數控教學中引入數控加工仿真系統的作用

林俊耀

【摘 要】當前學生在進行數控機床實訓時容易出現事故、機床損耗嚴重、實訓環節資金投入較大等，需使用數控加工仿真系統軟件來完成一些操作任務。筆者首先分析數控實習教學中存在的一些問題，然后論述數控加工仿真系統軟件的作用以及功能，以期進一步提升數控教學的質量和水平，為社會輸送更多高質量的應用型人才。

【關鍵詞】數控教學 數控加工 仿真系統

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2016）03-0032-02

進入21世紀后，科學技術有了很大的發展，各行各業中廣泛使用數控技術。市場上最緊缺的人才包括數控人才，怎樣培養出符合社會需求的數控技能人才是從事數控教學的工作者深入研究和探討的重要問題。

一 數控實習（實驗）教學中存在的問題

第一，社會上出現了一種新的機電一體化設備——數控機床，但和普通機床相比價格較高。如果運用數控機床開展相關的數控實訓，需要較高的費用。

第二，由于科技發展速度不斷加快，數控機床樣式繁多，更新換代較快，一般院校很難配備所有的系統，會出現學生工作后操控的設備和在學校所學不一樣的情況，要是不能盡快適應，將會對自己的工作造成一定的影響。

第三，數控機床自動運行性較好，學生剛開始學習的時候，由于不熟悉編程或者操作失誤會損壞機床或者刀具，嚴重的會威脅到人身安全。為了切實解決上述問題，筆者建議使用數控加工仿真系統代替數控機床實際操作。

二 數控加工仿真系統的產生

進入信息時代，虛擬現實理論和技術獲得很大的突破，出現了一種計算機仿真培訓系統，可以對實際設備的加工環境以及工作的實際狀態進行準確的模擬。在學習的過程中使用計算機仿真培訓系統，不僅會讓學習者的素質得到有效的提升，同時比較安全，花費的費用相對較少。國內很多學校在教學中已經引進計算機仿真系統，在培養數控操作人才中也得到了廣泛的應用。簡而言之，就是借助計算機技術以及其他專門的硬件、軟件，模擬真實的場景，在這個仿真的場景下參與者通過交互體驗會產生一種真實的感覺，對操作者實際工作能力的培養很有利。

三 數控加工仿真系統的應用方法

1.數控加工仿真系統應用的過程

第一，數控加工仿真系統的選用。當前市場上的數控仿真系統軟件有很多種，如北京斐克公司VNUC數控仿真軟件、南京宇航數控仿真軟件等等。通過多方面的比較，筆者認為北京斐克公司VNUC數控仿真軟件具有較好的性能，其在教學輔助中具有較高的價值。該仿真軟件可以仿真數控車床、數控銑床和數控加工中心加工零件的全過程。其中主要有定義毛坯、刀具準備、基準測量等多項功能，內存的數控系統也比較多，涵蓋FANUC、SIEMENS等多種系統，具有仿真多種機床、多種系統的能力。

第二，定義毛坯及選擇刀具。在數控仿真軟件的輔助下，和數控機床以及相關工藝知識有效地結合在一起，選擇符合學校情況的系統類型以及機床型號；以加工零件的形狀對工件毛坯的材料和大小進行定義，選擇合適的工件裝夾形式，在刀具庫中選擇合適的刀具。

第三，手工編程及零件加工。零件的尺寸、過程、參數、刀具的位置等是數控機床加工所需的信息，這些信息在編碼的操控下執行一系列命令。數控編程對學生的思維以及專業技術要求較高。學生編制的程序通過教師的審批確認是否正確。這種教學方式需要教師逐個查閱學生編寫的程序，內容比較煩瑣，實際上很多在數控機床上無法通過的程序錯誤教師難以檢查出來。在數控仿真軟件中可以很好地解決該難題，在編輯方式下的程序界面上輸入數控代碼，然后以實際數控機床操作回到參考點，對刀——設定刀具補償。自動運行編寫程序，加工的全過程均可以觀看，自主判斷程序的正確性。讓學生對知識更容易掌握，凸顯仿真軟件在教學中的優點。

