淺談數控仿真軟件在中職數控教學中的應用

摘 要 數控加工技術是一種先進的制造技術，要掌握好這種技術，數控教學必須同數控實訓相結合，本文探討了通過在實際的教學過程中，應用數控加工模擬仿真軟件，激發學生學習數控的積極性，來提高教學效果和實訓效果，解決了實訓中存在的一些問題。

關鍵詞 數控加工模擬仿真 數控加工技術 中職

中圖分類號：G718.3 文獻標識碼：A 文章編號：1002-7661（2013）12-0018-02

數控專業學生面臨理論聯系實際的問題，如果學生能掌握數控仿真模擬軟件的使用方法，就可以獨立練習編程、操作機床進行切削。通過對南京斯沃數控仿真軟件在教學中的長期應用，我發現傳統的機床操作培訓方法效率低、教師工作量大、費用高，在此給老師和學生推薦一款更適合教學的數控仿真軟件，為數控專業的學生操作初期進行仿真練習提供方便。

一、數控加工仿真系統

隨著虛擬現實技術及計算機技術的發展，利用計算機仿真培訓系統進行學習和培訓，不僅可以迅速提高被培訓人員的理論、操作水平，而且非常安全，可靠性好，培訓費用低。目前在國內已經出現了各種數控加工仿真教學系統，如上海宇龍、北京斐克、南京宇航、廣州超軟、南京斯沃等不同的數控加工仿真軟件。上述這些教學系統既能單機系統獨立運行，又能實現在線運行。其培訓設施只需一臺計算機，數控機床模擬操作在顯示屏顯示的仿真面板上進行，而零件切削過程由機床模擬通過三維動畫演示。實踐證明采取這種方法能進一步提高操作者的實際操作技能。

二、數控加工仿真系統構建

虛擬數控初床一般是通過以下的構建平臺來實現上述功能：

1.NC解釋平臺。NC解釋平臺包括NC解釋器和NC驗證器。任務分配數據庫從任務調度中接受數控代碼并將其翻譯為虛擬機床的部件、刀具等運動的信息，并將其通過計算模塊來模擬機床的響應，NC解釋器能夠被自由地配置，從而能夠模擬任何一種數控機床的CNC控制器。

2.NC驗證器。能夠驗證NC代碼的語法是否正確。

3.刀具庫。刀具庫應包括一臺數控機床所需要的所有刀具，并能自由配置刀具庫中的刀具號，從而能模擬多種數控機床的換刀形式及切削加工的要求。

4.仿真平臺。仿真平臺包括刀具軌跡仿真、切削力仿真、加工精度仿真、三維動畫仿真、加工工時統計分析。仿真平臺是虛擬數控機床的核心技術，操作者可以在虛擬的環境中進行機床運動和切削過程等的仿真，從中獲得相關的加工數據。如進給軸的位移、換刀狀態、主軸轉速、進給量、切削時間，通過加工過程的仿真，了解機床的操作，驗證NC代碼的正確性。

5.計算平臺。計算平臺用來完成虛擬數控機床中各種計算，如根據NC代碼計算力旺琴件新的幾何形狀，根據刀具的材料、運行時間、琴件的材料性質和網滑介質的性質計算刀具補償。這些計算結果是虛擬數控機床在應用于虛擬制造過程中加工方案評價以及可制造性分析所必須的。

6.操作運行平臺和監控平臺。在虛擬環境中完全實現真實機床上的監控硬件和軟件控制簡易機床來增加虛擬數控機床的真實感，并且可以進行典型零件的實驗加工，讓初學者有種身臨其境的感覺。尤其是為初學數控編程者實際調試加工，節約了大量的材料和能源。

三、數控仿真系統功能及在教學中的應用

1.界面友好、新穎，畫面視覺上呈淡藍色，三維立體感較強，CRT顯示面板、操控功能面板可隨鼠標做拖動，隨時進行隱藏、顯示移動，機床操作界面也可實現全屏幕及縮放。值得一提的是系統上集成了各種數控機床制造廠商的操控面板。

2.數控仿真系統的刀庫有自定義功能，可以自己定義刀桿長度，刀片厚度，刀片類型，甚至刀片邊長。在參數設置里增加了刀架的前、后位變化，刀位數也可選四工位、八工位。

3.對刀與建立工件坐標系的易操作性和準確性是軟件的一個重要功能。使用表明，數控仿真系統的失誤率是最低的，幾乎達到100%，這里需要說明的是，軟件只要鼠標移動到切削層，數值就自動顯示出來。軟件還有一個對刀的快捷方法，就是點擊“功能”，點擊一下“快速對刀”按鍵，當前刀具即可快速移動到工件的大徑或中心，各種刀具均可使用此功能，十分方便。

4.數控仿真系統網絡教學功能：（1）用戶管理。通過服務器注冊用戶名和密碼，學生可以在局域網內任何一臺PC登陸數控仿真系統網絡版，達到統一管理與監控。（2）習題管理。服務器可以增加、編輯習題。教師發送習題圖片，學生答題，互發解答，方便與學生的交流。（3）網絡監控。可根據注冊信息，記錄學生操作過程，服務器遠程控制和查詢學生的登陸和退出以及加工操作，同時教師可以對多個屏幕廣泛傳授教學。（4）考試考務系統。包括題庫管理，試卷管理，考試過程管理，數據管理，準考證管理，考試成績管理以及試卷自動評分技術，這些問題可以輕松解決，從而避免編程時人為出錯或工藝不合理造成工件報廢。

從我校引入數控仿真系統效果看，數控仿真軟件在整體上有軟件界面細膩，三維造型做得形象、新穎的優勢。無論是程序調用、操作、對刀、運行都很貼近實際機床功能，仿真范圍也比較寬泛。學生在學習數控編程理論時，課堂的教學變得更加生動、更加具體，激發學生的學習興趣，教學效果明顯得到提高。同時該系統還可以減輕老師的工作強度，減少工件材料和能源的消耗，節約了實踐環節培訓成本，效果十分顯著，成為數控教學中一種不可替代的重要手段。

參考文獻：

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[3]李河水.機械數控加工仿真軟件的教學應用[M].南方農機，2007，（5）.

（責任編輯 劉 馨）