谈谈数控加工仿真软件在教学中的应用

随着企业数控机床的广泛应用，企业对数控技术人员的需求量越来越大，数控操作技术人员的培养也成为职业学校的一项重要任务。数控加工是实践性很强的学科，要求大量的实训，但是数控加工设备是高技术产品，价格昂贵，占地面积大，许多院校受资金和场地的限制无法购置大量的数控设备供学生练习；另一方面，学生直接在数控机床上操作练习，容易操作失误而导致刀具、设备的损坏，甚至出现安全事故。因此传统的机床操作培训方法效率低、教师工作量大、培训费用高，需要用更新的方法来取代。所以数控仿真软件教学是解决这些问题的重要途径。

一、数控加工仿真软件的选择

数控加工仿真的软件形式很多，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；其它软件虽可对所编的程序进行检验但操作较为麻烦，且所能适应的数控系统和数控机床不多，不能对学生进行对刀训练和操作面板的应用训练。国内还有其它几种数控加工仿真软件，但都有一些不尽人意之处。几经比较，最终我们选择了广州超软数控仿真软件。该软件是基于虚拟现实的仿真软件，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、数控加工仿真软件的应用方法

如何运用这套软件进行教学呢？我们在教学中主要从以下几个方面进行了探索与实践：

1.灵活应用教学方法，课堂教学中使学生被动学习变为主动学习

现在，由于大部分学习基础好的学生选择上大学，学习成绩差、厌学的学生进入职业学校。职业技术学校教师教学很困难，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，有较强的数控教学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，在课堂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。课堂教学中每节课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软件，充分发挥其教学中的作用

数控加工仿真软件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软件在教学中的应用方法，摆正数控加工仿真软件在教学中的位置，既不能完全依赖数控加工仿真软件而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。

数控编程与操作是理论、实践性均很强的课程，它应该是在已完成其它专业基础理论教学、专业教学以及完成了16周普通机床技能训练的基础上进行的，教学中应妥善安排该课程课堂教学与上机仿真教学的课时比例，一般为1∶1。教师在数控编程与操作的课堂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软件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，又能培养学生的自学能力、解决实际问题的能力。

3.科学安排教学内容，循序渐近地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为三个模块：

其一为基础模块，主要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。

其二为提高模块，主要讲解与训练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在不同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。

模块三为拓展模块，主要讲解国产数控系统中的华中数控系统和广州数控系统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的层次进行安排，中专中技层次难度较低，高技大专层次难度稍大，三个模块课时较多。经过这种训练后上岗，学生反映所看到的数控操作面板都已熟悉，能够信心十足地面对所操作的数控机床，较快地适应所从事的工作。

4.正确进行教学评价，提高学生的学习意识和自觉性

教学时所进行的教学评价包括学生的自我评价、学生相互之间的评价和教师评价。上机应用数控加工仿真系统进行数控编程与操作练习时以教师评价为主，对每次的练习成绩及时登记。课堂测试应有较强的目的性，不是为难学生，而是通过对学生进行测试，来提高学生的学习意识、学习热情、学习的自觉性和自信心。因此，测试题应与课堂教学、上机应用数控加工仿真系统的练习要求相适应。考前的复习应有较强的目的性，不应超出范围，课程的总评成绩不要过分注重一次期末考试结果，而是更多地、客观地关注学生在整个学习过程中的学习效果。教师在教学中有明确的教学目的，逐个系统、逐个机床进行讲解及安排练习，因人施教，因材施教，恰到好处。

三、数控加工仿真系统在职业技能鉴定中的应用

数控操作工按国家职业技能鉴定标准分成两大内容：理论考核和技能考核。其中技能考核分成五个模块，即数控机床操作（利用手工编程加工实际零件）、工艺编制、CAD计算机绘图、数控机床现场排故分析与讲解、CAM自动编程模块。数控机床三、四级操作工技能考核仅考核其中第一模块即手工编程加工零件的数控机床操作模块。如果按常规考核将技能操作考核模块全部安排在数控机床上进行，一般需占用数控机床4-6小时。我们采用数控加工仿真系统软件辅助考试，考生拿到所考核的零件图纸后，先在数控加工仿真系统的数控车（或铣）床上手工编程，检验合格后将程序通过数据传输送入数控机床进行加工，这样减少了在机床上手工编程、输入程序、校验程序、仿真加工的时间，占用数控机床仅约2小时左右，使占机时间至少缩短50%，鉴定效率大为提高，同时也大大提高了鉴定时的安全性。为了减少刀具和材料的消耗，进一步缩短上数控机床操作的时间，可将操作题目分成两个零件，将难度大的零件用手工编程在数控加工仿真系统上模拟加工即可，而将难度较小、用材较少的零件模拟仿真后再在数控机床上加工。

总之，数控仿真软件利用它的三维仿真技术，改善了当前数控教学中设备投入大、培训效率低的现象，提高了学生的编程能力及对不同数控系统不同数控机床的适应能力。数控仿真有利于加强互动教学，实现教学与实践的有机统一。

参考文献

[1]广州超软数控仿真软件。

[2]朱明松 王翔编 数控铣床编程与操作项目教程.机械工业出版社，2007，9。