數控仿真軟件在教學中的應用研究

丁杰+劉踐豐

（北京石油化工學院，北京 102617）

摘要：本文通過對數控仿真軟件在實踐教學過程的應用，分析了仿真軟件對教學的影響。數控仿真軟件能夠突破傳統的教學方法，對提高教學效果有著深遠意義。在數控教學的過程中采用模擬仿真軟件能有效的解決教育資源稀缺、資金不足、學生鍛煉機會少等突出問題，是理論與實踐相結合的有效方式，這有利于引導學生更加容易理解理論知識，幫助學生有效掌握數控知識。但是，仿真軟件也有其局限性，它不能完全取代實際加工。只有合理利用仿真軟件，在實踐教學中有機結合，才能有效地發揮其作用，并收到理想的教學效果。

關鍵詞：數控；仿真；教學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）13-0264-02

在數控實習教學中適當應用軟件仿真，合理地選用數控仿真軟件，有利于提高數控教學效果。在實踐中掌握仿真軟件所適用于的對象和范圍，可以有效地幫助教師組織教學內容，改善教學效果，減少機床負擔。通過多年的教學積累，數控仿真軟件可以在教學實踐中起到輔助的作用，既能緩解教學實踐資金短缺的矛盾，又可以使理論與實踐完美結合，激發學生主觀能動性，增加學生的實踐動手能力，提高熟練程度。數控仿真軟件的應用對教學方式來說是一種改革，它降低了教學成本，改變了傳統的教學方式，使抽象問題更加形象化。

數控仿真軟件的應用推動了傳統教學模式的發展，使原來以課題理論教學為主的模式得到改變，原來涉及機床實際操作時，學生只能靠空間想象，教師講解也多是紙上談兵，所以學生很難理解數控知識，教學效果不甚理想。此外，由于實訓場地環境差、學生數量多、數控機床的數量有限，很難保證學生實際操作的獨立練習時間，并且學生作為初學者，很容易因為操作不當導致設備損壞，在真實機床上的操作存在一定的危險性，甚至造成人身傷害等重大事故。

一、數控仿真軟件應用于教學的優點

1.解決設備不足問題，節約成本、降低損耗。由于數控機床價格比較貴，類型繁多，如果學生的實踐操作完全依賴于機床上的實際練習，那么就需要投入大量的資金，并且練習消耗的零件成本也很大。而采用數控仿真軟件后，可以將大部分練習過程固定在機房完成，這樣學生既增加了練習時間，能夠提高數控機床加工過程的熟練程度，又能降低成本投入，甚至原材的使用率幾乎為零，不會造成廢品和次品，這樣就減少了零件材料和能源的損耗，降低了教學成本。另外，軟件安裝容易，操作簡單，所占空間只是機房，占地面積小，維護費用較低。如此既解決了學生多、數控設備少、學生工位不夠的矛盾，又能夠達到事半功倍的效果。

2.安全性高，易于學習。采用數控仿真軟件后，所有的實操練習都可以在虛擬的環境中完成，沒有安全隱患，也不會因為學生的誤操作對機床造成損壞和人身危險，并且仿真系統有程序自檢功能，可以對學生編寫的程序首先進行糾錯，這有利于學生掌握知識，也可以降低老師的工作強度。學生作為初學者，對機床并不能熟練掌握，如果直接在數控機床上操作，很可能會出現撞壞車刀、損壞工件的情況，這對機床損耗和材料都造成了浪費。

3.提高直觀性，增強教學效果、方便教師授課。可以應用數控仿真軟件的網絡功能，提供交互空間，構建師生交流的平臺，使教師能夠在每個學生的屏幕上進行教學內容演示，方便互動教學，同時教師也可以對學生的學習情況進行實時跟蹤指導。學生通過仿真軟件對其所編寫的程序進行加工驗證，能夠更好的理解數控技術，并提高學生的學習興趣和編程能力。數控仿真軟件是一種既經濟實用、功能多樣、可模擬多種數控機床和不同的數控系統，又安全可靠的教學輔助工具。

