淺談仿真加工軟件在數控教學中的作用

鄧菁

【摘要】隨著數控技術在現代加工中的廣泛應用，我國各大中高職學校擴展或增設了數控專業。但資金投入，數控設備、機床數量、師資條件等，遠遠不能滿足學生參與學習實踐的需求，因此，數控仿真加工軟件在教學中的應用尤為重要。本文結合湖北工程職業學院的實際情況，介紹了數控仿真加工軟件在數控教學中的作用。

【關鍵詞】數控；仿真軟件；職業教育

數控仿真系統是虛擬現實的仿真軟件，是一種富有價值的教學輔助工具，它可以實現對數控車、數控銑和數控加工中心零件加工全過程的仿真，其中包括毛坯定義、夾具刀具定義與選用，零件基準測量和對刀步驟的操作，數控程序輸入、編輯和調試，擁有華中數控系統、廣州數控系統、FANUC數控系統、SIEMENS數控系統等多種系統，具有多零件、多機床、多系統的仿真加工模擬功能，目前已被廣泛應用到各大院校的數控教學和機械制造企業中。湖北工程職業學院現采用的數控仿真系統是上海宇龍仿真系統。

一、數控教學的現狀

數控技術專業一直是湖北工程職業學院建設的重點專業，把培養數控機床編程與操作的高等技能型人才作為主要培養目標。數控機床編程與加工實訓是學院數控技術專業的重要的理論和實踐教學環節。

1、教學設備

學院在數控技術教學設備方面投入了大量資金，于2007年建成了國家數控基地。目前有數控車床、數控銑床、加工中心、數控線切割、數控電火花、數控加工仿真實驗室等主要教學設備，并配置了廣州數控、華中數控系統。但是，學院現有的數控設備數量相對于每學期參加實習的學生仍不能滿足實訓教學的需要，也難以保證實訓教學的效果，這已經成為教學過程中的一個難題。由于數控設備的成本較高，如果數控機床的實訓教學完全安排在數控機床上進行，那么即便再加大投入、擴建實習場地，也很難在規定時間內完成教學目標。

2、教學師資

學院非常重視數控教學師資力量的引進和培養。由于數控專業人才培養的特殊性，要求教師首先能做到集理論知識和實踐技能于一身。全面提高教師的專業水平和實踐能力，積極培養“雙師型”教師。但由于學生數量眾多，實訓壓力大，目前學院在數控實訓師資的配備上還應加強。

3、教學方式

數控機床編程與操作是作為專業技能課在大二開設的。絕大多數學生之前都沒接觸過數控機床，很難掌握數控機床的組成結構和工作原理，以及數控編程、數控加工工藝等專業基礎知識。由于各種原因，理論老師不從事實訓教學，學生學習完編程后長時間沒接觸數控設備，數控實習也獨立展開，理論和實踐脫節，導致實訓和教學不能有效的結合起來。

由于以上幾方面原因，實訓中心引進數控仿真加工系統，有效的減輕了教學方式不合理，師資、設備不足帶來的影響。

二、數控仿真加工軟件的作用

1、培養學生的學習興趣

數控專業涉及的編程與加工的知識，具有很強的理論性和實踐性，課程內容也比較抽象，不易理解。由于我校的大多數學生的起點較低，接受能力不強，學生在學習理論知識時容易產生倦怠感，教師與學生面對面教學的傳統方法已經很難達到良好的教學效果。教師通過局域網教學演示的形式，可以讓學生在電腦屏幕上清楚看到演示的教學內容，并讓學生在電腦上進行同步模仿操作。通過數控仿真系統，教師還能時時關注學生的操作情況，方便及時發現學生操作的錯誤，對學生進行針對性的指導。這種交互性的理論教學方式提高了師生的互動性和學生的動手操作能力，有助于培養學生的學習興趣。

2、彌補設備及師資不足

建立數控仿真實驗室，可同時滿足1—2個班學生進行仿真實訓。利用仿真軟件，每個學生操作一臺電腦，可以有充足的時間來模擬和實際機床幾乎一樣的數控加工。在機床上實訓時，一個教師僅僅能夠照顧到2—3臺機床上的學生，而且同樣的問題可能需重復多次講解，老師工作量大，效率不高，學生學習的效果也不好。而在仿真實驗室中，一個教師可以同時指導50名學生進行仿真練習。通過多媒體演示，教師可以與學生同步操作仿真軟件，出現問題也可及時解決。

3、輔助數控編程教學

學生編寫數控程序代碼后，把程序代碼輸入到仿真軟件里并對好刀，數控仿真系統就會根據程序進行仿真加工，并驗證程序的正確性，幫助學生找出編程程序的錯誤，并提示學生調試編程代碼，實現正確的仿真加工。學生還可以通過數控仿真系統，全方位地旋轉觀察，了解仿真加工的進展，讓學生在一定程度上加深對數控編程相關知識的了解，不僅能提高學生學習的效率，也減輕教師在數控編程教學方面的負擔。

4、增強學生對參數的認識

為了提高數控機床的使用率，保障學生在實際操作中的安全，在數控教學中，數控加工的參數主要由教師操作確定，學生在實訓中幾乎不懂得如何確定參數，對參數的合理性認識有待加強。數控仿真系統可以模擬真實的數控加工參數，學生可以通過數控仿真系統了解主軸轉速、進退刀量、進給速率及倍率等多種切削參數，進而領會不同參數對數控加工質量的影響，學會優化和調整切削參數，提高數控加工參數的認識。

5、提高機床操作的安全性

學生在課堂上進行了編程和機床操作知識的學習后，如果直接上機操作，對學生自身安全或機床安全來講，危險性都會比較高。因為學生對機床操作方法和性能不熟悉，而且初學編程時程序不合理或錯誤率高；在剛剛接觸機床時也會緊張，錯誤的操作可能性也大。而在數控仿真軟件上，學生可以放心大膽地操作仿真機床，不存在真實機床上刀具與工件的碰撞、工作臺超程等危險操作。通過仿真，讓學生能夠充分熟悉數控機床操作面板、掌握數控機床基本的操作、驗證數控程序是否正確。從數控仿真加工中學生可以盡可能把將來在數控機床操作中的錯誤表現出來，并學習到相應的解決方法。這樣到了實際機床上可以大大降低數控實訓的危險性，保護學生自身安全，也保護機床設備安全。

三、總結

數控仿真加工系統能有效地促進職業院校的數控教學，幫助其解決設備不足，師資不足等不能滿足學生實訓要求的難題。利用好數控仿真系統，把理論教學、數控仿真系統訓練和實訓操作緊密地結合在一起，加強學生數控技能的培養，實現數控仿真系統在數控教學中的巨大作用。

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