數控加工仿真系統在數控教學和鑒定中的應用研究

田應濤

摘要： 計算機技術不斷發展，數控加工仿真系統越來越完善，在教學中起到了非常大的作用。數控加工仿真系統安全、經濟實用。教師在繁重的教學活動中得到了釋放，能夠集中精力幫助學生分析、解決實際問題，保證了教學質量，使教學效果得到了顯著增強，并提高了鑒定考試的通過率。

關鍵詞： 職業技術學校數控加工應用技術專業數控加工仿真系統應用研究

全球知識經濟的發展，使機械工程成為一個跨越機械、電子、計算機、信息、控制、管理和經濟等多學科的綜合技術應用學科，數控加工應用技術專業應運而生，這對傳統意義上的機械加工專業教育提出了新的更高的要求。

一

常規的原理課程的講解一般分兩部分，一部分在教室講解原理，另一部分在實驗室講解實際操作，這樣必然增加了課時，也使教學內容不連續。

計算機輔助控制系統是以計算機為媒體開發的，通用性較強，在屏幕上能夠顯示和機床操作面板一模一樣的界面；以動態的模擬顯示代替機床實際運行并且還能夠提示操作信息，如編程錯誤信息和操作失誤機床碰撞報警信息等，使數控機床的編程操作易于課堂化教學，從而既減少了機床設備和實習的損耗，又大大提高了教學效率。

數控加工仿真系統功能較為完善，其中語法診斷和模擬示教功能可以使學生進行人機交互式學習，即由學生輸入NC程序，在模擬運行過程中，系統能及時提供錯誤信息，刀具相對移動軌跡，以及最終加工的立體效果，學生經過簡單判斷就能很容易地發現和修改NC程序的錯誤，從而大大減輕了教師批改學生NC程序作業時的負擔，使教師能夠集中精力幫助學生解決實際問題，保證了教學質量，使教學效果得到了顯著增強。

數控加工仿真系統是結合機床廠家實際加工制造經驗與高校（含職業技術學院、中等專業學校、技工學校和職業學校）教學訓練一體所開發的一種機床控制虛擬仿真系統軟件，可以滿足大批量學生的教學需求。數控加工設備價格昂貴、占地面積大，而數控仿真系統軟件可以在微機平臺上運行，解決了培訓時學員多機床設備少的問題，并為學校節省了大量設備購置經費。它可以對數控裝置進行仿真操作，實踐課程教學的目的主要是對原理的驗證。學生可利用此軟件進行仿真操作，同樣會收到真實設備的教學效果。

此系統還可以依據不同的客戶要求進行設計，尤其適于初學者的入門過程。通過該軟件可以使學生達到實物操作訓練的目的，并且安全可靠。通過動態的仿真操作，教學過程易教易學，教學效果顯著增強。

其優點在于：（1）系統完全模擬真實CNC機床的控制面板和屏幕顯現，可輕松操作。（2）在虛擬環境下對NC代碼的切削狀態進行檢驗，操作安全。（3）用戶可看到真實的三維加工仿真過程，仔細檢查加工后的工件，可以更迅速地掌握CNC機床的操作過程，過程逼真。（4）采用虛擬機床替代真實機床進行培訓，在降低費用的同時獲得更佳的培訓效果，使用更經濟。

數控加工仿真系統具有FANUC、SIEMENS等眾多數控系統功能，學生通過在PC機上操作該軟件，能在很短時間內掌握數控車、數控銑及加工中心的操作，可手動或CAD/CAM編程和加工。教師通過網絡教學，監看窗口滾動控制，可隨時獲得學生信息。其具有多媒體教學的特點。

二

如何運用這套軟件進行教學呢？我們在教學中主要從以下幾個方面進行探索與實踐。

1.靈活應用教學方法，變學生被動學習為主動學習。

現在，由于大部分學習基礎好的學生選擇上大學，職業技術學校教學很困難，傳統的教學方式已很難使學生接受，因此，利用先進的教學方法、教學手段提高學生的學習興趣顯得尤為重要。數控專業教師應有較高的教學水平和教學能力，有較強的數控職業能力即數控編程能力、工藝處理能力、實際動手能力、自動編程能力，能較為嫻熟地運用行動導向的教學方法，在課堂教學真正體現以學生為主體，突出顯示學生動手動腦的活動，變學生被動學習為主動學習。在教學過程中，教師起引導作用，即對學生活動中遇到困難或無法下手的問題進行引導、講解。在課堂教學中每節課的知識點盡可能集中，深入淺出，便于學生掌握編程方法與技巧。

