数控教学中数控仿真软件的应用

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摘要：随着国家对制造业的重视，数控技能型人才在制造业中的作用越来越突显，数控技术课程是培养数控技能型人才的核心课程。数控理论知识内容抽象，数据机床操作实践性强，初学者不易上手，而数控仿真软件能有机地把数控理论知识和实践操作结合起来，提高数控课程教学效果和质量。

关键词：数控仿真软件；数控教学；应用

引言

随着“中国制造2025”战略的提出，我国越来越重视制造业，而数控加工在制造业中占据着重要地位，制造业的快速发展，伴随着数控加工类专业技能人才需求也增大，如何培养同时掌握数控编程理论知识和操作技术的技能型人才，是广大高校需要解决的主要问题。《数控技术》是机械类各专业的一门主要专业基础课，该课程内容知识点较抽象，需要具备较强的科学思维，且数控设备价格昂贵，数量有限。仅通过理论教学后去操作数控机床，学生很难快速入手。而数控加工仿真软件能很好地把理论知识和实践操作两个环节有机地结合起来，既能提高学生的感官认识，还能提升其学习的主动性和积极性，同时也解决了数控设备短缺的问题。

1传统数控教学的优势与弊端

在理论教学课堂上，涉及数控机床组成和操作时，教师很难透彻地讲解其中要点，学生也只能凭借想象来理解，而且数控理论知识点比较抽象，学生也很难掌握。实践操作时，学生必须在真实数控机床上操作，教师需要先带领学生回顾一遍理论知识，才能讲解数控机床操作要领，造成教学资源的浪费。数控机床由于价格昂贵，各大院校数控设备数量有限，很难保证每个学生能有足够的实际操作机床的时间。其次，数控机床操作具有一定的危险性，学生刚学完理论知识直接操作数控机床容易造成误操作，或者编程过程中欠考虑均会导致设备、刀具等的损坏，严重的会造成人身伤害。而数控仿真软件有效地解决了这些问题，理论学习的过程中加入数控仿真操作的练习，既能让学生熟悉数控机床的基本操作，也能让学生在数控机床上加工实物之前通过仿真软件先验证，提高零件加工的成功率。同时也提高了学生对数控课程的学习兴趣，加深了对数控理论知识的理解，提高了学生对不同数控系统、不同数控机床的适应能力。

2数控仿真软件

数控仿真软件是利用计算机技术，将数控机床的操作和加工过程以三维或二维图形形式动态显示出来的软件。传统的数控教学课程中，只能在数控实验室或实习加工厂才能完成数控加工演示教学，而数控仿真软件可以在教室和机房演示数控机床的编程、对刀和加工等过程，使教学形式更加灵活。目前使用较多的数控仿真系统中，有美国CGTech公司的VERICUT、德国凯勒公司的SYMPLUSCNC、日本Sony公司的FREDAM、英国Delcam公司的PowerMILL和法国Delmia公司的VNC等[1]。我国从上世纪90年代也开始发展数控仿真技术，目前较成熟的有南京斯沃、上海宇龙、北京斐克、广州超软等数控加工仿真软件[2]，这些软件都是以计算机为平台，以二维或三维显示的方式模拟数控机床真实的操作和加工过程。数控仿真软件具有以下特点：一套软件系统可以全面模拟多种数控系统的所有机床操作和加工过程，包括机床设定、毛坯定义、刀具准备、尺寸测量、代码输入和面板操作等。不需要投入原材料，且操作安全可靠，对计算机的配置要求低，并可以借助网络搭建交流平台，为师生提供良好的交互空间等。

3数控仿真软件在教学中的作用

3.1结合理论学习和实践操作，提高了教学效果

数控技术课程实践性强，许多知识点需要实际操作才能理解其中要点。如数控车床的G71外圆粗车循环指令，该指令所含代码较多，要对加工区域重复性进刀和退刀，在传统的教学方式中，仅用板书和讲解，很难让学生理解刀具的运动轨迹。利用数控仿真软件一边讲解一边演示，学生能清楚地看到机床操作步骤及走刀轨迹，很容易就能理解该指令各代码的含义。随后学生再独立操作数控仿真软件加深对该指令要点的掌握。在掌握知识要领的基础上，再去操作数控机床，很容易就能入手并熟练操作。

