数控加工仿真系统范文

数控加工仿真系统篇1

OpenGL是SGI研发的一种三维图形接口，通过该接口获得的三维图形效果更为逼真，质量更高，这也是目前交互式图形处理的一个衡量标准。Win32下OpenGL是一种与硬件、窗口系统以及操作系统独立的API具有过程性特点，其命令解释模式的命令由客户发出，被服务器解释并处理，其中含有上百个库函数，在运行时只需添加相应的动态库便能够实现对OpenGL的支持。OpenGL的功能可以概括为以下几点：①几何建模。除点、线、多边形绘制函数外，OpenGL图形库还提供了椎体、多面体等复杂三维物体以及曲线、曲面绘制函数。②坐标变换。通常坐标变换主要有视图变换、造型变换、视口变换和投影变换四种，OpenGL还能完成矩阵变换以及附加剪裁面变换。③光照与材质。光照分为辐射光、镜面光、环境光和漫反射光，可设置8个光源，用光反射率表示材质。④设置颜色模式。包括颜色索引模式和RGBA颜色模式。此外还具有纹理映射、位图显示和图像增强以及双缓存实时动画和人机交互技术功能。

2数控加工仿真系统的功能模块及仿真实现

2.1加工仿真系统各功能模块

在数控切削加工过程中，实时三维仿真可根据输入的NC代码要求进行动态过程仿真，这一过程可分为数据收集和输入、几何实体模型构造、图形仿真结果交互等阶段，各阶段都赋予了相应的定义，为使动态过程仿真达到交互性、准确性和有效性的要求，应对各功能模块进行优化。系统以软件用户界面和内部计算检查过程为主体，软件用户界面由公共模块、NC代码编辑模块、仿真显示模块和加工控制模块构成，其中，公共模块对CFild类的成员函数有所继承，其功能显示在File下拉菜单；NC代码编辑模块具有强大的文本编辑功能，对于一些较为简单的加工零件无需预先编程，除一般记事本基本功能外，还设有互锁功能，可对编辑后的代码进行读写切换，更好地保护代码，保证加工顺利进行；仿真显示模块将图像和数据信息呈现在计算机屏幕上，实现动态显示，通过调节窗口便能够观察到加工工件，图像和数据信息由OpenGL收集，其处理过程为：图像操作/逐个顶点操作光栅化各片段操作帧缓冲区仿真图像显示；加工控制模块根据代码检查解释加工进给信息，整个路线为：回参考点对刀开始加工暂停加工退出加工[2]。内部计算检查过程包括内部模块和外部数据输入，内部模块由NC代码检查和解释模块、代码过滤以及内部仿真计算构成。

2.2三维模型在OpenGL中的实现

在Windows平台下，基于OpenGL的应用程序要通过RC来完成绘制工作，系统图形仿真界面通过C++定义的类CRenderView来表示，其中定义了一系列三维实体绘制函数，能够完成坐标的旋转、缩放、平移等操作，动态仿真过程的运动关系取决于加工数据的即时变换，而空间切换的实现则通过矩阵元进出栈操作来实现，系统的几何建模包括刀具、机床、加工工件等实体建模，需要对零部件之间的组装关系以及几何信息的拓扑关系、描述坐标关系进行定义，因此，该系统应用于数控加工仿真的重点就是对各实体进行建模，这在实现起来存在一定的难度，需要对系统进行进一步的优化升级[3]。

3结论

综上所述，Windows平台下利用OpenGL图形接口API对机床数控加工仿真软件进行设计和开发，由此建立基于OpenGL的数控加工仿真系统，可初步实现数控加工过程的动态仿真，能够取得预期的研究开发效果，而且也展现出良好的稳性性能，对于该系统的完善过程还有待进一步探究，使其达到更为理想的仿真效果。

数控加工仿真系统篇2

关键词：数控加工；仿真系统；虚拟现实；教学效果

中图分类号：G423.0

文献标识码：A

文章编号：1009-2374(2009)03-0208-02

数控加工技术在机械制造业中的应用广泛，传统的机床操作教学方法效率低、教师工作量大，需要用更新的方法来取代。数控加工仿真系统是理论与实验结合、厂家实际加工制造经验与高校教学训练一体所研发的一种机床控制仿真系统软件，可以满足大批量学生教学需求。数控仿真系统软件还能弥补了教学投入大、消耗多、成本高的缺陷，它可以在微机平台上运行，解决了教学时学生多机床设备少的问题、并为学校节省了大量设备购置经费。数控仿真系统软件可以在微机平台上运行，学生可利用此软件进行仿真操作，会起到真实设备的教学效果。数控加工仿真系统安全、经济实用。能够集中精力帮助学生分析、解决实际问题，保证了教学质量使教学效果得到显著提高。能利用此软件对数控装置进行仿真操作，使学生达到实际操作训练的目的，动态的仿真操作使教学过程易教易学、教学效果显著。

一、数控加工仿真系统的特点

随着虚拟现实技术及计算机技术的发展，出现了可以模拟实际机床加工环境及其工作状态的计算机仿真加工系统，它是一个应用虚拟现实技术于数控加工操作技能培训的仿真软件。各种数控加工仿真教学系统如上海宇龙、北京斐克、南京宇航、广州超软、武汉金银花等不同的数控加工仿真软件，既能单机系统独立运行。又能实现在线运行。采取数控加工仿真教学方法能进一步提高操作者的实际操作技能。实践证明，用这种方式进行教学是非常经济有效的。

1．虚拟数控机床具有以下的功能和特点：(1)虚拟数控机床具有与真实机床完全相同的结构。虚拟数控机床能模仿真实机床的任何功能而不致因为采用某种近似替代而导致某种结构和信息的失真或丢失，并与真实机床有完全相同的界面风格和对应功能，如动态旋转、缩放、移动等功能的实时交互操作，从而为学员的学习和培训提供保证。(2)机床操作全过程仿真。仿真机床操作的整个过程：毛坯定义，工件装夹，压板安装，基准对刀，安装刀具，机床手动操作。(3)丰富多样的刀具库。系统采用数据库统一管理的刀具材料、特性参数库，含数百种不同材料、类型和形状的车刀、铣刀，同时还支持用户自定义刀具及相关特性参数。(4)全面的碰撞检测。手动、自动加工等模式下的实时碰撞检测，包括刀炳刀具与夹具、压板、刀具，机床行程越界，主轴不转时刀柄刀具与工件等的碰撞。出错时会有报警或提示，从而防止了误操作的发生。强大的测量功能。可实现基于刀具切削参数零件粗糙度的测量，能够对仿真软件上加工完成后的工件进行完全自动的、智能化的测量。(5)具有完善的图形和标准数据接口。用户既能在真实的环境中运行虚拟机床，又能观察它的各种运行参数，并能将其他CAD/CAM软件。(6)实用灵活的考试系统。可用于远程网络学习、作业、考试等功能，并实现答卷保存、自动评分、成绩查询和分析等功能，轻松实现无纸化的考核与测评。

