模擬仿真技術在數控項目教學中的應用

摘要: 本文結合我校在數控教學中應用模擬仿真技術的實踐，探索模擬仿真技術在中職數控教學中的有效應用。

關鍵詞:模擬仿真技術;數控項目教學

數控技術是現代機械制造業的核心技術，隨著我國經濟的高速發展，在各種數控設備大量引入現代制造企業的同時，企業對于數控人才的需求量大幅增加，需要職業學校做好人才的培養與對接。所以，中職的教學目標應以培養學生的職業能力和職業素養為本位，對專業課程進行整合，開展一體化教學或項目式教學。而要使這些教學模式有效開展，設備是一個重要的保障因素。但對于很多中小型的職業學校來說，政府投入有限，難以配置充足的實訓設備。為有效解決這一困難，我校將模擬仿真技術引入數控教學，提高教學質量。

一、模擬仿真技術的內涵

模擬仿真技術是用物理模型或數學模型來代替真實系統進行實驗和研究的一種技術。數控加工仿真就是采用計算機圖形學的手段，在電腦上通過軟件界面對加工走刀和零件切削過程進行模擬，它可以模擬機床設備的加工情況和實際加工環境，具有豐富的刀具材料庫，能實現對機床的全過程操作，能實現人機交互。現在為止，數控仿真軟件的發展經歷了平面圖形仿真、立體圖形仿真以及虛擬機床仿真切削幾個主要階段，在教學中的應用已經越來越成熟。

二、模擬仿真技術在我校數控教學中的應用

我校現有三個年級，每年級有五個機械專業教學班，數控技術的學習開設一學年，學校現只有數控車床4臺，采用廣州數控GSK980TA系統。以往只能讓學生在教室完成理論學習，輪流安排每班2~3周時間到車間實習。由于設備有限，一臺數控車床往往要安排8~10個學生進行輪流操作。學生沒有耐性，失去了學習興趣，實習紀律混亂，導致安全隱患頻發，而且理論教學與實訓不同步，學習效果差強人意。為此，我校的創新教學課題小組決定在數控技術這門課程實施項目式教學試驗。二年級五個機械專業班，每學期每班安排四周時間進行數控項目學習。下面，筆者詳細介紹我校在數控教學中應用模擬仿真技術的具體實踐。

1.制定教學目標。

數控技術項目的學習需確立兩個突出目標，一是培養學生手工編程能力，二是培養學生熟練應用數控機床加工工件的能力。其中，數控加工的關鍵是加工數據和工藝參數的獲取，因此，數控編程就成為數控實習數學中的重中之重。數控編程強調兩方面內容的學習:加工工藝路線對零件精度的影響;如何通過程序實現工藝優化以及保證加工精度。這部分內容的學習可以借助模擬仿真軟件來完成。培養學生熟練應用數控機床加工工件的能力，重點是數控機床的操作，學生必須能夠熟悉刀具的使用，完成程序錄入、對刀、加工和檢測等過程，這一目標通過學生實際開機床操作完成。

2.制定具體教學項目。

與專業教師一起，我校制定了六個學習模塊:基本的工藝知識學習(包括加工工藝的制定，刀具的選定及安裝);機床面板的學習;基本編程指令的學習(包括G00、G01、G02、G03指令，完成兩級階梯軸、帶錐度階梯軸、帶圓弧階梯軸的編程和車削);循環指令的學習(包括用G70、G71加工綜合零件、用G70、G73加工綜合零件;用G32、G92、G76加工螺紋零件、用G94、G75加工槽及切端面;綜合工件的編程加工。

3.明確具體實施步驟。

(1)教師編寫具體的項目教案，包括項目要求、項目理論、項目分析、項目路徑和步驟、等內容，印發給學生作為學習指導資料。

(2)教師對每一項目內容所涉及的理論知識進行集中講授，如刀具參數的含義、機械加工工藝路線如何確定和程序代碼的含義等。

(3)學習機床面板及各個按鈕的操作功能(見下圖)，利用模擬仿真軟件可以進行仿真體驗，再到實際機床前進行操作。

(4)學生根據圖紙，確定加工工藝，編制加工程序，利用模擬軟件進行程序調試，模擬加工過程。

(5)完成程序調試后，分組進行實際操作，實現整個工件的車削過程，并檢測是否符合精度要求。

(6)一般每個學習項目，教師都安排三到四個拓展作業，學生在等待輪換實際操作時可以先進行拓展作業的編程和程序調試，在幾個編好的加工程序中，學生可以選擇一個進行實際加工。

三、模擬仿真技術在數控教學中的優點

(1)解決了由于設備不足而導致專業教學達不到應有教學效果的問題。

(2)數控技術是一門實踐性較強的學科，僅僅依賴書本上的理論知識不能獲得加工技巧，只有通過不斷地實踐操作，積累經驗，才能形成正確的工藝思維。而且數控編程指令繁多，格式形式多樣，學生不僅要具備一定的空間想象能力，還要有一定的邏輯思維能力。模擬技術不僅提供直觀的視覺印象，而且配有聲音效果，如機床主軸的轉動聲、刀具加工時切削金屬的聲音等，讓人身臨其境，學生學習目的明確，學習興趣濃厚，教學效果很好。

(3)模擬仿真技術有利于指導教師教學，使理論教學與實踐教學融為一體，實現學中做，做中學，讓兩個實施教學的教師互相交流，互相配合，減少了以往理論講授與實際工作存在的誤差。

綜上所述，仿真模擬技術應用于數控技術的項目式教學，能大大提高教學質量。但對教師的教學能力也提出了新的要求:教師要具備較高的教學設計能力;要進一步完善學生評價標準，仿真系統能記錄學生的每一步操作，并進行評分，而對于學生整個項目學習的評價要結合學生的學習態度，編程能力和實操能力等幾方面進行綜合評價;學校在鼓勵教師開展創新教學的同時，要規范專業項目的開設和項目指導書的編寫，有經驗后，再逐步將其他的機械類課程進行整合。

(作者單位:江門市新會岡州職業技術學校)

參考文獻:

[1] 李大國，郭翠.關于技校數控專業教學改革的探討[J].科技風，2009，(9).

[2] 楊小云.中職數控技術應用教學探索[J].職業技術，2007，(4).

責任編輯賴俊辰