數控加工仿真系統在中職數控專業課教學中的應用

張 超

（河南機電學校，河南 鄭州 450002）

數控加工仿真系統在中職數控專業課教學中的應用

張 超

（河南機電學校，河南 鄭州 450002）

中職數控專業課教學開展的過程中會遇到過許多問題，而數控加工仿真系統能夠為教學的開展提供幫助。文章結合在實際教學中應用數控加工仿真系統取得的成效探討了數控加工仿真系統在中職數控專業課教學中的應用。

數控加工仿真系統；教學；應用

數控加工仿真系統是基于虛擬現實的仿真軟件。九十年代初源自美國的虛擬現實技術是一種富有價值的工具，可以提升傳統產業層次并挖掘其潛力。虛擬現實技術在改造傳統產業上的價值體現于：用于產品設計與制造，可以降低成本，避免新產品開發的風險；用干產品演示,可借多媒體效果吸引客戶、爭取訂單；用干培訓，可用“虛擬設備”來增加員工的操作熟練程度。

（一）數控加工仿真系統簡介

數控加工仿真系統是利用計算機技術來模擬實際的機床加工過程，它驗證數控加工程序的可靠性和預測切削過程。數控仿真系統可以模擬實際設備加工環境及其工作狀態，為驗證數控程序的可靠性、防止千涉和碰撞的發生以及預測加工過程提供了強有力的工具。目前，國內己經出現了多種數控加工仿真系統，如上海宇龍、南京宇航、南京斯沃和北京斐克等不同數控加工仿真系統。

（二）在數控專業教學中遇到的問題

1.實訓設備少，學生多，成本高。河南機電學校在開辦數控專業之初，面臨著實驗實訓設備少的困難，而中職學校在教學中又必須著重培養學生的實際操作技能，實訓設備少就從客觀上限制著教學的有效開展。隨著社會對數控專業人才需求的不斷增大，學校數控專業學生人數卻在不斷增長，但昂貴的數控設備數量的增長又不能跟上學生數量的增長，就使得設備少、學生多的矛盾日益尖銳。伴隨著學校對實訓設備的陸續投入，設備逐漸不緊張了，但仍然存在著另一個問題：如果數控專業的實訓完全在數控機床上進行，將使學校對設備的折舊、練習用材料、刀具，能源等消耗巨大，教學成本居高不下。

2.實訓教學的安全問題。在數控加工實訓過程中，還遇到了學生在實訓中的安全問題。比如在學生在初次接觸到數控機床時，對整臺機床的基本操作還不熟練，經常發生因錯誤操作而損壞機床或刀具。在中后期學生學會編程后由于編寫的程序不合理或輸入有誤等情況下盲目的執行程序自動加工，往往會造成打刀、撞車等事故。

3.教師在教學中工作量大。在過去教學過程中，教師的教學工作量很大。在編程教學中，對于學生所編制的程序，為了防止程序不合理或錯誤，教師需逐個逐段檢查，但對一些書寫格式錯誤也不易檢查出來；而實訓教學中，教師在數控機床上作示范操作時，往往會有許多學生圍觀，而外圍的學生根本看不清楚，也聽不清楚教師的示范與講解，教師只好多次進行示范、講解，教學效果還是不理想，無形中都大大的增加了教師的工作量。

4.可供學習的系統比較單一。由于種種因素，學校的實訓用數控系統以 FANUC為主，造成了學生在完成學業時就只會操作 FANUC系統，在遇到其他系統時就無法適應操作了，導致學生就業時需要有個自己適應的過程。

（三）數控仿真系統在我校教學應用中取得的成效

學校根據具體情況，已經在數控專業教學中應用數控仿真軟件多年，收到了良好的效果，已經成為數控專業教學中不可缺少的部分，同時很好的解決了數控專業教學中所遇到的問題。1.由于部分的實訓活動可以在仿真系統中實現，使用仿真軟件將大大減少在數控機床設備上的資金投人，同時機房使用率也大為提高，也使學生能夠人手一機的操作，從而可以加快對學生的培訓速度，大大減少工件材料和能源的消耗，從而可以降低培訓成本。2.因為仿真系統是在電腦上的虛擬系統，通過仿真系統的使用學生可以大膽地，獨立地進行學習和練習，而不存在因為操作失誤而產生的打刀和裝車，同時也快速的提高了學生操作的熟練程度，從而降低了學生在實操中失誤的可能。教師還可以要求學生在實際上機床操作之前，要把自己編制好的程序代碼，傳輸到仿真軟件中加工一下，確保校驗無誤后，方可到機床上實際加工，既節省了機床操作的輔助時間，又減少了加工中出錯的概率。3.仿真軟件的互動教學功能大大提高了教學的效率。教師通過教師機，在每位學生機上演示其教學內容，學生可以正常清楚地觀看和練習，同時教師也能在教師機上觀察每位學生的操作情況，對學生進行教學指導還可利用仿真軟件的考試功能對學生進行考試，了解學生對數控加工過程的掌握況，不斷調整教學進度，從而提高教學效率，減輕工作量。4.數控仿真系統能提供車床、立式銑床、臥式加工中心和立式加工中心，以及機床廠家的多種常用面板；控制系統有 FANUC系列、Siemens系列、三菱、大森、華中數控、廣州數控等，可以在安排學生掌握一種主流系統的操作后，在仿真系統上熟悉其他系統以達到觸類旁通、增強學生適應力的目的。

（四）使用數控仿真系統的一些思考

1.日常教學中仿真教學如何安排。目前安排仿真教學有多種模式，有的兄弟院校是將仿真練習當做實訓的一部分，在一學期中統一安排數周時間讓學生做仿真實習。有的機床設備少的學校甚至用仿真代替實操。河南機電學校數控專業課采用一體化教學，即理論實操一體化教學，專業課貫穿整個學期，而每周的專業課課時被集中的安排在一至兩天中，非常方便主講教師統籌安排理論和實訓課時。教師將一學期的教學內容整理成若干個教學任務，每一周或兩周完成一個任務，對于每個教學任務，教師將其有機的分為三個教學階段進行，分別是理論講解、仿真練習和實操加工。教師帶領學生在教室集中的學習理論知識，學生帶著理論和編好的程序分散到仿真教室在仿真練習階段將程序段進行驗證，教師在仿真的過程中發現學生存在的問題并及時的糾正，最后學生到車間實操加工零件，經過以上三個教學階段循環的執行，充分發揮了仿真系統的作用，提高了教學效率。

2.仿真不能代替實操加工。數控加工仿真系統只是加工過程的模擬而并非真實加工過程，無法代替學生在真實切削加下的實際感受，比如數控刀具的選用與安裝、刀具的磨削、零件的裝夾等這些必須要自己動手操作。采用上海宇龍仿真軟件，雖然在軟件中可以選擇不同的工件材料，但是編程時選擇任何切削用量，都可以仿真加工出工件來，因此會出現在仿真軟件上模擬加工正確的程序，應用在實際中有可能出現打刀、加工質量不能保證、生產效率降低等問題。教師一定要要求學生按照實際操作加工中的要求來做，如正確裝夾零件，合理選用刀具及切削用量，對刀的步驟和動作也要規范，讓學生在學習的初期就養成正確的習慣。

[1].上海宇龍軟件工程有限公司.數控加工仿真系統使用手冊[M].2004.

[2].袁宗杰,鄧愛國.數控仿真技術使用教程[M].清華大學出版社,2007.

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1008-1151(2011)06-0183-01

2011-04-10

張超（1979－），男，河南機電學校助理講師。