2．数控加工仿真系统在教学应用中的意义，数控技术是一门实践性很强的课程，在以往的教学中，由于缺乏必要的设备支持，只能采取课堂教学来“纸上谈兵”单一的课堂教学，单向的信息流动很难让学生有系统，全面的认识。将此仿真软件应用到教学中，具有如下意义：(1)将传统的被动教学变学生参与的主功教学，培养学生的实际动手能力；(2)利用虚拟机床代替实际机床，可消除实际机床加工的危险因素；(3)在计算机上模拟加工过程代替试切，可不消耗材料，降低成本；(4)可有效解决设备不足的问题，使每个学生都可参与其中，极大提高学生的学习兴趣，取得更好的教学效果；(5)满足网络教学和远程培训的需要。

3．数控加工仿真系统特点。通过该软件可以使学生达到实物操作训练的目的，并且安全可靠。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：(1)系统完全模拟真实数控机床的控制面板和屏幕显现，易教、易学，可轻松操作；(2)学生和培训学员可根据自己熟悉的机床任意选择机床设备进行操作；(3)在虚拟环境下对NC代码的切削状态进行检验，操作安全；(4)学生可看到各种机床真实的三维加工仿真过程，并能检查和测量加工后的工件，可以更迅速的掌握数控机床的实操过程；(5)采用虚拟机床替代真实机床进行教学与培训，在降低费用的同时获得更佳的教学和培训效果，使用更经济。其优点在于系统完全模拟真实CNC机床的控制面板和屏幕显现，可轻松操作。在虚拟环境下对NC代码的切削状态进行检验，操作安全。用户可看到真实的三维加工仿真过程，仔细检查加工后的工件，可以更迅速的掌握CNC机床的操作过程，过程逼真。

二、虚拟数控机床平台的构建

数控仿真系统的核心是虚拟数控机床，而虚拟数控机床又是虚拟制造技术中的一个重要的执行单元。数控仿真系统完全模拟真实零件的加工过程，可以检验各种数控指令是否正确，能提供与真实机床完全相同的操作面板，其调试、编辑、修改和跟踪执行等功能也一应俱全，数控加工仿真系统实际上是虚拟环境中数控机床的模型。虚拟数控机床一般是通过以下的构建平台来实现上述功能：

1．NC解释平台。NC解释平台包括NC解释器和NC验证器。任务分配数据库从任务调度中接受数控代码并将其翻译为虚拟机床的部件、刀具等运动的信息，并将其通过计算模块来模拟机床的响应，NC解释器能够被自由地配置从而能够模拟任何一种数控机床的CNC控制器。

2．NC验证器。能够验证NC代码的语法是否正确。

3．刀具库。刀具库应包括一台数控机床所需要的所有刀具。并能自由配置刀具库中的刀具号，从而能模拟任何一种数控机床的换刀形式及切削加工的要求。

4．仿真平台。仿真平台包括刀具轨迹仿真、切削力仿真，加工精度仿真、三维动画仿真、加工工时统计分析，仿真平台是虚拟数控机床的核心技术。操作者可以在虚拟的环境中进行机床运动和切削过程等的仿真，从中获得相关的加工数据。如进给轴的位移量、换刀状态、主轴转速、加速度、进给量、加工时间等。通过加工过程的仿真，了解所设计工件的可加工性，验证NC代码的正确性以及评价和优化加工过程，并通过在线修改NC代码来将其优化。

5．计算平台。计算平台用来完成虚拟数控机床中各种计算，如根据NC代码计算加工零件新的几何形状，根据刀具的材料、运行时间、零件的材料性质和介质的性质计算刀具的补偿量和热补偿量。这些计算结果是虚拟数控机床在应用于虚拟制造过程中的加工方案评价以及可制造性分析所 必须的。

6．设计开发平台。虚拟数控机床的设计平台是一个面向对象的数控软件库及其开发环境。通过对数控软件的标准化、规范化研究和其它CAD／CAM软件的数据交换，并对典型的零件进行封装，设计成具有稳定、通用接口的可重复使用的软件。

7．操作运行平台和监控平台。在虚拟环境中完全实现真实机床的操作，让使用者完全感受到真实机床的运行特性。在这些基础上的监控硬件和软件，用来控制简易机床，增加虚拟数控机床的真实感，并且可以进行典型零件的实验性试切加工，让使用者有一种身临其尽的感觉。尤其是在数控教学和培训过程中，初学数控编程者需要大量的编程练习，并进行实际调试。用试切法来检验数控加工程序显然不合理，而且也难于实现。如果利用仿真技术，这些问题可以轻松得到解决，从而避免编程时人为出错或工艺不合理造成工件报废。

三、数控加工仿真系统在教学中的应用

虚拟数控机床强大的网络功能，可实现远程教育，不仅在局域网上具有双向互动的教学功能，还具有基于互联网进行双向互动的远程教学功能，使用数控加工仿真系统软件进行辅助教学，主要从以下几个方面进行探索与实践：

1．课堂教学中采用灵活教学手段，变学生被动学习为主动学习，恰当运用数控加工仿真系统，充分发挥其课堂教学中的作用。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。

2．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可分模块化教学。(1)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；(2)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；(3)拓展模块，如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，正确进行教学评价，提高学生的学习意识和自觉性。利用数控加工仿真系统的教学方法、教学手段来提高学生的学习兴趣显得尤为重要。

3．恰当运用数控加工仿真系统，充分发挥其课堂教学中的作用，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。在操作方面，由于数控加工仿真系统采用了与数控机床操作系统相同的面板和按键功能，并且使用数控加工仿真系统在操作中即使出现人为的编程或操作失误也不会危及机床和人身安全，反而学生还可以从中吸取大量的经验和数训。将理论与实践有机地结合在一起边讲授边练习，使讲过的知识及时应用于实践中，不但可加深学生对理论知识的理解，而且在模拟操作的同时对数控机床的操作方法上也将具备相当水平的实践基础。

四、结语

数控加工仿真系统篇3

我国从1958年开始研制数控系统技术，到1966年研制成功晶体管数控系统，1972年又研制出集成电路数控系统，但由于国产元器件不配套，加之工艺和技术还不够成熟，因此没有进行大规模生产.从1985年以后，我国的数控机床，在引进、消化国外技术的基础上，进行了大量的开发工作，尤其是进入上个世纪90年代，我国数控系统的各方面研究力量在集中优势、突破关键、以我为主、发展产业的原则基础上，逐步形成了以航天数控集团、机电集团、华中数控、蓝天数控等国有企业，在关键技术上己达到国际先进水平，数控机床可供品种己超过300种。