3.2弥补了数控设备不足，节约了教学经费

数控机床价格昂贵，一台数控机床少则几万到几十万，多则几百至几千万[3]，且数控操作系统种类较多，很难实现1~2名学生独立操作1台机床，且教师资源有限，无法同时指导多台数控机床的操作。而数控仿真软件对计算机配置要求低，同时支持多种计算机操作系统，很容易实现学生人手一机，使每个学生有足够的学习时间，通过软件模拟操作，熟悉数控机床控制面板操作，掌握各数控指令要领，同时减少了加工材料和能源的消耗，降低了教学成本。3.3提高了学习积极性和操作安全性数控课程内容知识点抽象，传统教学过程枯燥，学生不易理解和掌握，且学生依照课本所编的数控加工程序错误较多，自己却很难发现，教师批改过程中也有发现不了的错误，学生拿着存在错误的程序去加工，很容易造成事故[4]。而数控仿真软件能真实模拟机床控制面板操作和零件加工过程，学生所编的数控加工程序能及时在仿真软件中进行验证并纠错。验证成功的加工程序再使用数控机床加工，提高了零件加工成功率，激发了学生学习自信心，提高了学习积极性。

3.4方便授课，优化了教学环节

数控仿真软件可以借助网络搭建师生交流平台，为师生提供良好的交互空间[5]，实现互动教学，学生可以在屏幕上观看教师演示教学内容，教师也可以通过屏幕查看学生的操作过程，并及时地纠错及指导。同时平台还能布置及提交作业和测试等，实现答卷保存、评分和试卷分析等，轻松实现无纸化考核与测评，避免了教师判卷过程中的人为误判。

4应用数控仿真软件存在的问题及解决方法

数控仿真软件的应用丰富并优化了数控课程教学过程，同时也带来了一些问题。数控仿真软件只能模拟数控加工过程，与实际的加工过程存在一定的差别，无法替代学生在实际加工中的真实感受。在模拟过程中加工参数可以随意设置，只要加工程序正确，结果都没问题。但在实际加工过程中，加工参数的设置对零件的加工质量和机床的安全至关重要。因此，数控教学不能过度的依赖仿真，仿真仅作为知识点的讲解演示和学生在实际操作机床之前的初步练习，以掌握基础知识为准。同时注重学生对机械加工工艺基础知识的掌握，在学生熟悉各种机床的操作方法、加工过程、进给速度和切削用量等要点的基础上，再结合数控仿真软件就能更容易学习和理解数控加工的各个步骤和环节，并与实际加工结合起来。

5总结

随着计算机图形技术的发展，数控仿真软件越来越能逼真地模拟数控机床加工过程，但仍与实际加工存在一定区别，数控仿真只能补充和完善数控教学，不能完全替代实践操作训练。只有让数控仿真软件在教学过程中得到合理、科学、有效地运用，并在教学过程中不断思考并优化教学环节，将仿真与理论知识和实际操作有机地结合起来，才能真正提高教学质量，达到理想的教学效果。

参考文献：

[1]邓遵义，李攀峰.数控仿真软件在数控教学中的应用浅析[J].中国电力教育，2010（06）:81-82.

[2]朱同波.数控仿真系统在实践教学中的应用[J].机电工程技术，2014，43（12）:61-65.

[3]刘才志.数控仿真软件在数控教学中的应用之思考[J].湖南工业职业技术学院学报，2008（02）:136-138.

[4]潘应晖.数控仿真软件教学应用探讨[J].武夷学院学报，2011，30（02）:81-84.

[5]李辉.在数控教学中数控仿真软件的运用研究[J].课程教育研究，2018（38）:246.

作者：王龙 胡灿 郭文松 贺小伟 丁羽 刘媛媛 单位：塔里木大学机械电气化工程学院