數控仿真軟件在中職數控機床編程與操作課程教學中的應用

【摘要】本文對數控仿真軟件在中職數控機床編程與操作課程教學中的應用進行探討，對數控仿真軟件的不足進行分析，進而提出相應的對策。

【關鍵詞】數控仿真軟件 教學應用

一、數控仿真軟件在數控機床編程與操作課程教學中的必要性

數控機床編程與操作是實踐性較強的課程，傳統的教學方法已難以滿足數控人才的培養要求，只有增加學生實踐操作的機會才能培養出合格的數控人才。由于數控設備比較昂貴，不少中職學校購置的設備數量有限，實訓課時安排少，而班級人數偏多，每個學生的獨立動手和實際操作機會不多，上機時間很少以至實訓效果不好。而利用仿真軟件為每位學生提供上機操作的機會滿足了教學的要求。數控仿真軟件的應用是在計算機上通過仿真軟件進行數控加工程序的編制、虛擬仿真數控機床的操作、工件加工和測量等數控加工全過程，學生在仿真環境中不僅可以學習掌握數控機床的基本加工操作方法，還可以感受到實際機床的運行特性，為實際操作奠定堅實的基礎。因此，中職學校應綜合分析數控技術職業教育的特點，聯系學校的實際情況，圍繞教學大綱，大膽革新，運用現代化教學手段即數控仿真技術進行教學和實訓，縮短理論教學與實踐教學的距離，實現高質量、高技能的人才培養目標。

二、數控仿真軟件在數控機床編程與操作課程理論教學中的應用

(一)利用數控仿真軟件豐富教學手段

由于中職學校設備少而學生人數多，因而數控機床編程與操作課程教學仍以理論講授為主，并且先講授理論知識后進行實踐操作，這樣的教學方法對學生的編程、操作的培訓效果較差，不能適應社會對勞動力的需求，只有增加實踐操作機會才能提高學生的動手能力。而利用數控仿真軟件則可解決設備不足的問題，也可促進理論與實際相結合。利用數控仿真軟件，教師在教學中可采用各種靈活的、先進的教學方法和教學手段，如多媒體教學、理實一體化教學、項目教學等來進行教學，從而能在課堂上有效培養學生動手動腦的能力，使學被動學習為主動學習。

(二)利用數控仿真軟件調動學生學習興趣

在數控機床編程與操作課程教學中，通過數控仿真軟件，教師可利用計算機多媒體進行教學，直觀地向學生展示數控加工的過程，從而可以調動學生的學習興趣，進而使學生快速掌握所學的內容。這樣將理論與實踐有機地結合在一起，教學效果明顯。在進行上機仿真訓練時，教師可以事先根據學生學習情況擬好幾份題目，讓學生自己選擇適合自己做的題目，學生可以獨立完成學習任務，也可以采用小組合作學習方式完成作業。教師講授和學生練習可以同步進行，學生能夠通過數控仿真軟件親自動手進行數控加工，及時發現自己的不足，改正加工過程中出現的錯誤，而教師則在學生中進行巡回指導并為學生解決疑難問題。這樣，可調動學生的學習興趣，使學生更快更好地掌握數控編程和操作技能，從而培養學生解決實際問題、獨立工作的能力。

(三)利用數控仿真軟件為學生提供更多的學習機會

目前數控機床的種類及系統很多，要配備相應的機床需投入大量的資金。仿真軟件可以為學生提供仿真機床，不僅可以仿真FANuc、SIEMENs、華中數控等主流的數控系統，而且種類較多，有數控車床、數控銑床、立式和臥式加工中心，它們所采用的操作面板和按鍵功能與實際的數控機床完全相同。通過仿真機床，教師講解演示、學生操作訓練都很方便，因而數控仿真軟件的應用可大大促進數控機床編程與操作課程理論教學的進程。除了教師要求學習的系統外，學習能力較強的學生可以自己練習其他操作系統。因此，學生在較短時間內就能掌握多種數控軟件和多種數控機床的操作方法，還能提高對不同數控系統、不同數控機床的適應能力。這樣，學生在就業時能夠信心十足地面對所操作的數控機床，較快適應所從事的工作。