4.便于驗證程序編制的正確性，減少實際操作出錯的機會。

通過數控仿真系統，學生在數控機床實際操作之前，可以先將程序導入仿真軟件進行檢測，仿真軟件會模擬程序的實際加工過程，學生可以放大觀察零件，通過走刀路徑分析程序是否存在問題。仿真結束后，再將程序通過數據傳輸系統導入機床中，既可以節省時間，又可以提高學生實際操作中的安全性。可以說，仿真系統的操作面板、零件加工的走刀過程與實際加工基本完全一樣。學生可從多個角度觀察到數控機床里面的加工過程，使得零件如何從毛坯加工到成品的過程更加直觀形象，學生能夠更好的理解數控機床加工，操作者也可先直觀地看到自己的加工工藝和加工方法是否存在問題，再在數控機床上加工，如此能大大降低出錯機率。

二、數控仿真軟件在教學中存在的問題及解決辦法

1.忽視實訓操作，只注重仿真。數控仿真融入到教學實踐中，改變了傳統的教學模式，更加有利于學生和老師之間的互動交流，有利于學生對數控加工過程的掌握。但是仿真軟件還是具有一定的局限性，它不可能把各種可能性都完全設想到，和實際加工的過程還是有些區別，不能完全替代學生實際操作感受和經驗積累。如果全部依賴數控仿真軟件來完成編程訓練，學生只會紙上談兵，并未掌握實際操作和編程技能，也達不到預期的學習效果，還是應該采取一些切實可行的方法。數控加工仿真軟件并非真實加工過程，它不能也不可能完全代替實際的訓練教學，尤其是技能訓練。學生往往容易忽視數控刀具的選用、零件的裝夾方法、切削用量的選擇，而這些重要的注意事項在實際操作中常常影響實際零件的加工質量，產生撞刀、降低生產效率等問題，由于是虛擬的操作，學生就會忽略這些因素，而在實際操作中造成損失和傷害。

2.過分依賴編程軟件，手工編程能力差。數控機床教學的重點也是難點是零件編程，如果程序無法編寫，更談不上操作。傳統的教學方法是教師不斷通過典型零件作為例題，分析加工工藝，老師講解各種代碼的含義，同學通過自己的理解，用代碼編寫出零件的加工程序。而現在是老師教會學生如何使用仿真軟件，然后自動生成加工程序，學生掌握的只是代碼的生成過程，對代碼的含義并不能夠理解，通過數控仿真模擬，程序基本上都是正確的，學生也不用費心費力的去自己編寫。而采用手工編程就連最簡單的零件代碼也要學習很長時間，而且在生產企業中，有些企業根本沒有編程仿真軟件，過分依賴自動編程會造成在企業的工作難以運行。所以，全面掌握數控仿真軟件需要有機結合自動編程和手工編程的靈活應用，也需要長期訓練和積累經驗。

三、結語

數控仿真軟件的使用可以熟悉機床加工的各種方法，使學生掌握數控理論的同時提升學習興趣，使得課堂教學變得更加生動，教學效果明顯，減輕了教師的勞動強度，降低了工件材料消耗，節約了實踐環節的培訓成本，提高了學生的機床操作能力。數控仿真軟件將數控編程和實踐操作有機結合在一起，通過做中學、學中做，使學生把學到的知識靈活地應用到真正的實踐中去，降低了學校因為資源短缺而產生的影響，提升了數控人才培訓效率。數控仿真軟件存在優點也有缺點，教師應靈活掌握運用，在模擬仿真過程中，可以設計出實際工作中可能發生的多種變化，使其更好地發揮在實踐教學中，例如正確處理事故、故障、生產中出現的突發情況等，來提高學生發現問題和解決問題的實踐能力，全面訓練學生的崗位技能。但是兩者之間還是存在一定的差距，不能相互替代，這就需要積極思考應用中可能存在的問題，將數控仿真軟件與學生的實踐訓練有機結合，采取積極主動的應對措施，就一定能收到理想的教學效果。

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教改項目：北京石油化工學院一般教改項目，項目編號：YB20161102

作者簡介：丁杰（1979-），女，遼寧沈陽人，研究生，碩士，實驗師/工程師，就職于北京石油化工學院工程師學院，研究方向：機械設計與制造。