浅谈数控仿真软件在教学中的应用

随着科学技术的发展，数控加工技术正在得到广泛的应用。数控人才成为劳动力市场急需的人才，即必须尽快地培养出数控蓝领人才（数控操作技工）、灰领人才（数控编程员和数控机床维护人员）和金领人才（数控通才）。因此率先革新专业学科教学内容，积极进行数控加工技术教学模式的改革成为社会之需，而数控加工仿真软件的应用则显的尤为重要。数控加工仿真软件是理论与实践结合、根据厂家实际加工制造经验而研发的一种机床控制仿真软件，可以满足大批量学生培训的需求。使学生操作训练安全可靠，起到了真实设备的教学效果，且通过动态的仿真操作使教学过程易教易学、教学效果显著提高。

一、数控实习教学中存在的问题

跟传统的机械加工实习教学相比较，数控实习教学存在以下几个方面的困难：

（一）数控机床投入大成本高。它是一种机电一体化的新型设备，价格较之普通机床要昂贵得多，一台中档数控车床或数控铣床一般需二、三十万，而数控加工中心更是高达几十万甚至上百万。数控机床的操作训练若完全依赖数控机床进行实作训练，投入大消耗多成本高。

（二）数控机床的系统多型号多，且更新较快，对有数控专业的学校而言是不可能将所有的系统配齐的，这样经常会出现学生在学校所学的系统与将来工作的单位不相同，还要进一步学习才可以胜任，费时费力。

（三）数控机床初学时容易造成损坏。数控机床是自动运行的，学生在初学时，常常会由于在编程中的疏忽或操作中的失误造成刀具或机床的损坏，甚至造成人身危害。

为了解决上述问题，在教学中利用数控仿真软件进行教学起到了重大的作用。

二、数控加工仿真系统在教学中的应用

（一）数控加工仿真系统的选用

数控加工仿真系统的软件形式很多，有的是数控机床本身自带的仿真系统，但这种数控机床的仿真系统在教学中局限性较大，不适于教师教学和学生训练；还有的是一些先构图而后自动编程仿真软件，也不适应手工编程教学的要求；国内还有其他几种数控加工仿真软件，但都有一些不尽人意之处。而上海宇龙公司数控加工仿真系统的教学软件，是一种富有价值的教学辅助工具，它可以实现对数控铣床、数控加工中心和数控车床加工零件全过程的仿真，其中包括毛坯定义、夹具刀具定义与选用，零件基准测量和设置，数控程序输入、编辑和调试，具有多系统、多机床、多零件的加工仿真模拟功能。

（二）数控加工仿真系统的应用方法：

1.灵活应用教学方法，变学生被动学习为主动学习

现在传统的教学方式已很难使学生接受，因此，利用先进的教学方法、教学手段来提高学生的学习兴趣显得尤为重要。数控专业教师应有较高的教学水平和教学能力，有较强的数控职业能力即数控编程能力、工艺处理能力、实际动手能力、自动编程能力，能较为娴熟地运用行动导向的教学方法，在教学中真正体现学生为主体，突出显示学生动手动脑的活动，变学生被动学习为主动学习。在教学过程中，教师起引导作用，即对学生活动中遇到困难或无法下手的问题进行引导、讲解。教学中的知识点尽可能集中，深入浅出，便于学生掌握编程方法与技巧。

2.恰当运用数控加工仿真系统，充分发挥其在教学中作用

数控加工仿真系统主要应用于数控编程与操作这一理论教学课程，还可作为数控操作技能训练的辅助工具。教师应十分重视数控加工仿真系统的在教学中的应用方法，摆正数控加工仿真系统在教学中的位置，既不能完全依赖数控加工仿真系统放弃教师在教学中的引导作用，也不能在教学中教师唱独角戏采用常规的教学模式而忽视数控加工仿真系统的应用，应该科学地、充分地发挥数控加工仿真系统在教学中的作用。

教师在数控编程与操作的教学中应重点解决编程方法并进一步强调在编程中工艺问题的处理，学生上机则利用数控加工仿真系统解决程序校验以及不同系统不同机床的操作问题，每次上机学生都有明确的课题，在上机前教师应利用数控加工仿真系统的示教模式或利用教学投影仪进行操作演示，并在学生上机中进行巡回指导，学生在计算机上应用数控加工仿真软件进行编程与操作，既可使学生更快更好地掌握数控专业技能，又培养了学生自学能力、解决实际问题的能力。

