數控仿真在數控車床編程與加工課程中應用的優缺點淺析

孔德新 張昕 杜云峰

摘 要 根據數控人才培養中遇到的問題提出了數控仿真軟件引入數控教學的重要性，論述了數控加工仿真系統的產生，以及在數控車床編程與加工教學中，如何有效地使用數控加工仿真系統軟件，體現了數控專業教學中的一種新的教學方法和教學模式。進一步分析了仿真軟件在數控教學中的優缺點，并提出相應的彌補措施。

關鍵詞 數控車床 數控仿真

中圖分類號：TG519.1 文獻標識碼：A

1 數控加工仿真系統的產生

隨著計算機技術的發展，尤其是虛擬現實技術和理念的發展，目前在國內已經有很多學校將計算機仿真初步運用于數控操作人才培訓的教學之中，也產生了各種仿真教學系統。簡單來講就是利用計算機和其他的專用硬件軟件去產生一種真實場景的仿真，參與者可以通過與仿真場景的交互來體驗一種接近于真實的場景的感覺。因此能進一步培訓操作者的實際工作技能。

2 數控加工仿真系統的應用效果

2.1 理論教學應用數控加工仿真系統可以極大地提高學員的學習興趣

在引入數控加工仿真系統應用軟件之前，數控編程與操作課程教學模式主要是課堂教學，學員對自己所編的程序正確與否是通過教員審查來知曉的。教員檢查程序需逐個程序段進行查閱，內容多而十分麻煩，一些書寫錯誤也不易查出，而這些問題在實際數控編程中是十分重要的。至于數控操作問題，在黑板上講解各個按鍵的作用、名稱與使用更是一件費力不討好的事，習者枯燥，教者乏味。

引入仿真系統進行教學以后，學員所編程序可以直接在數控加工仿真系統的模擬加工演示，對程序編寫和書寫的錯誤能直接看出，機床操作面板的使用與零件的加工過程也和實際加工情況十分相似，學員可以從任意角度觀察數控機床加工過程，毛坯加工為成品的過程歷歷在目，直觀形象，便于學習與掌握，編程與操作的作業可以直接在計算機上檢查，每次有檢查，次次有結果，使學員對這門課程有了濃厚的學習興趣。

2.2 技能訓練應用數控加工仿真系統可降低訓練成本提高訓練效率和安全性

數控機床是一種較為昂貴的機電一體化的新型設備，如果初學時就讓學員直接在數控機床上操作，可能出現撞壞刀具等現象，甚至因操作失誤對學員造成人身危害。引入數控加工仿真系統進行技能操作，可以大大降低實訓的消耗，約30個機位的計算機包括30個結點的正版數控加工仿真系統軟件，所需費用相當于一臺三十萬元的數控機床，卻能解決30-90個學員的初階段的技能訓練問題，學員可以對未能完成的實習實行項目保存，對已完成的實習課題進行調入回顧，而后再進行幾次實際操作就能達到事半功倍的效果，大大提高了實習效率降低了實習成本。學員可以將編程與程序校驗放在計算機上完成，然后將所編程序輸入數控機床，對零件進行加工，安全性及效率均大為提高。

3 仿真軟件在數控技術專業教學中的不足及彌補措施

3.1 仿真加工缺乏真實感，學員安全意識淡薄

實際加工中操作人員必須嚴格按照安全操作規程進行加工，并要求其具備相應的“聽辨能力”，能根據機床不同狀態下發出的聲音及時調整參數，減少機床發生故障和停機的概率。而在仿真中，便無法學習到真正的“聽辨能力”，并且一些嚴格的操作規程也無法得以實施。如加工過程中不要把頭和手隨意伸進機床中、加工前關閉機床安全門等，這些環節在仿真時往往都可忽略不計，而對于在練習時出現的撞刀等現象也毫不在意。如果學員的不良習慣一旦養成，會在實際生產中造成重大損失。因此，在平時的教學過程中教員要不斷強調安全操作，嚴格要求，并給學員講解仿真與實操的差別。

3.2 工藝參數設置隨意，無法保證產品質量

利用仿真系統進行編程與操作練習時，往往容易忽視切削用量、刀具的選用，零件的裝夾等問題。同時仿真軟件也無法判斷工件的表面粗糙度、矯正尺寸精度等。如果學員在仿真時忽略了這些內容，在實際機床上加工時也會不自覺的忽略這些對數控加工十分重要的部分，從而導致加工的工件無法達到尺寸精度要求，更有甚者發生碰撞等事故。因此，教員一定要求學員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，讓學員在學習的初期就養成正確的習慣。

3.3 仿真加工與實際機床有一定差異，易使學員產生錯覺，影響教學質量

由于虛擬加工技術起步較晚，現在的仿真軟件與實際機床還存在一定差異。如利用車刀在數控仿真系統上加工工件時，只要背吃刀量不大于刀刃長度就可以直接切削。而在實際數控機床上加工，則會因為受到機床、刀具和材科等性能的影響，不可能選取太大背吃刀量。再如切斷刀在實際加工中只能用來切槽或者切斷加工。而在仿真系統中即使用來車削外圓也不會有錯誤提示。

綜上所述，數控仿真軟件在數控技術專業教學中的合理應用，既可以提高數控人才的培養質量和效率，還可以緩解學校的資金壓力，但其缺點也不容忽視。只有在教學中將仿真訓練與實踐操作訓練有機結合，擺正仿真軟件在整個專業教學中的位置，才能充分地發揮其作用，才能真正為教學服務。