随着数控加工在机械制造业中的广泛应用，数控操作者的大量培训便成为迫切需要解决的问题.在传统的操作培训中，数控编程和操作的有效培训必须在实际机床上进行，这既占用了设备加工时间，又具有风险，培训中的误操作又经常会导致昂贵设备的损坏.而计算机技术的发展，尤其是虚拟现实技术和理念的发展，产生了可以模拟实际设备加工环境及其工作状态的计算机仿真培训系统.它用计算机仿真培训系统进行培训，不仅可迅速提高操作者的素质，而且安全可靠、费用低。

国外从上世纪80年代开始，在数控仿真方面做了大量研究工作.数控加工仿真涉及造型技术，经历了基于线框图形的几何仿真、基于直接实体造型的数控仿真以及基于离散空间的数控仿真.同时，数控仿真正从几何仿真走向加工过程物理仿真的研究，开发了基于数值分析和模拟来预测工件、刀具物理属性的原形软件，取得了许多研究成果.经过多年发展，国外的数控仿真技术己形成了商品化软件，如：日本的Sony公司研制的FREDAM系统可对球头铣刀加工自由曲面进行三维仿真，并进行干涉、碰撞检查;英国Delcam公司的产品PowerMILL，不仅提供五轴联动的实体切削仿真过程，而且提供五轴加工机床动作仿真过程，动态仿真五轴加工过程机床各轴各机构运动关系，仿真软件支持摆刀轴、双旋转工作台、摆刀轴与旋转工作台的组合;美国CGTech公司开发的数控仿真软件vERICUT，不仅实现多轴仿真，还增强了切削状态分析功能，还有法国Delmia公司的VNC，CIMCO公司的CIMCOEdit等其它数控仿真软件.此外，国外一些著名的CAo/CAM软件（如：UG.Pro/E.MasterCAM）也都具有NC加工仿真的能力.以色列的CAD/CAM软件Cimatron的数控加工技术一直处于世界领先的地位，它也提供了可视化的加工仿真模拟，以彩色图的形式显示当前加工结果及其加工余量，使用户可以检查加工过程的合理性与正确性;可以任意剖切旋转来观察加工的结果，还可以进行仿真校验、定量分析、加工工时估算等;也可以手动单步检查生成的刀具轨迹.著名软件UG的机床仿真模块Unisim也具有完善的数控加工仿真能力.但是这些软件大多价格昂贵，对硬件的要求也很高，而数控仿真也只是软件众多功能中的一部分。

目前，国内市场上也有一些功能较完善的数控仿真软件，如南京宇航自动化研究所的YHCNC系列数控仿真软件，支持多种数控系统，具有良好的用户界面，真实感图形显示的效果也较好，系统运行效率高.此外，还有上海天傲科技有限公司的TNS数控仿真系统，广州红地技术有限公司和韩国Cubictek公司合作开发的金银花从CNC仿真软件，上海盖勒普工程技术有限公司的数控加工编程校验和仿真软件PredatorVirtualCNC等。

我国数控仿真技术虽然发展迅速，但是仍然存在以下不足：

（1）仿真的速度和精度问题一直是数控仿真研究的难点，两者互相制约.降低精度提高速度会影响工件形状，从而影响图像真实感;反之，仿真真实感增强，但是随之带来CPU和内存资源等消耗增大的问题，会影响仿真实时性.此外，数控仿真也存在其它真实感问题，如仿真模型不能表现粗、精加工时的纹理形态，不能生成与实际形态一致的切削模型。

（2）数控加工仿真几何造型系统基本元素均由理想形状几何形体构成，不包含任何物理性质，体现不出物体相互作用时物质微观结构的物理变化（如力、热变形等）及其物体宏观形状（如工件形状、位置、表面质量）的改变。

（3）对数控加工过程没有进行实质性仿真，既没有考虑工艺系统中物体相互作用时的“消亡”.（如刀具磨损）与“派生”（如切屑等）问题，也没有真正考虑工艺系统中各部件在运动（切削和空程）过程中的“顺行”与“干涉”问题。

（4）数控加工仿真技术的发展趋势还表现在智能化方面，人工智能、知识库和专家系统等技术的发展正影响着数控加工仿真的发展。

数控加工仿真系统篇4

关键词：数控加工 仿真技术 软件 职业教育

数控加工技术是先进的制造技术，各国制造业普遍采用数控技术，以提高制造能力、适应市场力和竞争力。目前机械零件制造复杂程度日益提高，因此对数控程序正确性验证的需求越来越迫切，数控仿真系统利用计算机图形显示技术模拟实际加工过程，是验证数控加工程序正确性的有力工具之一。数控仿真技术，可以模拟机床加工环境及其工作状态，是一个应用虚拟现实技术于数控加工操作技能培训的仿真软件。目前，国内已经出现了多种数控加工仿真软件，并且也运用于数控操作人员培训的教学之中。特别是现在的职业类和技工类学校是培养高素质职业工人的摇篮，利用计算机仿真软件来学习和培训数控技术，不仅可以迅速提高学生的理论、操作水平，而且安全、可靠，培训费用低。

一、数控仿真技术的研究状况

数控机床加工零件是靠数控程序控制完成的，为了防止加工过程中发生干涉或者碰撞，必须确保数控程序的正确性。在实际生产中，常采用试切的方法进行检验。但这种方法费工费料，同时增加了产品加工时间。后来又采用轨迹显示法，也有很大的局限性。为此，人们研究能代替试切的计算机仿真方法。现在，仿真技术已成为制造系统设计、分析和运行的重要工具，同时作为生产计划、作业调度和辅助决策工具也得到越来越广泛的应用。现在国内也开发了多种数控仿真软件为一线工人检验程序或者学习数控技术提供帮助，国内很多职业院校在对数控专业学生进行教学的时候也广泛采用数控仿真软件。

二、数控仿真软件与职业教育的结合

在传统职业教育的操作教学中，数控机床编程与操作的训练是在真实的机床上进行。但随着社会对数控人才需求的增加，学习数控技术的学生人数也大幅度增加，问题逐渐突显出来。第一，有限的机床数量无法保证每位学生有足够的上机操作时间；而且，数控机床是高科技产品，种类多、价格高，数控机床的操作训练如果完全靠数控机床进行实作训练，投入成本太高。第二，学生在真实机床上操作具有一定的危险性，特别是初学者，训练中的错误操作经常会导致设备的损坏，甚至引发人身伤害事故。因此，传统的机床操作训练方法效率低、教师工作量大、实习训练费用高，不能适应数控技术教学发展的要求。探索一种新的数控技术教学模式来取代传统的训练方式，成为必然趋势。数控加工仿真软件的出现，是解决这一问题的重要途径。