2.恰當運用數控加工仿真系統，充分發揮其在實習教學中的作用

在實習教學中可以使用數控加工仿真系統進行數控編程和操作。教師在實習教學中要重視使用數控仿真系統的方法，在數控教學中初期的感性訓練、訓練基本程序以及指令代碼的編寫可以在數控教學仿真軟件中完成，而并不是采用仿真軟件進行全過程的教學活動。在數控課程中可以使用數控加工仿真系統，作為輔助訓練學生實際操作的工具。教師要重視在教學過程中使用數控加工仿真系統的方法，明確在教學過程中數控加工仿真系統的位置，在教學的過程中不能輕視教師的引導作用而過分依賴數控加工仿真系統，也不能不重視學生在教學中的感受，教師在教學的過程中需要有辨別并科學地使用數控加工仿真系統，以便于提升數控教學的質量和水平。同時也應該重視學生的實際加工能力，不僅要充分運用仿真軟件，還要有效地提升學生的操作能力和水平，保證數控教學科學、客觀地開展并具有較強的實效性。

3.科學安排教學內容，循序漸進地掌握數控編程與操作

進行實習的時候，筆者建議把教學內容劃分為三個模塊。第一個模塊為基礎，主要對FANUC數控系統的編程方法和操作技巧進行詳細的介紹和講解。該部分雖然比較基礎，卻是教學的重點，學生必須熟練掌握，并活學活用。第二個模塊為提高，對SIEMENS數控系統的編程與操作進行細致的講解，讓學生在不同的數控系統下均具有較強的應用能力。第三個模塊為拓展，主要對華中數控系統的編程與操作方法進行講解，拓展學生的知識面。這三個模塊相互促進、相互影響，讓學生的動手能力得到有效的提升，滿足社會對綜合性人才的需求。

4.活用教學方法

和本科學生相比，高職學生學習基礎較差，教師教學很困難，如果還使用傳統的教學方式，不僅難以引起學生的興趣，而且教學質量也難以提升。應使用先進的教學方法、手段來激發學生的學習興趣。一般而言，從事數控教學的教師教學水平較高，具有較強的數控能力，可以熟練使用多種教學方式。教師在教學的過程中應以學生為主體，教學中促進學生手腦并用，改變學生的學習觀念，讓其由“要我學習”變為“我要學習”。

5.正確進行教學評價

教學評價主要包括學生的自我評價、學生間的相互評價以及教師評價。在計算機上使用數控加工仿真系統進行課程的學習，筆者建議以教師評價為主，及時登記每次的練習成績。評價方式多種多樣，可以是課堂測試也可以是口頭評價，試題測試又分為兩部分：課題測試、期末測試。教師口頭評價學生的時候應注意選擇激勵的語言以及措辭，對表現不好的學生不宜直接批評，應該使用激勵的語言，對做得好的部分加以鼓勵，不好的地方委婉地表述，并給出具體的改進措施。在課堂上進行測試應該具有一定的目的性，題目不應該過難，通過課堂測試教師了解到學生學習中的不足并且提高學生的學習熱情和意識。教學評價的本質是促進學生學習，教師應該掌握科學的評價方法，多用鼓勵性的評價方式，不斷提升學生學習的興趣和積極性。

6.數控加工仿真系統的應用優點

使用教學仿真軟件沒有安全上的顧慮。讓學生在仿真系統上進行技能訓練，訓練的費用能極大地降低，如果按照50臺計算機和50套仿真訓練系統來計算，花費的資金僅僅能購買一臺價值30多萬元的數控機床，卻可以解決50～200位處于初學階段學生的技能訓練問題，學生可以輕松地初始化實習進程，保存未訓練完成的項目，在反復的訓練中可以有效地提升自身的操作能力，提升教學效果的同時，實習成本也得以有效的降低。

和實際加工相比，機床操作面板的使用與零件的加工幾乎一模一樣，數控機床加工過程中學生可以從任意角度進行觀察，直接觀察毛坯——成品的過程，形象的畫面可以很好地激發學生學習的積極性和動力，對學生學習和掌握知識極為有利，在課堂上隨機檢查編程與操作的作業，每次都有合理的結果，可以培養學生濃厚的學習興趣。

四 結束語

在教學中使用數控加工仿真軟件，對學生綜合職業素質的全面提升具有很好的促進作用，不僅使學生獨立思考以及創新的意識得到培養，更讓學生勇于鍛煉。作為數控教師，在教學的過程中應該摒棄傳統的教育教學理念，充分領悟新課改精神，踐行素質教育理念，在思考中產生問題，在思考中解決問題，采用積極的措施，很好地使用仿真軟件，有效地提升數控教育教學質量。

參考文獻

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〔責任編輯：龐遠燕、汪二款〕