此外，還可利用數控仿真軟件開展校內技能比賽。在以往數控操作與編程比賽中，由于設備少，而且比賽的時間比較長，能參加比賽的學生很少，以至部分學生參賽積極性不高，因而達不到促進教學的目的。但這一問題在有了數控仿真軟件后在一定程度上得到了緩解。利用數控仿真軟件開展數控仿真編程與操作的比賽，參與的學生人數可不受設備影響，學生參與興趣也可得到提高，而比賽又在一定程度上提高了理論教學的質量。

三、數控仿真軟件在數控機床編程與操作課程實訓教學中的應用

中職學校要提高數控實訓教學的質量，應為學生提供足夠的上機實踐操作的時間，數控機床的數量也應隨著學生數量的增加而增加。但數控機床屬于高科技產品，品種多、價格高，數控機床的操作訓練若完全依賴數控機床進行，則投入大、消耗多、成本高。因此，運用數控仿真軟件進行教學是解決這一問題的重要途徑。可以將仿真軟件利用和上機實操相結合，在數控實訓室配備電腦，這樣，學生就可以上機進行實際操作，可以利用仿真軟件進行編程輸入和仿真加工，并可以檢驗程序是否正確。學生還可以把檢驗過的程序通過電腦傳輸到機床上，從而大大節省輸入程序的時間，增加操作的時間，可避免輸入程序時花過多時間以及編程出錯或在輸入機床程序時輸錯程序。

盡管在實訓中仿真軟件發揮了很好的作用，但仿真加工與實際加工畢竟是有差別的，仿真教學也容易導致學生忽視這種差別，從而誤導學生。為了避免這種誤導，教師在上機床操作課時應將兩者之間的差別分析清楚。也就是說，在數控教學中，既應合理、適度地利用仿真軟件，使之為教學服務，又應充分重視實際操作。

四、數控仿真軟件存在的不足及其對策

數控仿真軟件的應用雖然在一定程度上彌補了因數控設備不足而無法滿足學生實際動手操作訓練的缺陷，但數控仿真軟件也并不是完美無缺的，事實上它在發揮優勢的同時也存在一定的隱患。數控仿真軟件的應用使有的學生以為學會了仿真軟件的操作就已經學會了數控機床操作，不需要再進行上機實訓，因而沒有認真對待上機實訓。實際上，在數控仿真加工時，切削用量與真實加工有很大區別，如切削速度、進給量、吃刀量等對加工質量的影響未能體現出來。例如，有的學生在仿真加工時試切工件往往采用比較大的切削用量，而學生在實際加工中用大切削用量會造成刀具或工件出現問題；在仿真加工中如果每把刀都采用試切對刀，測量采用的是自動測量，加工后工件是沒有誤差的，但在實際加工中肯定會存在測量誤差、工件的熱脹冷縮、機床誤差等，因而導致學生在實操加工中經常出錯。再如，有些指令在機床上操作時，格式不對不能運行并會出現報警信息，而在仿真上沒有出現。就目前來說，各種類型的仿真軟件在技術上并不完善，在教學訓練中難免存在許多不盡如人意的地方。由于上述原因，教師在使用數控仿真軟件進行教學時，應嚴格按照實際機床操作的要求進行仿真操作，及時說明軟件與實際機床的不符之處，如正確裝夾零件、合理選用刀具及切削用量等，讓學生在學習的初期就養成正確的習慣。同時，應盡量避免使用計算機的鍵盤而采用鼠標點擊仿真軟件上的系統面板，使學生盡快熟悉面板上各鍵的位置，從而使學生在實際操作時能很快適應。此外，應分配好仿真軟件學習和機床操作練習的時間比例，充分發揮仿真軟件在教學中的作用。

總之，合理適度地使用仿真軟件可以將數控編程與實踐操作有機地結合在一起，邊教邊學、邊學邊做，使學生將學習過的知識及時應用于實踐中，有利于激發學生的學習興趣，提高數控教學的效果，有利于解決學校數控設備少而學生多的矛盾，提高數控教學的質量。