基于斯沃數控仿真軟件加工的虛擬實驗室建設實踐與思考

劉宇　別海楠　戴麗

摘 要 針對大學生對數控機床理論非常熟悉，但是缺少數控加工過程實踐操作的現象，建立了數控加工虛擬仿真實驗室，實現與數控機床理論學習的配合，使學生對數控加工的過程有一個全面的理解。本文從教學實踐和教學思考兩個方面對數控加工虛擬仿真實驗進行了分析和探討，并指出下一步應該進行的工作。

關鍵詞 數控加工 實踐教學 教學改革 過程化考核

中圖分類號：TG659文獻標識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2015.02.015

Practice and Thinking of Processing of Virtual Laboratory

Based On Swansoft CNC Simulator

LIU Yu， BIE Hainan， DAI Li

（School of Mechanical Engineering and Automation， Northeastern University， Shenyang，Liaoning 110819）

Abstract In view of the phenomenon that college students are familiar with the theory of CNC machine tool but lack practice， we establish the processing of virtual laboratory， which is match with the study of CNC machine tool theory. The aim is to make students have a comprehensive impression of the process. This paper makes analysis from two aspects of practice and thinking， and discusses what to do for the next step.

Key words NC machining; practice teaching; teaching reform; process evaluation

0 引言

數控機床作為一種典型的機電一體化設備，在現代化工業中起到越來越重要的作用，對大學生的素質也提出了更高的要求。但是由于數控機床設備的費用昂貴，大學生在學習的過程中不可能做到人手一臺，許多學生對數控機床的認識只是停留在理論階段，對于相應的實際操作一知半解，不能熟練地操作數控機床。因此我校機械電子工程研究所在學校的支持下建立了數控虛擬仿真實驗室，全方位培養同學們對數控機床的動手操作能力，為社會培養全面熟練掌握數控加工技術的實用型技能人才。

1 實驗室的性質和特點

“數控技術”是機電一體化專業的一門重要的專業課程和必修課程。本門課程以數控系統硬件、軟件結構為主線，全面地介紹了數控技術的基本知識與核心技術，要求學生掌握數控加工編程方法、數控系統應用及初步的數控系統設計方法。學生在學習數控技術時總感到抽象難懂，需要實物的配合以及動手操作才能較為全面地理解。本實驗室就是為了輔助學生對數控技術的學習，提升學生的操作水平而創立的，具有形象性和可操作性的特點，能夠根據學生的需求而靈活改變，使學生對數控加工過程的理解更加深刻、細致，做到對“數控技術”這門課能學以致用。

2 斯沃數控仿真軟件簡介

斯沃數控加工仿真軟件是南京斯沃軟件技術有限公司開發的集圖像、聲音、操作于一體、專門用于學生進行數控加工操作的仿真軟件。該軟件包含發那科（FANUC）、西門子（SINUMERIK）、三菱（MITSUBISHI）、廣州數控（GSK）、北京凱恩帝（KND）等主流數控操作系統。該軟件的特點如下：（1）能實現加工過程的三維仿真。學生對于走刀路線，最終成型的工件有直觀的認識，如果與預期不符，能很容易找到錯誤的地方。（2）具有反復加工性，學生能在很短時間內掌握各系統數控車床、數控銑床及加工中心的操作。（3）具有局域網功能。教師和學生處于同一個局域網時，教師通過教師機進行網絡教學，并能隨時獲得學生當前操作信息。學生也可以向老師發送協助請求，老師可以遠程協助學生完成課堂學習。

3 數控虛擬仿真實驗室建設實踐

3.1 數控虛擬仿真實驗室的硬件建設

數控虛擬仿真實驗室位于機械樓四樓，設有專門的實驗室并配備有專門的電腦設備，裝載斯沃數控仿真軟件，并設立局域網以方便老師和學生課堂交流。實驗室由一名實驗老師和三名輔導員共同管理，對實驗設備進行日常維護。

3.2 實驗指導手冊的編寫

實驗指導手冊的編寫依據于《數控技術》，實現與課本的配套，同時遵循實用、基礎的原則，旨在提升學生操作數控機床的水平。實驗指導書的編寫改變了以往做實驗給出所有步驟，學生只是走個過程的樣式，它只提供基礎的操作，留給學生在基礎操作上不斷自由發揮的空間，以培養學生的探索求知能力，同時也可加強學生的團隊合作精神。

