數控加工仿真系統在數控教學中的應用研究

譚波

摘要：主要研究數控加工仿真系統在數控教學中的應用，分析了數控教學過程中存在的問題，介紹了數控加工仿真系統，并對數控教學的實際應用措施進行了討論。

關鍵詞：數控加工仿真;數控教學

數控機床是高科技產品，種類眾多，技術含量非常高，價格十分昂貴，一臺數控車床或者數控銑床動輒幾十萬，在數控教學中全部采用實際操作的方式進行將會造成十分高昂的教學成本，實力雄厚的重點院校企業同樣無力承擔，所以研究一種仿真系統代替實際操作成為了數控教學主要的發展方向，本文就對數控加工仿真系統在數控教學中的應用進行研究，試圖摸索出一套更有效，更加節省的數控教學方法。

1.數控教學中存在的問題

數控機床是機電一體化設備，造價遠高于普通車床，完全依賴數控機床實際操作進行實訓消耗的成本是難以承擔的。

數控機床發展非常快，型號眾多，更新比較頻繁，學校將全部型號系統配齊是不現實的，學生在學校接受數控車床學習之后往往發現工廠中的車床和學校的差別較大，導致學生畢業之后需要在工作崗位上摸索很長時間才能夠真正適應機床。

數控機床采用自動運行的方式，學生在初學階段，極容易因為編程不合理造成刀具和機床損壞，維修的造價很高，甚至可能導致學生受傷。

2.數控加工仿真系統

數控架空仿真系統是在計算機技術和虛擬現實技術飛速進步的情況下產生和發展的，主要用于進行實際設備的模擬和工作狀態的仿真，采用計算機仿真培訓系統進行培訓，能夠迅速提高操作者的操作水平，并且不會對真實設備造成損壞。

國內已經有很多學校在教學過程中應用了計算機仿真技術，在數控操作人員培訓方面更是產生了各種仿真教學系統。數控加工仿真系統實際上就是計算機以及其他專用硬件軟件對真實場景的一種模擬，參與者能夠通過和仿真情況的交互來學習數控機床的實際操作。

數控架空仿真系統以虛擬數控機床為核心，虛擬數控機床是虛擬制造技術的一個執行單元，能夠給產品設計過程提供可制造型分析，還可以用作學生學習實際操作的工具。通過對零件切削過程的模擬來檢查數控指令是否正確。數控加工獨立仿真系統可以獨立和在線運行，獨立運行設備需要一臺微機，在顯示屏仿真面上上進行數控機床模擬，零件切削過程采用三維動畫表示，這種模式方式是十分直觀有效的。而在線運行則是將教學系統連接在實際機床上，控制硬件通過對真實場景的仿真，讓學生獲得一種類似真實的感覺，提高學生的實際操作能力。

3.數控架空仿真系統應用于數控教學的策略

3.1數控加工仿真系統選擇

數控加工仿真系統種類和軟件形式比較豐富很多數控機床自身就帶有仿真系統，然而這些數控加工仿真系統在教學中適用性不強，對教師教學和學生訓練具有一定的局限性。很多先構圖之后進行自動編程仿真的軟件不適用于手工編程，而采用上海宇龍公司開發的基于虛擬現實技術的仿真系統則能夠實現對數控銑床、加工中心、車床加工中心加工全過程的仿真，是一種比較理想的仿真系統。

3.2應用策略

3.2.1活化教學方法

傳統教學方式在數控教學中的應用效果不是十分理想，因為數控加工有著很強的實踐性，理論知識的講解不能給學生產生很強的印象，所以需要采用靈活的教學方式，提高學生的學習熱情。數控專業教師需要不斷提升自身的教學水平和數控專業技能，要具有相當的數控編程能力，工藝處理能力和機床實際操作技術，采用行動導向的教學方式，將學生的整體地位充分發揮出來，讓學生動手動腦，提高學生的主動性。教師需要積極對學生進行引導，在學生在仿真系統操作過程中遇到的困難進行生動的講解，盡量集中每堂課的知識點，由淺入深，循序漸進，讓學生有層次的掌握編程方法和實際操作技巧。

3.2.2應用仿真系統，實地操作

數控加工仿真系統在數控編程和操作理論教學中能夠得到有效的利用，是提高學生數控實際操作能力有效的輔助教學工具。教師需要在教學過程中將仿真系統的可操作性充分利用起來，不能在教學過程中過分依賴仿真系統，弱化數控理論知識的學習加強，也不能一味采用“獨角戲”的教學方式，紙上談兵，導致學生對機床的恐懼心理。

在數控編程和操作課程操作過程中，應該將教學的中心放在編程方法和在編程過程中解決工藝問題的措施。學生則利用仿真系統，進行程序校驗，熟悉不同型號不同種類機床的操作問題。在上機操作之前，教師要給學生提出明確的課題，教師需要首先在數控加工仿真系統中進行演示，或者利用多媒體進行演示，學生上機過程需要巡回指導，學生通過在數控仿真系統進行編程和操作，提高了學生自學能力和解決問題的能力，同時有效避免了初學者對車床造成的破壞。

3.2.3編排合理的教學內容

按照三個層次安排教學內容。基礎模塊對數控系統最常見的車床、銑床、加工中心以及編程方法、操作方法和應用進行研究，這是數控教學的“基本功”，是非常重要的知識環節，學生一定要非常熟練，并且能夠靈活應用。

之后安排提高模塊的教學內容。對三種機床的編程和操作方面進行詳細講解，加深學生對不同數控機床編程方法的理解。

另一模塊是擴展模塊，對國產主流數控系統的編程操作方法進行講解，拓寬學生視野。

3.2.4在課程設計中的應用

傳統數控技術專業課程設計往往采用圖紙和課程設計的方式進行，但是在學生的課程設計報告中我們發現很多問題，在零件工藝分析、加工路線和工藝卡片等方面存在著明顯不足，這樣的課程設計不是我們想要的。

引入數控加工系統的課程設計則將課程設計分解為理論和實際操作兩部分，在實踐部分，要求學生首先在仿真系統上進行手動編程，之后檢查第一部分內容的合理性，之后根據編程在實際數控機床上進行操作，進一步驗證方案的可行性，采用這種課程設計方案顯著體伽勒課程設計的效率，同時也鍛煉了學生思考和分析的能力。

4.結束語

數控加工仿真軟件應用于數控教學，能夠顯著提高學生的實際操作能力，并能幫助學生對多種操作系統車床的操作和編程方法進行了解，而且能夠減少初學者對成實際車床設備的損壞，并一定程度上保護了學生的人身安全。

參考文獻：

[1]黃志輝.數控加工編程與操作[M].北京：電子工程出版社，2012，（8）.

[2]朱麗軍.數控仿真應用軟件實訓[M].機械工業出版社，2013，（5）.

[3]曾小慧，吳明華，潘鐵虹.在線數控加工仿真教學系統的實現[J].組合機床與自動化加工技術，2011（9）.

[4]李煥之.淺談數控教學中如何應用數控加工仿真系統[J].黑龍江科技信息，?2011（18）：?175.