1、数控仿真软件在理论教学中的应用

教师在数控理论课教学使用仿真软件，可以让课堂教学变得生动、具体，教学效果明显提高。比如数控编程是理论性很强的课程，比较抽象，利用仿真软件讲授数控编程可以直观明了。学生上机则利用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。 在数控专业理论课教学中，学生对部分知识难理解，利用软件进行教学可很好的解决问题。例如，建立工件坐标系较为抽象，学生对其理解较为困难。因此，该部分教学内容完成后，可以让学生在软件中进行建立工件坐标系练习就可以很好的解决这方面的问题。再比如，学生在学习毛坯和夹具安装的理论中，对毛坯和夹具安装比较抽象，而利用仿真软件可以使学生在较短的时间内掌握毛坯选择、安装和夹具的方法，为将来的实习加工打下基础。在学习的过程中，把抽象的理论转换为实际且具体的教学，增加了学生的学习兴趣，并使学生更好的掌握了数控的知识。因此数控仿真软件的应用不仅可以使枯燥无味，理论性非常强的理论课变的形象生动、趣味盎然，更能够大幅度提高理论课教学质量，降低教学成本。

2、数控仿真软件在实习教学中的应用

学生完成相关数控理论课学习后，掌握了数控加工的相关知识后，再进行实训来巩固理论知识。采用软件进行实训的教学与实践教学相互配合可提高教学效率。因为所有学生都可以进行独立操作，所以在这种情况下教师可逐个对学生进行操作指导，使教学质量得以保证。比如学生在数控加工实习时，认识数控机床面板并掌握面板上各按键的功能是进行加工的基础。要学习、掌握多机床类型及系统面板的知识需要多台数控机床、多套系统面板。仿真软件可代替多台数控机床及多套系统面板，只需选择好数控机床及系统面板，就可操作该类型的数控机床。学生可利用仿真软件，进行模拟加工来验证程序、对刀和参数输入是否正确。在实习教学中，仿真软件系统可代替实训基地进行实习教学，也可作为相关理论课教学进行过程中的实习教学。通过软件教学，学生可以反复操作不用担心教学成本、操作安全和设备损坏等问题。

3、数控加工仿真软件在职业技能鉴定中的应用

现在，数控仿真考试是数控职业技能鉴定的一部分，仿真考试功能不仅记录了考试的最后结果，还把整个操作过程完整记录下来，通过回放功能可以察看考试的操作全过程。仿真软件的自动测量功能能够对仿真软件上加工完成后的工件进行完全自动的、智能化的测量。如果事先设定了评分规则，就可以进行全自动的评分，提高了数控职业技能鉴定的效率。

三、数控仿真技术在职业技术教育应用中的不足

1、仿真过程都是考虑理想切削状态，与实际切削过程有较大差距 。在目前的仿真系统中预先设定了大量假设因素。这种假定的理想状态不能将切削过程中的随机干扰如工件硬点造成的材质变化、振动造成的切深变化等因素考虑进去，使仿真系统不能真实地反映实际切削过程。

2、最重要的是，仿真实习会造成学生的安全观念淡薄、操作随意，这些缺点只有通过实际操作才能加以纠正。

四、数控仿真软件在职业院校的发展与展望

数控仿真软件的核心是虚拟数控机床，不仅在数控加工过程中为产品设计提供了可制造性的分析，而且在数控系统的学习和培训中，能为学生提供完善的学习方法和学习环境。数控仿真软件模拟零件的加工过程，可以检验各种数控指令是否正确，能提供与真实机床完全相同的操作面板，其调试、编辑、修改和跟踪执行等功能也一应俱全，它能在职业院校的数控技术教学方面发挥事半功倍的作用，大幅度提高教学效率和质量。因此越来越多的职业院校在教学中会使用数控仿真软件并且越来越完善的仿真系统也将会被开发利用。■

参考文献

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[2] 蒋春风、陈立平、张力波，数控加工仿真显示技术的研究，华中理工大学学报，1999，27（6）：54～56

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[4] 王金城，数控机床实训技术[M].北京：电子工业出版社，2006

数控加工仿真系统篇5

关键词：数控加工 数控仿真软件

数控仿真软件是一款在计算机设备内完成数控操作加工仿真的现代化专业性软件，能同时展开刀具轨迹与机床运动的仿真。数控仿真软件通过三维显示与虚拟现实技术，使数控加工整个流程的模拟达到相当逼真的程度，进而检验加工环节里可能存在的不足。利用微型计算机的数控加工实验教学系统，可为学生知识的学习提供更真实的数控机床操作编程加工环境，可降低实际上机操作时因误操作而带来的机床与工件毁坏几率，进而提升课堂教学质量与学生实际工作能力。

一、数控仿真软件在数控加工技术教学中的作用

第一，通过数控仿真软件能够弥补设备与师资缺乏，增强学生动手实践能力，对学生技能操作熟练程度的提升更有利。利用仿真软件展开模拟操作，可为学生提供更多的实习机会，缩短新授知识转变为技能的周期。如一个班级中约有30个人，3台机床，平均每台机床约10个人，每次实习时间约3小时，而每个人的实际操作时间仅有18分钟，在如此短暂时间内，很难达到预期的效果。若我们利用每所学校均有的微机室，将3小时换作与实际机床基本相同的仿真操作的话，可保证所有学生均有足够时间来动手，提升操作熟练程度，为下一步实际操作做足准备。

第二，提供了多类机床与多类系统。现今数控机床的种类与系统厂家相当多，教学时可结合需要选择对应机床与系统完成对学生的授课，增强了学生对不同数控系统与不同数控机床的适应能力。

第三，通过数控仿真软件可更好结合理论学习，实现同步教学。若通过仿真软件一边演示一边教学，借助车刀与工件运动来显示指令轨迹，学生更易理解，还可亲手操作以加深认识，理论与实践相互融合，增强了教学质量。

