬界面，通過模擬操作，學生能更加細致的掌握數控操作步驟、要領，并掌握相應的參數設置方法，為下一步實際動手操作打下了堅實的基礎。

2.2.2 提高了數控課程教學質量。數控模擬仿真軟件的引入課堂教學，使得數控理論變得更加生動、具體，極大地提高了學生的學習興趣，使得教學效果明顯提高。

2.2.3 提高了安全性和學生的創新能力。如果讓學生課程學習過后直接進行實際動手操作。可能會造成損壞數控機床設備、造成材料浪費，而且容易出現操作不符合操作規程而引起的重大安全事故發生。引入數控模擬仿真軟件使得學生能夠熟練掌握機床操作規程、減少操作不當而造成的損失。由于模擬仿真軟件基本不涉及安全問題，因此學生能夠大膽的進行仿真器件設計，充分發揮了學生的創新能力。由于模擬仿真實驗由學生個人獨自完成，充分培養了學生自身動手操作能力，提高了學生主動性，克服了依賴心理。

2.2.4 節約了教學成本。數控模擬仿真軟件的引入，使得傳統的教學方式發生了很大的變化，學生通過仿真模擬軟件進行器件設計、加工，減少了實際材料的消耗、能源消耗，而且降低了教師的工作強度，使得教師能有更多的精力去指導學生動手實踐。

2.2.5 方便驗證程序編制的正確性。傳統的數控教學模式，學生只能從教師的講課內容學到相關的程序編制方法，教師也只能審查學生編制的程序，才能確定其正確性，導致內容繁瑣、工作量極大。通過引入數控模擬仿真軟件，學生編制的程序可以直接通過模擬仿真來驗證程序編寫的正確性，而且，通過數控模擬仿真軟件，對學生了解、掌握不同型號的數控加工設備帶來了很大的方便。

3 數控模擬仿真軟件使用中常見問題

3.1 模擬操作與實際操作差距較大

雖然模擬仿真軟件能夠提供可視化、精細的數控模擬操作，但是與實際操作還有很大的差距，甚至在現實中不可能操作的內容，模擬仿真軟件卻能夠實現，這給學生造成了不必要的誤區。

3.2 數控模擬仿真軟件利用率不高，教師重視程度不夠

雖然很多學校開設了數控模擬仿真操作課程，但是在實際模擬操作過程中，由于教師重視程度不夠，學校管理不完善等原因導致模擬仿真軟件利用率不高，甚至很多學生利用模擬操作的時間進行娛樂游戲。

3.3 數控模擬軟件的可視化操作使得學生降低了對數控實際操作的重視程度，認為實際操作是很簡單的事情，從而產生了驕傲自滿的情緒，因此增加了實際操作的安全隱患，甚至會造成重大安全事故的發生。

3.4 模擬操作課時不足，教師資源短缺

在實際數控課程中，大部分學校對模擬操作僅安排少量的課時時間，影響了學生理解消化模擬仿真軟件的操作，而且，能夠掌握模擬仿真軟件操作的教師資源嚴重不足，大部分教師只懂得課程理論教學，而不能熟練掌握模擬仿真軟件操作要領，更不要說去指導學生進行模擬仿真軟件操作。

4 提高數控仿真軟件使用效果措施

4.1 合理分配模擬操作和實際操作時間，雖然數控模擬仿真軟件具有很多的優點，但是，其不可能取代實際動手操作，應該安排學生更多的進行動手實際操作，并通過實際操作，了解模擬仿真軟件與實際操作的不同。

4.2 合理分配任務，提高模擬操作效率

教師要根據學生特點及教學任務，合理分配模擬操作任務工作，做到充分、合理的利用模擬操作時間，并能夠做到對學生隨時指導、及時檢查學生完成質量。

4.3 適當提高認知學習時間

通過安排學生進工廠實地參觀、實習，增加學生對課程的重視程度。充分調動學生學習的積極性。

4.4 教師要努力提高自己的業務水平

只有教師水平提高了，才能將模擬仿真軟件演示的透徹，才能充分發揮數控模擬軟件的功能，才能幫助學生解決實際中遇到的各種問題。

4.5 實現網絡化模擬仿真，通過網絡，學生和教師之間能夠實現實時互動，學生不懂的地方能夠及時請教教師，教師也能夠指出學生操作錯誤，并指導改正錯誤，網絡化不僅解決了學校機房設備短缺的問題，而且能夠提高學生學習的積極性和創造性。

