計算機仿真技術在數控專業教學的應用

崔林

【摘要】隨著計算機技術的迅猛發展，數字仿真技術在各領域都得到廣泛的應用。在現代職業院校數控加工專業中計算機仿真加工起到重要教學輔助作用。本文結合我院使用的計算機仿真軟件——上海宇龍仿真軟件在數控專業教學中的作用淺析仿真技術在數控教學中的一些應用特點、實踐做法和應用應該注意的問題。

【關鍵詞】計算機仿真軟件 數控專業教 學數控加工

【中圖分類號】TG659 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）04-0300-01

一、引言

計算機模擬仿真就是應用計算機技術及其仿真軟件對數控機床整個操作加工過程進行模仿操作的一門新技術，上海宇龍數控仿真軟件是源自美國基于虛擬現實加工技術的仿真軟件，在高職實訓教學中廣泛應用。可以實現對數控銑和數控車加工全過程的仿真，其中包括毛坯定義與夾具，刀具定義與選用，零件基準測量和設置，數控程序輸入、編輯和調試，加工仿真以及各種錯誤加檢測功能。

二、宇龍仿真軟件在數控專業教學中的應用特點

1.創建運行環境，通過宇龍數控仿真軟件網絡版組建由40臺計算機構成的仿真教室。學生可以先通過仿真軟件熟悉數控機床操作面板，以及各種數控操作系統。學生開始基本不具備相應知識基礎，在利用虛擬現實技術后，可以徹底打破空間的限制利用計算機來虛擬動畫技術模擬實際的加工過程，學生可以在虛擬數控系統中放心驗證程序，如果直接到通過反復練習，全面提高學生的編程能力，對于初學者來說沒有任何加工經驗，如果直接到數控機床上進行實操學習，易出現由于考慮不周全，安全意識淡漠而出現打刀，撞機等現象，甚至對機床和操作者造成傷害。通過先仿真校驗再實際加工的教學方式也可以減少了零件的廢品率。

同時，數控仿真軟件能夠引起學生的學習興趣，激發學生的學習熱情。職業院校的學生的知識水平較低，而數控專業教學理論知識比較抽象，學生易感到枯燥、乏味，應用數控仿真軟件，使很多知識更生動和直觀，例如對刀、程序的輸入與驗證等。應用仿真軟件，可以直觀的看到操作過程，學中做，做中學。這樣能夠引起學生的學習興趣，激發學生的學習熱情。教師還要積極引導學生發現問題、分析問題、解決問題的能力。

2.數控仿真軟件中的數控機床的系統多，型號多，便于學生開拓視野，全面學習

目前，數控機床的種類很多，呈現系統多樣化，型號多樣化，并隨著科學技術的快速發展，不斷更新，而一般學校的數控設備受教學成本的限制，機床系統和型號比較單一，而應用數控仿真軟件就能可以彌補這方面缺陷。例如上海宇龍仿真軟件，它擁有多種系統多種廠家生產的多種型號的數控機床，讓學生在操作真正的機床前先充分掌握安裝了不同類型數控系統的機床的加工仿真操作，同時通過仿真演示積累一定的數控加工實際操作經驗，能全面學習數控車、數控銑及加工中心等多種型號機床的操作知識，使學生開拓了視野，擴展了知識面。通過嚴格的學習、指導與訓練，學生理論知識與操作技能，通過反復練習均會得到全面的發展與提高，學生畢業時分配到不同的生產企業，能很快適應企業的不同數控系統的數控機床的編程及操作

3.計算機虛擬仿真技術節約了教育成本實現低耗、高效與環保、可持續發展。

實訓教學應用數控加工仿真軟件可降低教學成本，實訓教學應用數控仿真軟件，可以減少上機床操作時間。將編程及驗證程序的操作由數控仿真仿真軟件完成。首先可以安排學生根據圖紙的要求，編制零件加工程序，并使用數控仿真軟件進行模擬加工，驗證程序的正確性，并及時修改，然后將修改后的正確程序輸入機床，進行零件加工，這樣可以大大減少占用機床時間，降低實訓的消耗，從而降低教學成本。