二、数控加工技术课程的数控仿真软件教学要点

1.引导学生正确选用数控加工仿真系统，提高教学质量

数控仿真软件可通过计算机把所编制程序，在二维图或三维图的基础上通过动态方式把整个数控加工过程更生动地展现出来。现今有影响力、有代表性的数控仿真软件包括上海宇龙、斯沃仿真、南京宇航等。但具体选择哪种仿真软件，还应综合分析仿真系统里操作面与实训教学机床的匹配性，保证仿真系统里所用到的数控系统应与教材教学选择的数控系统或机床相符，并考虑数控仿真系统功能是否满足教学要求与仿真软件及CAD/CAM软件配套性，如通过CAD/CAM软件后置处理所生成的程序可否调入仿真系统进件虚拟加工，在仿真软件运行验证符合要求的程序可否在真实机床里加工等。笔者学校在实际操作中选用了上海宇龙数控仿真软件，软件基本可兼容目前国内已有的大部分数控系统，如FANUC、SIEMENS、广州数控等。仿真软件完全模拟真实的数控机床操作，能清晰仿真整个数控加工环节。学生在学习过程中能够更快速地了解数控机床编程与操作技能。

2.科学应用仿真软件，增强学生学习兴趣

过去在黑板上讲授不同按键名称、作用与操作方法，实质上是一件费力不讨好的事，学习者感觉枯燥，教师也乏味。但若将数控仿真软件用于数控加工技术课程中，学生所编程序能够直接在计算机数控加工仿真软件中进行模拟加工演示。由于机床操作面板的使用及零件加工过程均与实际加工情况类似，学生可从任意角度了解、掌握数控机床加工过程，毛坯加工变作成品的过程真实形象，更利于知识点的掌握。利用数控仿真软件，基于学生学习中遇到的各种困难及问题给予讲解、引导、示范操作，可以克服所有的学习困难，解决问题，增强学生学习兴趣。此外，数控仿真软件再先进，终究不是真实的，数控系统种类多，统一数控系统应用于不同厂家生产的数控机床上，实际操作中也存在诸多差异，研发人员无法全面掌握这些具体细节，仿真软件产品会出现一些与真实机床不同的感觉。教师还应为学生清楚讲述软件与实际机床不符之处，并结合机床真实情况为学生展开针对性教学，以免让学生出现误解，不利于将来机床编程与实操。

3.合理安排教学内容，循序渐进掌握数控知识

数控加工技术课程教学中应合理安排教学内容，在教学前将知识点给予有效安排，大致分作三个模块，即基础模式、提高模块与拓展模块。首先，基础模块重点讲述训练中常用到的FANUC数控系统相关数控车床、数控加工中心编程方法、操作及应用知识，该模块属于教学基础，也属于教学的重点，要求学生务必熟练掌握，并能做到知识的灵活运用;其次，提高模块重点讲述并训练SIEMENS数控系统相关三种机床编程与操作，增强学生在不同数控系统下进行不同数控机床编程的操作能力与理解能力;最后，拓展模块重点讲述国产数控系统里的华中数控系统与广州数控系统里的数控车床编程及操作技巧，拓宽学生知识面，增强学生对不同操作系统、不同操作面板的编程及实践操作能力。唯有如此，学生方可更牢固地掌握各种数控加工知识，步入社会后能尽快适应岗位工作要求，提高工作能力。

4.仿真软件学习与机床实际操作训练同时进行

数控仿真软件不仅可用于数控加工技术课程教学中，还可作为数控操作技能训练辅助工具。教师应摆正数控仿真系统在教学中的位置，不可让学生养成一味依赖数控仿真软件的习惯，而忽视了机床实际操作练习的重要性。教师需结合课程总共的学习时间，科学分配仿真软件学习与机床实际操作训练二者的时间比例，充分认识到数控仿真软件的应用优势主要体现在入门基础训练上，而学生实践操作技能的提升关键还是要通过大量的机床实际操作训练。学校需合理制订教学计划，在数控仿真软件课程学习前，就先组织学生到附近工厂实习，让学生对各类加工方法有更深的感性认识。同时，数控机床课程与数控加工工艺课程也应安排在数控仿真软件学习训练前，让学生掌握更多机床操作方法、加工方法与切削用量选择方法，更利于学生理解与掌握数控仿真各环节要点，进而让数控仿真软件真正在数控加工技术课程中发挥作用，达到“砍柴不误磨刀功”之效。

总之，数控仿真软件将逐渐变成我国数控教学中的主要手段，不但能够解决占用过多实验设备时间的问题，还可提升学生对数控加工的认识，还可为学生提供检验自行编写程序正确性的有效手段。不过，把数控仿真软件应用于数控加工教学里也有诸多不足，在应用过程中还应不断改进与完善，使其更好为数控教学服务，提高教学质量，为社会培育出一批批实践能力强的新型数控人才。

参考文献：

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[2]王芊.有效提高学生实践能力的途径――仿真软件在数控技术专业教学中的应用[J].包头职业技术学院学报，2009（1）.

[3]，陈存银.数控仿真软件在数控编程与加工项目化教学中的应用[J].机械工程师，2014（2）.

数控加工仿真系统篇6

关键词：数控仿真 数控实训 教学衔接

数控加工实训是数控技术专业核心教学与训练项目，是一门主要专业实践课。其课程设计以实践为核心，辅以必要的理论知识，并兼顾培养学生创造思考、问题解决、适应变迁及自我发展的能力，使学生具有就业与继续进修的需求所需基本知识和技能。在教学安排中，一般先利用仿真软件进行机床的模拟操作训练，在学生熟练后再上实际机床进行操作训练，这样不仅能降低实训成本而且能缩短实训时间，更能提高实训效率，因此数控加工仿真实训的教学对数控加工实训教学具有重要的作用。近几年来，为把数控专业办出特色，加强和提高学生数控专业理论知识和操作技能水平，笔者在数控加工仿真教学与数控加工实训教学的教学安排、教学重点、教学内容等方面进行了一些探索和实践。

一、充分认识数控仿真对数控加工的辅助作用，正确把握教学重点

目前在有数控技术专业的许多职业院校中，为使学生在数控加工实训中较好地掌握数控操作技能，在课程设置中都有数控仿真实训和数控加工实训两门课程。明确数控仿真实训和数控加工实训的主辅，避免重复教学和训练，发挥数控仿真实训和数控加工实训各自的教学优势，对实现培养数控技能人才目标是十分重要的。

1.把握仿真实训和加工实训的主次，明确数控实训教学目标

中职数控技术专业培养目标主要是数控机床操作工，学生技能水平达到国家职业标准的相关等级要求，并具有相关理论及实践能力。由于数控仿真实训运用仿真软件在计算机上进行，仿真软件在工件毛坯选择、装夹、测量和工艺参数设定合理性，以及对刀精度控制等方面与数控加工实训的实际加工有较大的差距与不同，也就是说在仿真软件上完成的课题任务并不能代表在实际加工中就能完成该课题任务，因此数控仿真实训不能替代数控加工实训。同样数控加工实训教学也不能完全依赖数控仿真实训教学，要提高学生数控操作技能水平，取得技能等级证书，必须加强数控加工实训的训练，数控仿真只能对数控加工实训教学起辅助作用。