2.恰當運用數控加工仿真系統，充分發揮其在課堂教學中的作用。

數控加工仿真系統主要應用于數控編程與操作這一理論教學課程，還可作為數控操作技能訓練的輔助工具。教師應十分重視數控加工仿真系統在教學中的應用方法，擺正數控加工仿真系統在教學中的位置，既不能完全依賴數控加工仿真系統放棄教師在教學中的引導作用，又不能在教學中教師唱獨角戲采用常規的教學模式而忽視數控加工仿真系統的應用，應該科學地、充分地發揮數控加工仿真系統在教學中的作用。

3.科學安排教學內容，循序漸進掌握數控編程與操作技巧。

在教學過程中教學內容的安排分為三個模塊。其一為基礎模塊，主要講解與訓練最常用的FANUC數控系統中的數控車床、數控銑床、數控加工中心的編程方法、操作及應用，這一模塊是教學重點，必須使學生熟練掌握，靈活應用；其二為提高模塊，主要講解與訓練SIEMENS數控系統的三種機床的編程與操作，幫助學生進一步增強不同在數控系統下對不同數控機床的編程方法的理解與應用能力；模塊三為拓展模塊，主要講解國產數控數控系統中的華中數控系統和廣州數控系統中的數控車床的編程與操作方法，擴大學生的知識面，提高學生對不同操作系統、不同操作面板的編程與操作能力。這三個模塊的教學可根據學生不同層次進行安排，中專中技層次難度較低，高技大專層次難度稍大，三個模塊課時較多。這樣，學生在從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。

4.正確進行教學評價，增強學生的學習意識和自覺性。

教學時所進行的教學評價包括學生的自我評價、學生相互之間的評價和教師評價。上機應用數控加工仿真系統進行數控編程與操作練習時以教師評價為主，對每次的練習成績及時登記。評價方法包括口頭評價和試題測評，而試題測評方法包括課題測評及期末測評。教師對學生進行口頭評價時應注意方式和語言的選擇，對做得不好的學生不采用直接批評的方法，只是指出該學生哪些地方做得好，哪些不太好，應如何改進。課堂測試應有較強的目的性，不是難為學生，而是通過對學生進行測試，增強學生的學習意識，提高學習熱情，增強學習的自覺性和自信心，因此，測試題應與課堂教學、上機應用數控加工仿真系統的練習要求相適應。考前的復習應有較強的目的性，不應超出范圍，課程的總評成績不過分注重一次期末考試結果，而是更多地、客觀地關注學生在整個學習過程中的學習效果。教師有明確的教學目的，逐個系統、逐種機床進行講解及安排練習，因人施教，因材施教，恰到好處。

數控操作工按國家職業技能鑒定標準分成兩大內容：理論考核和技能考核。其中技能考核分成五個模塊：數控機床操作（利用手工編程加工實際零件）、工藝編制、CAD計算機繪圖、數控機床現場排故分析與講解、CAM自動編程模塊。數控機床三、四級操作工技能考核僅考核其中第一模塊，即手工編程加工零件的數控機床操作模塊。如果按常規考核將技能操作考核模塊全部安排在數控機床上進行，一般需占用數控機床4—6小時。我們采用數控加工仿真系統軟件輔試，考生拿到所考核的零件圖紙后，先在數控加工仿真系統的數控車（或銑）床上手工編程，檢驗合格后將程序通過數據傳輸送入數控機床進行加工，這樣減少了在機床上手工編程、輸入程序、校驗程序、仿真加工的時間，占用數控機床僅約2小時，使占機時間至少縮短50%，鑒定效率大為提高，同時也大大提高了鑒定時的安全性。為了減少刀具和材料的消耗、進一步縮短上數控機床操作時間，也可將操作題目分成兩個零件，將難度大的零件用手工編程在數控加工仿真系統上模擬加工，而將難度較小、用材較少的零件模擬仿真后再在數控機床上加工。

對數控加工仿真軟件在教學和鑒定中的應用研究尚處于研究探索階段，只要積極思考其在應用中產生的問題，主動采取應對措施，正確發揮其在教學和鑒定中的作用，就一定能收到事半功倍的效果。

參考文獻：

［1］杰必克.數控車說明書.

［2］宇龍.數控仿真系統說明書.