數控仿真軟件在數控編程與加工項目化教學中的應用

王丹， 陳存銀

（1.吉林電子信息職業技術學院，吉林吉林132021；2.吉林市第二實驗小學，吉林吉林132001）

0 引言

高職高專教育培養適應生產、建設、管理、服務第一線需要的德、智、體、美等全面發展的高等技術應用性專門人才。為更好地提高數控技術人才培養質量，服務社會經濟發展，許多高職院校對高職教育教學進行改革，提出了一系列教育教學方法，其中項目化教學方法得到了普遍認同。在進行數控編程與加工課程項目化教學中，仿真軟件起到了很重要的作用。

1 項目化教學

項目化教學是按照從易到難的認識規律，將課程內容整合為一系列融入知識點的項目；把學生分為若干小組，按照企業的生產和管理模式使其完成項目的內容。使學生在完成項目的過程中掌握所需知識及其應用的教學方法。

數控編程與加工課程是實踐操作性非常強的課程，通過學習使學生能夠給出零件的數控加工工藝，編制出中等難度的零件加工程序，通過數控機床加工出符合要求的零件。對于這種知識點多、考查內容多的專業課，采用項目化教學是非常適合的。

圖1 數控編程加工課程六步法

在數控編程及加工教學中，按照從簡到難的認知規律，將這門課程根據典型零件的制作分成若干項目；每一項目包含三方面內容：數控加工工藝設計、程序編制、數控加工，按照六步法來進行（如圖1）。

項目以小組為單位，小組成員討論確定最終的數據，然后用PPT展示、講解，教師及其他小組成員給予點評，給出建議使之完整、正確。

每個項目每個小組需要提供：工藝分析方案說明、工序卡及刀具卡、加工程序、實體零件。在確定工藝分析和書寫工序卡及刀具卡時，學生需要去查閱相關資料，然后自己將知識點消化并編制項目中的零件的工藝，在此過程中鍛煉了自學和查閱資料的能力。在編制加工程序時，學生要對所需要的編程指令學習，運用仿真軟件進行程序的修改與完善，在這個過程中培養了學生的自學能力、自習認真的素養；在零件加工過程中，增強了學生操作安全性、規范性、動作的標準性等職業素養。

通過這個項目的進行，學會理論知識、增強實踐技能，鍛煉了表達與溝通能力，增強了協作能力，提高了學生的綜合職業素質和學習能力。

2 項目化教學中的仿真軟件

對于項目化教學，項目的實施——零件的加工無疑是重點中的重點。保證每個學生都有一個機床來操作確實是一個難題：一是成本，機床的價格比較貴且需要有相應的液壓氣動等配套設施及刀具等消耗品，需要大量的物力投資；二是安全性，四五十人同時操作，需要許多人力來保證操作的安全性。如果不練習實踐操作，只是練習寫程序，又違反了高職教學的初衷，所以可以借助數控仿真軟件來幫助我們完成項目化教學。

數控仿真軟件實現了數控機床硬件與計算機仿真軟件的完美結合，使數控機床真實操作面板與計算機模擬技術相融合，真實反映數控加工的整個過程。相對于數控機床來說，仿真軟件僅需要電腦，具有價格低、觀察直觀等優點，與機床的高昂的維護費用相比，仿真軟件的維護更方便且低廉，同時在全程的使用中，也沒有毛坯件及刀具的損耗。

教學中可以建立項目化教室，使數控仿真實訓室成為實訓車間的“技術部”，把電腦、桌椅、投影儀等教學設備安排在實訓車間里，使其既是教室、仿真實訓室，也是實訓車間。

1）利用數控仿真加工與在線操作加工結合的方式，錘煉學生技能。每臺設備最多3個人共同使用，一個人先操作，其他兩位可以提醒、協助，出于安全性考慮，保證只有一個人操作；加工完成后，“操作者”去整理自己的數據、檢查零件尺寸；“助手”之一進行操作，成為“操作者”，小組中另外一名成為新“助手”；按照這樣的流程，輪流操作加工。

在加工操作進行過程中，小組其他同學利用仿真軟件在電腦上進行輸入和編輯數控加工程序。用已經編寫好的程序在數控仿真系統上進行仿真加工，通過動畫仿真演示，可以看到清晰的走刀路線，檢查程序的正確性。同時也使學生熟悉了數控機床的面板各按鍵的位置及使用，減少了對操作面板的熟悉時間，為實際操作訓練爭取到更多有效時間。

通過在仿真中注重工藝、程序語句的正確性，在實際操作中注重操作的安全性、規范性、技巧性、控制精度等，使學生理論與實操都得到了鍛煉。

2）除了對技能的增強外，仿真軟件起到了對理論知識學習促進作用。

（1）通過仿真系統加深學生對指令的認識，對知識點不模糊。在學習部分同組相似指令（如LCYC95毛坯切削（輪廓）循環指令）時，由于R105加工方式參數設置不同，走刀路線就會不同，學習過程容易混淆。如果使用該指令編一個設置不同參數的程序；然后模擬走刀路線，通過觀察設置不同參數得到的不同的走刀路線，使學生明白各參數的含義，正確深入地理解了指令。

（2）清晰展現加工過程，使學生對加工過程清楚了解。在零件加工中，機床都是關上門的，無法清晰觀察走刀路線及零件尺寸的變化。在仿真軟件里引入二維截面與三維實體同時顯示方法，更清晰地顯示了工件加工狀態和尺寸變化的過程和零件加工的走刀路線。

（3）具有工藝性及經濟性分析功能，實現學生的自我學習。仿真系統具有開放式專家系統數控加工工藝分析功能，幫學生分析自己的工藝性是否合理。仿真系統還具有數控加工工藝經濟性分析與成本控制功能，使學生通過這個功能了解加工的零件的工時及成本，增加了對產品的了解，豐富了知識。

3）多種數控系統存在，豐富學生的知識。

數控編程有幾種系統：FANUC、SIEMENS、華中數控等，由于學生就業要面對的數控操作系統是未知的，所以教學中都要加以介紹。一些院校只配單一系統的數控機床，課堂主要講解學校數控機床配有的系統，講解參數設置、對刀操作、程序輸入及修改、加工等。為了彌補單一系統帶來的不足，可以選擇利用數控編程仿真軟件，具有多種操作系統的特點。對其他系統可以簡單介紹，作為課后練習部分或者是拓展訓練。

用仿真軟件集合了各種數控系統界面與操作，多種系統進行比較，擴大學生的知識面，為就業打下良好的基礎。學生在就業后無論面臨哪種系統，都能很好適應。

3 結語

數控編程與操作項目化教學中應用仿真軟件，不僅解決了缺少實驗設備的尷尬局面，也能使學生增強興趣，牢牢透徹地掌握知識點，做自己的老師；自己檢查及修改程序，增強學習主動性，有利于學習能力的培養。總之數控仿真軟件是一個很好的工具，它的應用使項目化教學中自主學習的特性表現得尤為明顯。

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