2.把握数控加工实训教学特点，提高机床使用效率

操作技能掌握和技巧的形成需要大量和反复的训练。为提高学生数控机床操作技能水平，强化专业技能训练，结合技能掌握、形成和提高的规律，在数控加工实训中有针对性地加大技能训练量，多完成课题任务。在数控加工实训教学中以数控机床的系统操作、项目工件加工和技术应用及技能训练为主，减少工艺分析、数学处理、程序编制占用数控机床的时间，使数控机床更多地用在工件的切削加工和精度控制等训练环节。让学生有更多的时间练习数控仿真中不能体会和实现的内容，如刀具的安装、工件的测量和装夹等，体会和学习程序的参数设定，强化固定的规范操作，如开机回零、初次输入的程序需校验等。

3.发挥数控仿真系统优势，辅助数控加工实训教学

理论联系实际，改进教学方法，提高学生分析和解决问题的能力。数控加工仿真系统具有与数控机床操作系统相同的面板和按键功能，能实现加工模拟演示功能和程序自诊断功能以及快速测量功能。在数控仿真实训教学中以工艺分析、数学处理、程序编制、工件的模拟加工的基本知识和技能应用为主，使学生在操作数控机床前，能先熟悉机床的结构，了解机床的主要技术参数、操作系统，掌握控制面板按钮功能、坐标系设定和选择等性能，特别是在理解、掌握和运用各指令字进行编程方面，如对半径补偿功能、刀具偏置等模拟演示和训练，能有效地帮助提高学生提高手工编程的技能和技巧，为数控加工实训的开展做好操作理论和技术方面的准备。

二、协调课程教学内容和模式，实现仿真与加工实训的对接

在数控加工实训中，由于学生的操作熟练性和切削进给速度等因素，往往加工一个课题任务需要一定的课时数，并且还存在人多机床少的现状，所以在数控机床上完成的课题任务并不多，较难达到操作熟练性。为提高实训教学效率，在有限的课时数里提高学生操作技能水平，需要在教学中不断探索和改进。

1.数控仿真与实训训练课题合理穿插，提高教学效率

在数控仿真教学中安排一定的数控加工实训的课题任务，如对数控加工实训中单项基本训练的项目，先在仿真软件上完成工艺分析、编程和模拟加工，然后再上数控机床实训加工。这样既提高数控机床实际使用率，又能克服数控机床程序校验时只显示零件的大致轮廓或刀具运动轨迹的不足，保证程序的正确性，同时在仿真和实训中完成同一课题任务也能体验和区分仿真软件和数控机床的差异，如切削用量、工件的装夹等，更为学生课后练习和自学提供帮助。

2.数控仿真与加工实训教学内容各有侧重，保证教学质量

由于软件开发原因，在数控仿真软件中有些指令、操作方法和功能还不能反映和实现，如FANUC系统的直接图样编程功能、华中系统的G71有凹槽粗车循环、用G00和G01切削效果相同等。为避免学生误解和形成错误观念，除了向学生说明外，将相关的教学内容安排在数控加工实训中加以指导和强调，如进行G71有凹槽粗车循环指令的编程示范和对学生输入机床的程序进行切削用量相关参数的检查等。同时在用数控仿真软件进行课题任务模拟加工中，利用软件可以高速切削的特点，提高模拟加工切削速度快速验证对刀、程序等的正确性，增加单位课时的课题任务训练次数，提高编程的熟练性和正确性。

3.采用灵活的教学模式，调动学生积极性

在教学活动中，学生不是被动的受教育者，而是自觉的积极的参加者。在数控仿真教学中根据教学内容，以专业知识学习和技能提高为目标，发挥仿真软件优势，采用灵活多样的教学模式，提高教学效果。如利用软件的“授课”功能，除了教师在每个学生的屏幕上示范讲解和演示外，让部分学生操作演示进行交流机床操作和编程。利用软件“考试”功能，在教学过程中配合数控加工实训适时开展一些竞赛，提高操作熟练性和编程正确性。从而督促和鼓励学生认真学习、独立训练，减少抄袭，调动学生学习积极性和主动性。

4.运用仿真系统优势，联系地方经济建设

“以服务为宗旨，以就业为导向。”职业教育与地方经济建设是紧密联系的。在数控仿真软件中提供了较多占主导地位的数控系统，如德国的SIEMENS、日本的FANUC、广州数控GSK和华中数控等一系列数控系统，同时还包含了不同刀架位置结构的数控车床、数控铣床、卧式或立式加工中心的可选项目。在数控仿真教学中，根据学生学习情况和教学进度，结合地方企业设备使用的系统情况，选择1～2个系统进行系统操作和编程的介绍和指导，弥补数控加工实训系统单一的不足，以利于学生的发展和就业。

三、合理教学安排，提高数控技能教学效果。

在数控仿真和数控加工实训的教学中，为加强课程间的教学内容、教学进度，教学重点和难点的处理等具体问题，发挥教师的职业技能和工作积极性，在具体的教学安排中，制订教学计划、分配课时数和调配教师是十分重要的。

1.科学制订教学计划，实现教、学、做合一

在数控加工实训教学的单项基本技能、专业技能和综合技术应用能力的三个层面的训练中，考虑在数控加工实训的前期，学生进行实际操作前需要具备一定的加工基础和专业理论知识，发挥数控仿真具有集中教学、训练和低成本等教学优势，利用仿真软件理论联系实践，在机床仿真操作中落实理论知识的传授，提高学生系统操作和编程熟练性。因此在教学计划安排中，在单项基本技能阶段，安排数控仿真和数控加工实训的教学同时进行，同时数控仿真课时数可以多些，有利于通过做中学，学中做的教学形式，能使学生尽快掌握专业知识和操作技能。

2.加强教师专业技能提高，发挥教师主导作用

在数控仿真和数控加工实训的教学衔接中，围绕教学目标组织教学，需要在教学进度上保持同步，课题任务内容上协调，如完成某课题任务需用课时数，在图样分析、工艺确定、编写程序等方面也需要一致，另外程序中的编写格式要求，刀具选用，工序安排等也需要统一。为此安排教师同时承担一个班级的数控仿真和数控加工实训的教学任务，从课程教学计划的制订到教学内容在每课时中具体实施过程，精心策划，合理安排，最大限度发挥教师的能力和作用。

四、结语

为使学生全面地了解和掌握数控机床的编程与操作技术，数控仿真与数控加工实训的教学衔接还有很多工作要做。在充分利用仿真软件和机床设备，提高教学效率和效果，发挥教师职业技能，使学生在有限的教学时间学到更多的相关知识和技能，提高数控操作技能水平等方面，还需要积极实践与探索，不断深化教学改革。

