《數控車床》仿真軟件實驗的教學探索

黃文軍

【摘 要】數控機床以高效率、高精度、高的自動化在機械加工中廣泛使用。《數控車床》作為一門以實踐為核心，理論與實踐相結合的專業課，運用數控仿真軟件，針對本校《數控車床》實訓課程教學特點以及存在的問題，通過機電一體化的教學改革，實現“一人一機”教學模式，取得了明顯的教學成果。

【關鍵詞】數控；教改；仿真

0 前言

數控技術也叫計算機數控技術（Computerized Numerical Control 簡稱：CNC），它是用計算機按事先存貯的控制程序來實現對機械零件自動化。隨著我國經濟、科學技術的發展，以及《中國制造2025》和工業4.0標準的制定，我國機械制造業正逐步由加工組裝基地向加工自動化蛻變。數控加工技術以及高效、可靠、高速、高精度以及自動化等特點，備受制造業企業的親睞[1]。

《數控車床》是本科院校機械類專業的一門專業必修實訓課程，它把理論知識與實踐應用相結合，涉及到金屬工藝學、機械制造、機械制圖、AutoCAD等多學科專業知識，以培養學生動手能力為目標，致力于培養滿足市場需求的數控應用型、技能型人才[2]。

本文結合機械類專業學生《數控車床》實訓課程教學經驗以及企業用人的實際情況，對《數控車床》實訓教學經驗進行分析和探討，總結了《數控車床》實訓課程的特點，提出了相應措施和解決方案，從而使學生能夠扎實掌握數控車床操作技能，滿足企業生產實際需求。

1 數控加工課程的體系定位

當前，我國本科院校機械類專業的基本培養目標是面向科學技術發展及社會主義現代化建設需要，培養具備信息技術、自動化技術方面的基礎理論、應用方法與專業技能，在設計制造行業的生產和研究一線從事機電產品設計制造、機電系統研究開發、技術運用與改造、運行管理和經營銷售的高級工程研究型及工程應用型人才。這就要求機械類專業的畢業生不但具有有較高文化素養、創新意識以及職業道德，而且具有全面的專業知識、扎實的基本功與實踐操作能力。《數控車床》實訓教學大綱要求學生能熟練掌握數控加工編程與數控加工工藝，熟練操作設備。企業要求數控專業人才更應具備零件與圖紙的辨識與設計能力，能書寫復雜的各類復雜的數控加工文件。同時，應具有較強的實踐操作能力，會合理利用新型刀、夾具、量具并結合CAD/CAM技術進行一般零件的制造，能獨自操作機床，掌握數控機床的維修與養護。另外，作為現代化人才，應實時跟進數控加工技術發展，終身學習以適應職業發展的要求。

2 數控仿真軟件的概括

計算機數控仿真是應用計算機技術對數控加工操作過程進行模擬仿真的一門新技術。該技術面向實際生產過程的機床仿真操作，加工過程三維動態的逼真再現，能使每一個學生，對數控加工建立感性認識，可以反復動手進行數控加工操作，有效解決了因數控設備昂貴和有一定危險性，很難做到每位學生“一人一機”的問題，在培養全面熟練掌握數控加工技術的實用型技能人才方面發揮不可替代作用。當前國內較為流行的仿真軟件有北京斐克VNUC、南京宇航Yhcnc、上海宇龍等數控加工仿真軟件。這些軟件一般都具有數控加工過程的三維顯示和模擬真實機床的仿真操作[3]。

3 當前數控加工課程的現狀

《數控車床》實訓課程以數控車床為研究對象，內容包括數控技術的理論基礎、實踐操作等方面。《數控車床》集多學科技術于一身，包括機、電、液、控制、自動化等多個領域，在機械制造、自動控制、微電子技術以及計算機等方面應用非常廣泛。

3.1 課程實踐性強

《數控車床》實訓課程與生產實際緊密聯系，以培養學生的動手操作能力為主要目標，學生首先要系統、全面地掌握相關理論知識，然后經過實際動手訓練，才能具備一定的實踐操作能力。在教學過程中，實訓指導教師要不斷對教學理論、教學方法進行研究，不斷改進和優化教學中存在的問題，實訓才能取理想的效果

3.2 數控車床數量不足

隨著國內經濟的高速發展，學習先進制造設備的學生越來越多，本校現有數控車床4臺，然而購買一臺數控車床設備要花幾萬、十幾萬、甚至幾十萬，現有儀器設備無法同時保證《數控車床》實訓課程的正常秩序。

3.3 危險性大

《數控車床》實訓課程對于沒有受過專業技能培訓的初學者來說，從理論學習到實際操作，學生要經歷從心理到肢體的適應階段，無形當中在學生的心理壓力。另外，由于車床結構及操作的復雜性給學生熟練操作數控機床增加了難度，加之機床高速旋轉零件多等因素，有很大的危險性。

4 運用數控仿真軟件的教學成果

4.1 降低設備成本，實現“一人一機”教學模式。

數控仿真軟件是一種以計算機為中心的模擬數控機床操作的軟件。隨著計算機的普及，價格也越來越便宜，一臺數控車床價格可以購買多臺計算機，有效的降低了設備成本。數控仿真軟件是屬于一次性投入的教學設備，沒有類似于數控機床設備的后期維修、保養等費用，有效的減少了學校教育成本的后期投入。在傳統的數控教學方式中由于數控設備有限，通常是一臺數控機床由幾名學生一起操作。這種教學方式不利于學生對知識的理解及掌握。采用數控仿真軟件教學后，每一位學生操作一臺計算機，有助于學生獨立的思考問題、解決問題，提高了學生動手、動腦的能力。

4.2 降低耗材損耗，有效“節能減排”

《數控車床》是一門實踐操作性強的實訓課，要求學生有較強的實踐動手能力，因此學生在學習的過程中必然消耗大量的實驗耗材。剛開始學習，由于學生對知識掌握不牢靠、經驗不足等原因，增加了消耗實踐耗材量，更有可能出現撞刀，對機床也造成了一定的損壞，并且相應的也增加了老師的工作量和學生的學習時間。采用數控仿真軟件教學后，學生可以利用軟件進行編程、對刀、模擬、仿真等操作。在實習操作前預先進行模擬操作，有效的減小錯誤、防止失誤，減少實踐耗材的消耗，同時也增加了學生學習的自信心。

5 總結

數控仿真軟件學習是依靠計算機普及發展而誕生的新思路，是理論與實踐相結合的一種教學模式，是對傳統教學模式的改革。教師在教學過程中，應當注意切勿脫離實際教學，學生在學習的過程中應當注重實踐。將數控仿真軟件融入到數控教學中，降低教學成本，提高了辦學質量，適應了新時代的發展，增強學校的綜合競爭力。

【參考文獻】

[1]盛雪華，張玲，盛君.《數控加工編程》課程知識結構分析[J].職業教育研究，2012（7）：85-86.

[2]張紅英.數控仿真系統在數控機床教學實踐中的應用[J].交通職業教育，2006.

[3]蒲志新，熊永超，李霞，李贏.數控實驗教學仿真軟件的開發[J].制造業自動化，2003（03）.

[責任編輯：王楠]