技工学校数控专业教学新方法初探

摘 要：本文通过笔者近几年对数控多媒体仿真软件的理论认知和实际教学应用，浅谈数控仿真系统在学校数控教学中所起的实际作用，同时也是对数控教学新方法的探索和尝试。

关键词：数控教学与培训 多媒体教学 虚拟仿真加工 应用 方法

一、影响数控教学质量的几个问题

笔者所在学校在三明市技校系统中是第一所开办数控车工专业的学校，自2001年起，笔者就开始尝试进行数控车工的一体化教学。当时由于没有数控专业的办学经验可借鉴，在经历了几届数控车工专业班级的教学后，笔者发现影响数控教学质量的几个问题在许多学校中也普遍存在。

1.设备数量不够

在传统的技能操作培训方法中，教师要求学生必须在实际机床上进行数控编程和操作，如果要让每位学生有足够的练习时间，对设备的数量就会有较高的要求，学校在一开始办学时就必须投入较大的资金购买设备，大多数学校都很难做到一步到位。因此，设备数量和学生人数之间的比例严重失调，学生单人上机操作的时间不足是造成教学质量不高的主要原因。

2.管理困难

由于机床数量少，同学们只是一人一台机床轮流操作，客观上形成了较多的闲置学生，这时往往会有一些不自觉的学生散漫生事，从而增加了实习车间的管理难度。

3.设备损坏率较高

由于学生都是新手，对机床的操作都很生疏，哪怕是平时学习好的学生偶尔也会出现意外的小碰撞，更不用说不认真的学生了。因此在培训中的误操作经常会导致数控设备和刀具的损坏，从而增加了维修的成本和时间，使本来就少的设备更加紧缺。

4.学习效果不理想

在数控专业的编程理论教学中，由于学生之前从未接触过数控编程，加上一些学生的想象力不够，使得教师在黑板上举例讲解数控编程，学生们仍然觉得很抽象，所以很多学生的第一次作业错误百出，经常要经过教师多次的评讲才能修正错误，造成学生学习编程的时间较长、学习效率低下、学习效果不理想的状况。学生就是带着这样不良的学习效果投入到实践操作中，这又造成了在实习教学中数控设备事故多发。

以上是笔者在数控教学中所遇到的几个难题，用什么方法能够解决这几个问题呢？通过向一些兄弟技校取经，以及在网络上的调查和了解，笔者发现使用多媒体数控仿真软件辅助教学，可以打破数控教学的瓶颈。

二、多媒体数控仿真软件的优点

1.经济性

数控仿真软件的价格相对数控设备的价格便宜了许多，因此利用数控仿真软件来辅助教学，可以大大弥补设备数量不足的缺憾。学校现有60台电脑的多媒体电教室，平时只是用来给学生进行CAD绘图教学，综合利用率不是很高。这时我们使用数控仿真软件，不仅可以充分利用现有资源，提高电教室的利用率，还可以轻松做到人手一台。学校既不用加大设备投资，又增加了每个学生的实训时间，真可谓是一举两得。

2.真实性

学校使用的数控仿真软件，要求软件公司按学校数控设备的操作面板按钮分布进行设计，使得仿真软件操作面板的按钮功能和布局与真实面板一模一样，营造出了一台具有真实感的三维数控机床和操作面板，如图1所示。

图1

3.较高的仿真性

随着仿真软件各种功能的完善，使各按钮的功能操作都能执行，真正达到功能齐全、操作逼真，其主要功能如下：

（1）程序的编辑功能（界面如图2所示）。编辑功能能够完全如真实机床一样建立新程序，并对程序指令进行输入、修改和删除等编辑操作。

图2

（2）刀具的安装及对刀功能（界面如图3所示）。

图3

这一功能能够让学生在该功能下真实地完成手动对刀及刀补值输入的全部操作过程。由于手动对刀操作的正确与否会直接影响到零件的加工精度，而这个过程对于新手来说又是最容易出现错误的操作环节。如果没让学生先进行仿真软件的练习就直接上机床进行对刀操作，一旦出现了操作错误的情况，轻则零件精度错误造成报废，重则出现车刀撞工件或撞卡盘的严重后果。

（3）程序自动加工前的自检功能（界面如图4所示）。

图4

这个功能和机床的真实功能完全一样，在自动加工时，当程序段格式中有错误之处时，在模拟自动加工前会自动提示哪里有错误，这样可以帮助学生找出自己的错误并进行修改，牢记这次出错的原因，以后避免再次出错，从而大大提高了编程的准确度，减少了上机床操作时的错误率，降低了撞刀、撞卡盘的事故隐患。

（4）丰富多样的刀具库功能（界面如图5所示）。该项功能能够很好地满足仿真加工中对刀具种类和刀具尺寸变化的要求，使刀具功能更接近实际。

图5

（5）强大的测量功能（界面如图6所示）。由于是仿真加工，所以我们无法进行实物的尺寸测量，但如果加工后不经过尺寸测量，学生就无法掌握对操作精度进行调整的方法。因此有了该项测量功能之后，仿真加工的效果就更趋近于真实了。

图6

（6）创新的刀具轨迹显示功能（界面如图7所示）。

图7

该项功能能够较好地帮助学生在编程理论的学习中进行直观演示。一方面对于一些想象力不太好的学生，能够让他们在听课时很容易看清刀具的加工路线，从而更容易理解某个程序指令使刀具的轨迹如何移动，这样就不容易造成学生因想象错误而对程序指令理解错误的现象发生；另一方面还能对学生们安排的工艺路线和切削用量进行显示，这样可以让学生们对自己安排的工艺路线的合理性进行预先观察和判断，如有错误之处则可及时进行修改和优化。既提高了走刀路线的合理性，又降低了由于程序错误而撞刀的概率。因此这很适合教师在最初的编程理论教学中进行编程举例演示，从而大大提高了教学效果和学习效率。

4.教学性

数控仿真通用考试系统专为学校设计，能够提供基于网络教室、校园网及互联网的网上考试、测验等，特别是网上考试和自动批改试卷的功能，则是数控仿真软件中一项专门应用于教学的科学创新。它可广泛应用于远程网络学习考试，也适用于局域网和互联网，无需安装其他客户端程序，即可在数控仿真软件上实现网上分发作业、试卷、网上考试等功能，并具有保存答卷、自动评分、成绩查询和错误分析等功能。该系统同时拥有开放的试卷题库管理系统和灵活的组卷系统，能够让授课教师灵活地修改题库和试卷，使教学过程更加科学合理。

三、结语

从学校多年的教学效果来看，由于数控仿真软件的引入，使学生在学习数控编程理论时，课堂的教学变得更加生动、更加直观，大大提高了学生的学习兴趣，教学效果明显得到提高。在学习数控技能操作时，电脑仿真练习不用担心安全问题，这使得学生可以大胆地、独立地进行学习和操作，对学生机床操作技能的培养起到了极大的提高和加强作用，既可以避免因误操作而造成价格昂贵的数控机床损坏，又可以使操作人员在仿真数控机床操作的过程中产生临场感和真实感，同时该教学方法还可以减轻老师的工作强度，减少实习中工件材料和机床能源的消耗，从而节约了实践环节的培训成本，教学效果十分显著。

参考文献：

[1]袁宗杰，邓爱国.数控仿真技术实用教程[M].北京：清华大学出版社，2007.

（作者单位：福建省三明市高级技工学校）