参考文献：

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[2]黄祥.数控加工仿真系统在数控技术教学中的应用探讨[J].菏泽学院学报，2012（5）

[3]安荣，张信群.数控加工仿真技术在实训教学中的应用[J].吉林工程技术师范学院学报，2012（4）

数控加工仿真系统篇7

【关键词】数控机床；数控仿真；教学质量

仿真技术是一门多学科的综合性技术，它以控制论、系统论、相似原理和信息技术为基础，以计算机和专用设备为工具，利用系统模型对实际的或设想的系统进行动态试验。仿真是一种有效的方法，可以减少风险，缩短设计和制造的周期，并节约投资。

数控加工仿真软件是利用计算机来模拟实际的加工过程。在数控机床教学过程中使用仿真软件，可以验证数控加工程序的可靠性，减少毛坯的损耗，提高了学习的效率。

一、数控仿真软件简介

数控仿真加工是应用计算机技术对数控加工操作过程进行的模拟加工。国内广泛应用的数控仿真软件主要有上海宇龙、南京宇航和斯沃、北京斐克、广州超软等。其中上海宇龙数控仿真软件在各大院校和培训机构应用最为广泛。我校就是采用的上海宇龙数控仿真软件，其特点主要有：

（1）提供了多种机床和控制系统。

（2）具有丰富的刀具材料库。

（3）机床操作全过程仿真。软件可以仿真机床操作的整个过程：毛坯定义、工件安夹、压板安装、安装刀具、机床手动操作、自动加工、模拟走刀路线等。

（4）具有灵活的考试系统和师生互动交流窗口。学生遇见问题时也可以直接通过交流窗口，进行提问。

二、数控仿真软件在数控培训教学中的应用实例

如图1所示零件，用上海宇龙仿真软件选用华中数控系统，先进行该零件的模拟加工，验证程序正确与否，尺寸要求是否能达到图纸要求，经仿真加工正确无误后，再进行实际加工。

1.工艺分析

该零件的毛坯尺寸定义为Φ30mmΧ70mm，选用1号刀为粗加工外圆车刀，2号刀为精加工外圆车刀。

2.工艺路线

调用1号刀，采用G71粗加工循环车削工件外轮廓，2号刀精加工。

3.编制程序

O0001 N016Z100

%1111 N017M05

N001T0101 N018T0202

N002M03S1000 N019M03S1500

N003G00X30Z2.0 N020G00G40X30Z2

N004G01Z0F150 N021G00X0

N005X0.0 N022G01G42Z0F150

N006G00X30Z2.0 N023G03X12Z-6R6

N007G71U1.5R1P008Q014X0.3Z0.2F200

N024G01Z-22

N008G00X0.0 N025X18Z-32

N009G03X12Z-6R6 N026Z-42

N010G01Z-22 N027X24

N011X18Z-32 N028Z-52

N012Z-42 N029G00G40X120

N013X24 N030G00Z150

N014Z-52 N031M05

N015G00X100 N032M30

4.仿真加工过程

（1）选择华中数控系统。

（2）定义毛坯为Φ30mmΧ70mm。

（3）选择刀具（1号刀、2号刀）。

（4）采用试切法将1号、2号刀具进行对刀。

（5）选择磁盘程序，调用O0001程序进行循环加工。

三、数控仿真在培训教学中的优点

（一）数控仿真软件可以解决学校资金短缺的问题

数控机床是一种机电一体化的新型设备，价格昂贵，一台设备一般需几十万元，加上日常维护费用，耗材费用，对学校来说是一笔巨大的投入。而数控仿真相对便宜，一个仿真机房的成本只有十几万元，加上软件费用，约三十万元左右，还可以供几十人同时操作，大大缓解了学校的资金压力。

（二）数控仿真软件可以让学生有更多的动手机会

一般来说，由于机床设备有限，学生实际操作机床时都是分组进行，组内同学也是各司其职，各自进行设计、编程、操作、测量等工作。这样，每位同学都不能经历一次完整的加工过程。因此，为培养学生独立完成操作的能力，就需要给学生更多的操作空间。在机床设备不足的情况下，使用数控仿真软件能轻松的实现。

（三）可以降低实际操作中出错的概率

学生初学编程时，难免会有疏忽或操作中的失误，错误的程序既浪费操作时间，又浪费加工材料。如果在实际操作之前，让学生把编写的程序在仿真系统中加以检验，观察加工的过程和结果，这样就可以及时发现错误，不但节省了时间，而且降低了设备损坏率，甚至避免发生安全事故。

（四）可以提高课堂教学的效率

实训车间场地大，学生多，设备有限，在常规教学中，如果将教学现场设置在车间内，那么组织教学就会变得非常困难，教师需分组多次进行重复讲解才能全部讲完。但使用计算机仿真，利用多媒体或网络教学软件，可以让所有学生同时学习到完整的操作过程，大大提高了教学的效率。

四、数控仿真在培训教学的缺点

（一）仿真软件无法完全反映加工的实际精度

在数控加工中，影响加工精度的因素有很多，例如毛坯装夹是否正确，主轴转速的快慢，进给量的大小，测量的精度等，只有全面控制了各个因素，才能加工出符合图纸要求的零件。但在数控仿真中，这些操作都是靠计算机完成的，通过简单的点击鼠标，就可以得到绝对精确的零件，这是完全不符合实际的。

（二）仿真软件部分指令不成熟

目前，国内的数控仿真软件都有或多或少的缺陷，如运行速度慢，程序不稳定等等。学校使用的一款数控车仿真软件，在执行G71循环指令时，第一刀不能切圆弧，否则就会出错，而实际的机床可以实现。为了避免这个问题，只能在圆弧前加上一段G01切直线的指令。学生在习惯以后，很容易把这个操作带入到实际的机床操作中，这样一来，就带入了不规范的操作，产生了多余的程序，降低了加工的效率。

（三）仿真软件不利于培养学生的动手能力和学习兴趣

数控仿真都是在计算机机房进行，环境较好，没有噪音，也很干净。但实际加工时，油污、噪音等都可能让学生望而却步。装夹刀具和工件，使用量具测量，调试、清理机床等，这些实际动手的技能都是在仿真软件里面学不到的。只有学生实际动手，才能掌握操作的技能；只有做出了真正的零件，才能感受到劳动的喜悦，才会有学习的兴趣和动力。

五、结语

经过综上的论述，数控仿真加工系统具有比较高的安全性、经济性、良好的可控制性、不受工作环境的限制等特点，在数控培训中可以弥补学校数控设备的不足、方便教师授课、利于学生学习等优点，其在培训中发挥着举足轻重的作用。但是数控仿真也有不足，过于依赖仿真教学不利于培养出真正的数控操作工和数控编程人员，我们应该以数控仿真作为教学的辅助软件，实际操作才是数控教学重点之所在。

参考文献

[1]朱峰.数控仿真软件在数控实训中的应用探究[J].中国外贸，2009，10.