3.科学安排教学内容，循序渐近掌握数控编程与操作技巧

在教学过程中教学内容的安排分可为三种不同的情况。其一为基础班，可以讲解与训练最常用的FANUC数控系统中的数控车床、数控铣床、数控加工中心的编程方法、操作及应用，这一模块是教学重点，必须使学生熟练掌握，灵活应用：其二为高级班，可以讲解与训练SIEMENS数控系统的三种机床的编程与操作，以帮助学生进一步加强不同在数控系统下对不同数控机床的编程方法的理解与应用能力；三为技师班，可以讲解国产数控系统中的华中数控系统和广州数控系统中的数控车床的编程与操作方法，扩大学生的知识面，提高学生对不同操作系统、不同操作面板的编程与操作能力。这三个模块的教学可根据学生不同层次进行安排，经过这种训练后上岗，学生所看到的数控操作面板都已熟悉，能够信心十足的面对所操作的数控机床，较快适应所从事的工作。

三、数控仿真软件在数控实习教学中的作用

（一）利用数控仿真软件可以弥补设备的不足

由于大部分的实训活动可以在仿真系统中实现，使用仿真软件将大大减少在数控机床设备上的资金投入，同时使学生的实际上机时间大大增加，从而可以加快对学生的培训速度。由于使用仿真软件，也大大减少工件材料和能源的消耗，从而可以降低培训成本。

（二）提供了多种机床和多种系统

当前数控机床的种类和系统厂家众多，数控仿真软件提供了基本涵盖当今我国数控加工中常见的数控机床和主流的数控系统，教学时可根据需要选择相应的机床和系统对学生进行授课，提高学生对不同数控系统及不同数控机床的适应能力，使学生在以后的教学中做到理论与生产实际相结合。

（三）安全性高，便于学生学习

由于数控加工仿真系统不存在安全问题，不会因为学生的错误操作而损坏机床，更不会造成人身伤害，学生可以大胆地、独立地进行学习和练习。软件中不仅具有对学生编制的数控程序进行自动检测、具体指出错误原因的功能，还具有在真实设备上无法实现的三维测量功能。这些功能使得学生可以进行自我学习，自我检测加工零件几何形状的精度，大大降低了教师的工作强度。

（四）方便了教师授课

实习教学中，如果教师仅靠讲解理论，学生会难以理解，所以较多的授课内容是需要教师进行示范的，教师在机床上对学生进行示范时，很难保证所有的学生能够听清、看清，教学效果往往不太理想。而数控加工仿真软件的互动教学功能使得教师可以以广播的方式在每个学生的屏幕上演示其教学内容，使所有的学生均能清楚地观看并进行模仿，同时教师也可以在自己屏幕上看到每个学生的操作情况，实时了解教学情况并对学生进行指导。

（五）可在计算机上完成所编程序的检验，减少实际操作出错的概率

在实际操作时，我们一般利用机床的图形模拟校验功能来检验程序的正确性，每个学生占用机床时间较长，同时，由于图形模拟也只能观看零件的大致轮廓，对于程序中的一些细小处的错误判断不出。所以在实际操作前，学生可以在数控仿真软件上输入程序，将校验的步骤放在计算机上完成，观察零件的加工情况，最后将正确的程序通过键盘或数据传输方式输入到数控机床中，这样既可节省时间，又提高了加工中的安全性。

四、数控仿真软件教学时注意的事项

（一）合理安排数控加工仿真软件学习的阶段

数控仿真教学一般安排在数控操作的初学阶段，这样学生具备一定的加工基础，学习起来较容易，而且教师利用仿真软件进行初期培训的效果比较好，同时也可避免初学者易出现的事故。对于水平高的学生，可根据工厂里的机床及系统类型安排强化训练。

（二）严格按实际操作的要求进行

虽然是在计算机上进行仿真加工，但教师一定要要求学生按照实际操作加工中的要求来做，如正确装夹零件，合理选用刀具及切削用量；对刀的步骤和动作也要规范，让学生在学习的初期就养成正确的习惯。另外，应尽量避免使用计算机的键盘而采用鼠标点击仿真软件上系统面板，使学生尽快熟悉面板上各键的位置，等到实际操作时就能很快适应。

（三）及时说明软件与机床不符之处

对于软件中和机床的不同之处，教师应及时给学生说明，并根据机床的实际情况对学生详细讲解，以免使学生产生误解，影响到将来在机床上的编程与操作。

（四）分配好仿真软件学习和机床操作练习的时间比例

根据总的实习时间，合理分配好软件练习和机床操作的时间，特别是当实习条件较好时，上机操作的时间应占较大比例，因为数控仿真软件的优势体现在入门基础培训上，学生实际操作技能的提高主要还是要依靠上机实际操作练习。

多年来在教学中我发现了数控仿真软件的种种优点，我们相信在我们不断的尝试和研究下，再加上合理有效地安排教学内容，使仿真软件训练与实习操作有机结合，一定会减少它的负面效应，使数控仿真软件在数控实习教学中发挥出更大的作用。