4.教師輕松教學，教學效果明顯改善

數控教學中應用數控仿真軟件，學生不僅在學校有了更多的練習時間，還可以自己下載數控仿真軟件，放學后，隨時練習。學習過程中，遇到問題，可以先獨立思考，也可以和同學探討，還可以帶入學校，向老師請教。以往實操示范操作時，一名教師示范操作并講解，20-40名學生聽課，實操現場噪音比較大，聽課人多，影響授課效果，如果分組演示教學，教師就得重復講解幾遍，工作勞動強度增大。應用數控仿真軟件，教師可以將示范操作過程在電腦上反復播放，使每位學生都能看清楚操作的步驟及順序，然后學生獨立操作，在各種仿真練習過程中熟練掌握數控機床的加工生產技術，訓練學生實習操作的技能技巧，教師可以有的放矢的對不同學生進行巡回指導與訓練，教學效果明顯改善與提高。

三、宇龍仿真軟件在數控教學中的不足

1.數控教學只注重軟件仿真訓練，忽視上機實訓操作

仿真加工時，學生無法充分體會安全操作的重要性。例如實際加工時學生必須佩戴勞保眼鏡，工作帽，女生必須把頭發盤到帽子里：加工零件時，機床的門必須關閉等等，這些細節往往被學生忽視，仿真加工中撞刀現象經常發生，學生對此不以為然，因此，在教學的過程中，教師要反復強調規范操作，安全第一，強調仿真加工與實際操作的區別，讓學生牢牢記住安全第一，數控加工仿真系統是一種模擬軟件，它不可能完全代替實訓。必須合理安排仿真教學和實操教學，在教學中將仿真訓練與實踐操作訓練有機結合。

2.仿真加工中不能合理選擇切削三要素及加工工藝參數

仿真軟件在對加工過程的模擬過程中，無法真實反應刀具切削的實際狀態，加工完成時，零件的加工精度和加工表面質量不能準確展示出來。因此，在教學中，教師要詳細講解影響工件加工精度的一些主要因素，例如：刀具的選擇，工件的裝夾定位，切削用量的選擇，及切削液的選擇方法等，合理安排加工工藝是保證產品質量和提高生產效率重要保證。仿真加工時嚴格按照操作規程操作，使學生養成一種嚴謹的工作態度。

3.仿真教學和實操教學中注重反復強調仿真加工與實際機床的差異之處，避免發生安全事故

仿真軟件與實際機床還存在一定差異。例如仿真時，鉆頭也可以進行輪廓及形腔加工，而在實際加工中，鉆頭只能鉆孔。又如仿真對刀，采用GOO快速對刀，軟件會提示可能撞刀，而在實際加工中，是不允許快速對刀的。仿真時工藝參數設置的不合理，模擬加工一樣進行加工等等。教學中，教師要反復強調易出錯的地方，避免實操時，出現安全事故。

4.不能正確處理仿真系統中存在的問題

目前，我國數控加工仿真軟件的功能還不是很完善，如有些功能不識別（例如G68），易死機，運行速度慢等等，教學過程中，教師要提前將軟件的主要缺陷告知學生，并將使用軟件時所遇到的問題及時反饋給軟件廠家，以便廠家予以改進。

綜上所述，數控仿真軟件有其自身的優點，也有不足，我們數控專業教師在教學中合理運用數控仿真軟件，不僅可以降低教學成本，增加學生的加工練習時間，還可以拓展學生的知識面，很好的適應企業的需求，達到事半功倍的教學效果。

四、結束語

隨著計算機技術的發展，

必將推動著計算機虛擬仿真技術的不斷完善，計算機虛擬仿真技術正向著開放、集成、智能和標準化的方向發展，并且與互聯網的有機結合將是發展必然，到時可以實現機與機，校與校，學校和社會的有效資源共享。機虛擬仿真技術作為一種新型的教學媒體，隨著虛擬仿真環境與真實操作情境的差異越來越小，且性能更通用，功能更齊全，成本更低廉，更加逼真的還原虛擬仿真操作軟件的不斷推出，從而實現傳統機械專業教育的真正長遠可持續發展。這種新的教學媒體必將廣泛應用于數控和相關專業教育教學中。最終在現代技術教育領域中發揮其重要作用。