3.3 實驗老師及輔導員的培訓 （下轉第90頁）（上接第29頁）

現在許多老師都注重于對機床理論的研究，往往對機床的實踐操作感到生疏，因此有必要在正式開課前對老師和輔導員進行培訓。培訓以相關技術人員的講解為主，以閱讀軟件使用說明書和觀看視頻為輔，參加培訓的老師要嚴格按照培訓的要求完成培訓操作，并通過相應的考核。在上課時，要能隨時掌握學生的學習進度，對學生在實訓中遇到的問題要做到心中有數，并及時做好學生實踐的指導工作。

3.4 整理素材

數控技術的理論學習所涉及的知識非常廣泛，例如加工程序的編寫涉及到許多G代碼，學生在學習時只記住了代碼沒有直觀的認識，到了上機操作對代碼的應用也不明確。因此教師要在實驗前準備好加工圖形，以便學生明確目標，可以更好的進行實踐操作。這些加工圖形的選取最好由淺入深，由簡單到復雜，分層次、分水平，不斷引導學生逐步熟悉操作，進而能夠自主進行工藝加工過程。

3.5 過程化的考核

該實驗的進行需要一定的理論知識，因此在上實驗課之前要對學生的理論知識水平有一定的了解，可通過與理論課老師相互結合，更好地了解學生的學習狀態，以便在實驗課中對相應的重點加以強調。在上課過程中不僅要教會學生正確的操作，更要讓學生放心大膽的去嘗試錯誤的操作，只有知道了錯誤的后果，才能對相應的正確操作印象更加深刻。故在最終考核時不只看學生是否完成了操作，而對學生的完成速度、操作的規范性和完成的質量相互結合，最終由教師給出一個公平合理的考核評價。過程化考核的最終成績由學生自我評價、小組評價和教師的考核評價三部分共同組成，力爭客觀、公平、全面的評價學生的學習情況和實踐操作的效果，激發學生的學習熱情，提升學習效果。

4 關于數控加工虛擬仿真實驗室建設的思考

4.1 實踐的擴展應用

關于該實驗室的實踐應用方面，不僅可用于本科生的實踐教學，也可以擴展應用，現在正在進行的擴展應用有以下兩項：（1）本科生關于數控機床的課程重在對數控機床系統的認識，因此相對應的實驗安排以實踐操作為主，致力于培養學生對整個數控加工過程的理解。但是對于研究生而言，重在對數控系統的研究和開發，實驗室也可擴展應用，設立相應的實驗項目幫助研究生加深對數控系統的理解。（2）對于多年從事數控機床原理研究的老師而言，他們可能對數控機床的操作已有些生疏，可以專門設立針對這些老師的課程，讓他們盡快熟悉數控機床的操作。

4.2 下一步進行的工作

該課程采用數控虛擬仿真加工軟件盡管可以全程模擬加工過程，但終究與實體的機床有一定的差距，例如工件裝夾過程由軟件自動完成，學生并沒有親手操作，對其中的要點并不明確，很可能忽略裝夾在整個加工過程中的重要性。因此老師在進行培訓的過程中還需要老師對其中的差別有深刻的了解，可以鼓勵年輕的教師通過寒暑假到企業掛職鍛煉的方式，與工人師傅一起從事生產活動，了解企業的實際需求，掌握相應的工藝流程，以實際需要為目標不斷調整數控仿真實驗指導書的編寫，給予學生更好的實踐體驗。進一步完善實驗室管理條例，規范運行機制。一個良好實驗室的建成不僅需要優秀的實驗項目，也需要規范的實驗管理條例。要學生樹立愛惜實驗設備，文明操作規程的思想，發揮作為實驗室一分子的覺悟，共同建設好實驗室這個大家庭。

5 結束語

數控加工虛擬仿真實驗室是順應時代潮流對大學生的要求，以提高學生對數控機床的實踐操作能力為目標而建立起來的，并與數控加工的理論課程相互補充，讓學生對數控加工的過程有一個清楚全面的認識，實現了“教、學、做”一體化教學。該實驗室的建立是一個與時俱進的過程，可根據實際需要不斷進行調整，對學生實踐能力的培養必將起到更大的作用。

參考文獻

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