4.6 構建多元化評價體系

由于教學評價的結果直接影響到學生學習的主動性和積極性，在對學生進行教學評價時要做到評價合理，而且要具有一定的彈性，給學生的答案不能過于固定和限制太死，例如對于學生在仿真操作中的操作探討、加工路線，只要其合理可行及可以，沒有必要制定太多的限定。在進行教學評價中，不僅要評價學生的操作結果，更要評價學生實際操作過程的操作技能，要充分調動學生的積極性，要表揚多于批評，對于操作表現良好的學生要給予充分的肯定和鼓勵，并給予適當的獎勵。在教學評價過程中，要轉變評價的主客體關系，改變傳統的完全由教師進行教學評價的模式，在對學生在課堂上的技能操作情況及結果進行評價時，不僅由教師評定，而且要讓學生自我點評和請其他學生相互評價。對于一些設計內容如加工線路的制定、圖樣的理解、坐標點的計算，都可以采取學生進行教學評價的方式，使得學生在評定過程中發現問題，并能夠真正理解正確結果，充分調動學習的積極性。

5 模擬仿真軟件在教學方面的應用展望

5.1 彌補教學資源的不足

模擬仿真軟件可以彌補教學資源的不足，通過脫離車間和教室模式，其對應用系統和電腦配置的低要求，使得仿真軟件能夠適應多媒體教室的使用。在條件不允許的學校，仿真實習給學生提供了實習空間和時間。在使用時，通過DNC與電腦相連，使得學生在仿真軟件的編程直接傳到機床進行加工及檢驗。

5.2 合理逼真的仿真過程激發學生興趣

由于龐大的軟件資源，其內部含有各種型號和品牌的數控機床，學生可以自行選擇材料進行數控操作的學習。在逼真的仿真過程中，學生可以自行選擇刀具，并且可以自行對特殊刀具進行改造。加工金屬和機床工作時，完全真實的模擬了現實生活中的情況，學生會產生一種身臨其境的感覺，激發學生學習的興趣。切割參數或者工藝不合要求時，機床也會進行提示，請求改正。整個模擬過程安全快速，學生在整個過程中，可以完整的看到整個操作程序，并且輕松的完成作業。模擬軟件的采用，讓學生輕松完成數控模擬的同時，也獲得實習經驗和成就感。

5.3 逐步與現實結合并加入職業大賽

數控模擬仿真軟件正逐步改進并且不斷更新和完善，它的每一步變化都是與現實相聯系，為了提高工作效率并與現實緊密結合，現在的仿真軟件已經做的非常不錯了。模擬軟件是先將需要加工的工件利用軟件高校的仿真出來，再測試其可行度。這一完整過程都是以計算機以載體，通過DNC、儲存卡、數據線等相關設備，輕松的由仿真軟件來操控數控車床。軟件與車床連接之后，確保了可行性、安全性和先進性的實現。現在的職業大賽越來越關注仿真軟件的先進性和實用性，并且促進了機械專業的人才不斷凸顯。

不過數控模擬軟件也有其不足之處，電腦操作和實際操作還是存在一定區別的。學生在現實中操作時會出現加工質量和崩刀的問題，在軟件操作中都無法感受到這些真實效果。在模擬軟件的使用中，我們也不要忽略去現實工廠中實踐。

6 結束語

對數控模擬仿真軟件在數控教學中的應用進行了分析研究，介紹了數控模擬仿真軟件的特點、作用，分析了模擬仿真軟件在教學過程中常見的問題，在此基礎上，給出了提高數控模擬仿真軟件使用效率的有效措施。通過研究分析，我們可以看出，只要有充分合理利用好數控仿真軟件，才能提高學生的編程能力、創新能力，才能增強學生數控機床實際操作能力，才能全面提高學生的素質及綜合職業能力，才能激發學生獨立思考、自主學習和勇于實踐的能力。由于數控模擬仿真軟件在數控教學和職業技能鑒定中還處在起步階段，相關理論及注意事項還需要我們積極的去思考及科學合理的使用。論文的研究內容對合理使用數控模擬仿真軟件具有一定的指導意義。

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