數控仿真軟件在教學中的應用

馬勇俠

摘要：數控仿真系統就是學生通過在電腦上利用軟件進行編程和建模，將加工過程用二維圖形或三維圖形以動態形式演示出來的軟件，使在傳統數控教學中，需要在數控實驗室或實習工廠才能完成的大部分教學演示功能在計算機虛擬軟件環境中就能實現，使數控教學模式變得更加靈活、方便。

關鍵詞：數控仿真系統；數控教學；實訓

隨著計算機技術、自動化及智能技術在制造業中的廣泛應用，數控技術的發展成為制造工業現代化的重要基礎，在新技術急劇發展，大規模數控人才的需求下，我們學校也積極響應開辦數控技術專業，用以培養更多的數控人才。與此同時，伴隨而來的是數控設備昂貴與資金短缺的矛盾日益凸顯。昂貴的數控設備費用和學校短缺的資金制約了各個學校數控人才的培養，數控加工仿真軟件的出現緩解了這個矛盾。

一、數控仿真系統介紹

數控仿真系統就是學生通過在電腦上利用軟件進行編程和建模，將加工過程用二維圖形或三維圖形以動態形式演示出來的軟件，使在傳統數控教學中，需要在數控實驗室或實習工廠才能完成的大部分教學演示功能在計算機虛擬軟件環境中就能實現，使數控教學模式變得更加靈活、方便。全面的仿真數控加工的過程，包括機床設定、定義毛坯、刀具準備、G代碼處理、面板操作等，操作的安全性很高，不會因為學生的錯誤操作而造成人身傷害，更不會損壞機床；不需要原材料，投入資金少，占地小，不會造成資源的浪費；利用網絡可以搭建交流平臺，為師生提供良好的交互空間等。有虛擬現實型的，能夠虛擬仿真出類似于真實三維數控加工環境。這類軟件有上海宇龍的數控加工仿真系統，南京斯沃數控仿真軟件（SSCNC），北京斐克科技有限公司的VNUC系統等等。

二、數控仿真軟件在教學中的作用

與傳統的教學模式相比，仿真教學對教學效果的提高起到了積極的影響，主要體現在以下幾個方面。

1、彌補設備不足，節約教學成本。利用數控仿真軟件可以彌補數控設備不足，充分利用現有資源，為學校節約大量的教學經費和設備投資費用數控的機床的種類繁多，價格昂貴。如果學生實訓以數控機床來完成的話，投入大，成本高。數控機床教學與實習不比鉗工或電工實習 ，他的設備投入量是很大的，如果要使每個學生有充足的實習時間，可能要投入上百萬甚至上千萬， 這對一般的職業院校財力顯然是難以承受的。仿真軟件的使用，不僅可以解決設備不足的問題，還增加了學生的實訓時間和動手機會，從而減少在數控設備上的資金投入，提高了學生對數控機床和加工的熟練程度，同時也減少了工件材料和能源的消耗，節約了教學成本。

2、利用數控仿真軟件能有效的結合理論學習，實現同步教學。和其它專業課一樣，數控課程也是非常抽象的學科，它注重的是實踐性。學生很多，加上職業學校的學生基礎素質較差，并且好動，教師只有一個，在機床上授課是不太可能。更何況初學時學生對數控機床的操作和編程指令不熟悉，在實際機床操作時，難免會出現誤操作甚至會有事故。比如對刀過程，其實是很容易的事情，但如果用傳統的教學方法，僅在課堂上紙上談兵，大多數學生將難以理解，但如果利用仿真軟件一邊演示一邊教學，通過車刀對工件的仿真切削，學生就很容易理解。數控仿真軟件以其和實際機床相同的用戶界面和可操作性，很大程度上激發了學生的學習積極性。采用數控仿真軟件，可以有效的檢驗學生所編制的程序和選擇的加工路線是否得到優化；裝夾和定位方式以及工藝安排是否合理；選擇的刀具和刀具補償是否正確。同時，還可以通過測量，對所加工的工件進行尺寸測量等。

3、驗證程序編制的正確性，減少實際操作中出錯的機會。在實際機床操作時，程序的校驗都是通過圖形模擬功能來完成校驗，這樣機床的占用時間較長，圖形模擬也只能看到零件大概輪廓，對程序中的一些錯誤診斷不出。學生可以在實際操作機床前，利用數控仿真系統輸入程序，觀察零件的加工過程，檢查程序編制是否正確。從而較快的提高訓練成績，激發學習的信心，一定程度上培養刻苦鉆研和創新精神，形成好學氛圍。

4、拓寬學生的知識面。學校購買的機床大多數是FANUC系統，也有少數學校購買的是華中系統，但企業使用的西門子系統、廣州數控等系統比較多。為了使學生在畢業后有更多的就業選擇，在進行仿真教學時可以不僅僅練習FANUC系統編程、加工，還應拓展數控系統的學習。利用仿真軟件學習其他企業常用的數控系統的編程和操作，使學生了解并掌握不同系統、不同數控機床編程與操作方法。提高學生對不同系統、不同操作面板的編程與操作的適應能力，拓展學生知識面。

5、提高理論教學效果，調動學生的學習積極性。如果將數控仿真軟件引入理論教學，可以在課堂上將學生編寫的程序逼真地演示出來，可以及時發現程序中存在的問題，對指令的理解更加容易，學生可以在教室中看到和實際加工基本相同的加工過程，學生更容易理解數控加工操作及加工過程。這不但有利于激發學生學習興趣，提高數控理論教學效果，更有助于學生編程能力的提高，也為以后的實際操作奠定了堅實的基礎。 事實證明，數控仿真教學是一種節約成本，安全有效的教學模式和教學途徑與此同時，而數控仿真系統以它靈活、安全、易實施的優點應用于現代數控技術教學中。

總之，隨著仿真軟件的較快發展，有的與實際加工已相差很小，具有較高的仿真模擬效果。但是兩者之間始終還有差距存在，采用數控仿真軟件進行模擬加工時，學生也無法切身體驗到在實際加工中安全生產的重要性。二者不能混為一談相互替代，只有在教學中科學、合理、有效的利用仿真軟件才能為教學服務。并在教學過程中積極思考其在應用中產生的問題，主動應對措施，并將仿真訓練與實踐操作訓練有機結合，就一定能發揮仿真教學的最佳效果，收到了事半功倍的效果。

參考文獻：

[1]王貴明主編 《數控實用技術》 北京 機械工業出版社，2001

[2]《數控系統及仿真技術》，畢俊喜，機械工業出版社，2013.6.1.