[2]白周文.数控加工仿真系统在教学中的应用[J].职业教育，2008，6.

[3]上海宇龙软件工程有限公司.上海宇龙数控仿真系统说明书[K].上海：上海宇龙软件工程有限公司，2010.

数控加工仿真系统篇8

(1)数控机床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。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。

(2)数控机床的系统多,型号多且更新较快,对学院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校期间所学的系统与工厂中不符的情况,使到了工厂后不能尽快适应机床。

(3)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,我院从数控专业开设起,就尝试利用数控加工仿真系统软件进行教学,均对我院数控教学等方面发挥了重大的作用。

2问题的阐述

随着科学技术的发展,数控技术正在得到广泛的应用。数控人才成为市场急需的人才,如何尽快地培养出满足市场需要、掌握数控机床编程和操作技术的数控技能型人才成为数控教学工作者必须研究的问题。作为数控教学的专业教师,深感如何将数控理论和实践教学有机地结合起来是值得我们认真探讨与研究的。

由于数控机床是一种新型工艺装备,故数控技术工人的培养和数控机床的教学还处在刚刚起步的状态,如何利用数控加工仿真系统进行教学更是处在探索阶段,因此有必要对数控教学模式、教学手段和教学方法的完善进行有益的探索,创新数控专业的职业技能鉴定的工作方法,建立一套完整的数控教学新体系。

3数控加工仿真系统的产生

随着计算技术的发展,尤其是虚拟现实技术和理念的发展,产生了可以模拟实际设备加工环境及其工作状态的计算机仿真培训系统。它用计算机仿真培训系统进行培训,不仅可迅速提高操作者的素质,而且安全可靠、费用低。

目前在国内已经有很多学校将计算机仿真初步运用于数控操作人才培训的教学之中,也产生了各种仿真教学系统。简单来讲就是利用计算机和其他的专用硬件软件去产生一种真实场景的仿真,参与者可以通过与仿真场景的交互来体验一种接近于真实的场景的感觉。因此能进一步培训操作者的实际工作技能。

4数控加工仿真系统的应用方法

4.1活应用教学方法,使学生成为课堂学习的主体

由于大部分高职学生学习基础差,所以教师教学很困难,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,有较强的数控职业能力,能较为娴熟地运用行动导向的教学方法,在课堂教学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。

4.2恰当运用数控加工仿真系统,充分发挥其课堂教学中的作用

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。

4.3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为三个教学模块。其一为基础模块,主要讲解与训练最常用的FANUC数控系统中的的编程方法、操作及应用,由于配备FANUC系统的数控机床在数控加工中的市场占有率高,所以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系统的机床的编程与操作,以帮助学生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;模块三为拔高模块,主要讲解国产数控数控系统中的华中数控系统的数控编程与操作方法,扩大学生的知识面,从而适应高职数控大赛指定系统—华中数控系统的编程与操作。

这三个模块的教学可根据学生不同层次进行安排。这样,学生在从业时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。当然,运用此方法,我们学院在各种大赛比武中取得了好的成绩。

4.4正确进行教学评价,提高学生的自觉学习意识

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。评价方法包括口头评价和试题测评,而试题测评方法包括课题测评及期末测评。教师对学生进行口头评价时应注意方式和语言的选择,对做得不好的学生不采用直接批评的方法,只是指出该学生哪些地方做得好,哪些不太好,应如何改进;对于比较差的学生称为“稍微弱一点的学生”。课堂测试应有较强的目的性,不是难为学生,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。5数控加工仿真系统的应用效果

5.1理论教学应用数控加工仿真系统可以极大地提高学生的学习兴趣

在引入数控加工仿真系统应用软件之前,数控编程与操作课程与其他课程教学模式相同,主要是课堂教学,学生对自己所编的程序正确与否是通过教师批改作业来知晓的。这种方法教师检查程序需逐个程序段进行查阅,内容多而十分麻烦,一些在数控机床上常常无法通过的书写错误也不易查出,而这些问题的解决在实际数控编程中是十分重要的。至于数控操作问题,在黑板上讲解各个按键的作用、名称与使用更是一件费力不讨好的事,习者枯燥,教者乏味。

引入数控加工仿真系统进行教学以后,学生所编程序可以直接在计算机数控加工仿真系统的模拟加工演示,对程序编写和书写的错误能直接看出,机床操作面板的使用与零件的加工过程也和实际加工情况十分相似,学生可以从任意角度观察数控机床加工过程,毛坯加工为成品的过程历历在目,直观形象,便于学习与掌握,编程与操作的作业可以直接在计算机上检查,每次有检查,次次有结果,使学生对这门课程有了浓厚的学习兴趣。

5.2技能训练应用数控加工仿真系统可降低训练成本提高训练效率和安全性

数控机床是一种较为昂贵的机电一体化的新型设备,它具备“高速、高效、高精度”的特点,如果初学时就让学生直接在数控机床上操作,可能出现撞坏刀具等现象,甚至因操作失误对学生造成人身危害。引入数控加工仿真系统进行技能操作,可以大大降低实训的消耗,约50个机位的计算机包括50个结点的正版数控加工仿真系统软件,所需费用相当于一台三十万元的数控机床,却能解决50-150个学生的初阶段的技能训练问题,学生可以轻松对实习过程进行初始化,对未能完成的实习实行项目保存,对已完成的实习课题进行调入回顾,而后再进行几次实际操作就能达到事半功倍的效果,大大提高了实习效率降低了实习成本。

因此应用数控加工仿真系统可以减少考生占用数控机床的时间约50%,学生可以将编程与程序校验时间放在计算机上完成,然后通过数据传输将所编程序输入数控机床,对零件进行加工,安全性及效率均大为提高。

参考文献

[1]黄志辉.数控加工编程与操作[M].北京:电子工程出版社,2008,(8).

[2]朱丽军.数控仿真应用软件实训[M].机械工业出版社,2008,(5).

摘要:针对当今出现的数控加工仿真系统软件、数控编程与加工教学和数控机床实训环节易出事故、机床损耗严重、费用高等特点,论述了数控加工仿真系统的产生、作用、功能,以及在数控专业教学中,如何有效地使用数控加工仿真系统软件,体现了数控专业教学中的一种新的现代教育理念、教学方法和教学模式。