數控仿真軟件在數控教學中的應用

呂紅清

（濟源市職業技術學校，河南 濟源 459000）

1 “雙證書”制度要求數控教學必須進行仿真教學

黨的十四屆三中全會通過的《關于建立社會主義市場經濟體制若干問題的決定》指出:“要建立各種職業的資格標準，實行學歷文憑和職業資格兩種證書制度，逐步實行公開招聘、平等競爭、促進人才合理流動”。雙證書制度是國家對職業教育制度調整和改革的體現，是市場經濟條件下開發利用和合理配置人力資源，發展勞動力市場的重大舉措。經過這么多年的實施，職業學校的畢業證書和職業資格證書已經成為學生完成學業的憑證，是他們進入職業領域的“通行證”和“金鑰匙”。

河南省勞動和社會保障廳《關于數控加工專業采用仿真技術開展職業技能鑒定的通知》（豫勞社職技【2007】26號）要求:河南省數控操作工技能鑒定自2008年起開展的數控類職業技能鑒定必須包含數控仿真。所以從學生的發展來說，我們應該進行仿真軟件的教學。

2 使用數控仿真軟件的優點

（1）降低實習投入與成本。首先，數控機床是先進制造設備的典型代表，其造價高、維修難。如果要使每個學生都有充足的實習時間，那么實習設備的投入、維修和實習材料的損耗是一筆巨大的開支。以建立一個30人實習的數控車實訓基地為例，要想取得較好的實習效果，至少需要15臺數控車床。即便是國產經濟型數控車床價格就在8萬元左右，最少需要120萬元設備投入，還有每學期2萬元左右的實習耗材。如果采用數控仿真軟件來教學，只需要30臺4500元左右的計算機，加上每個節點1500元左右的仿真軟件，綜合下來只需要18萬元設備投入和每學期0.3萬元左右的維護費用。這樣既滿足了教學需求，而且一人一機，可以保證每個學生有充足的學習時間，優化教學效果。

其次，數控設備的關鍵部件是數控系統。現在市場上的數控系統生成廠家眾多，比較知名的國外的有西門子、FANUC、三菱FAGOR、HAAS等，國內的有華中、廣數、凱恩帝、華興等。學校不可能每種系統都購買，只能集中力量購買某一個或幾個，有利于教學、管理與維修。但是從學生就業的角度來考慮，在學校應了解盡可能多系統。從這一點來說，仿真軟件最適合教學需求。以斯沃數控仿真為例，它就包括21大類，76個系統，163個控制面板，具有編程和加工功能。學生通過該軟件的學習，就能在短時間內掌握多種系統數控類機床操作方法，可檢驗手動編程或讀入CAM數控程序加工。既達到了學生實物操作訓練的目的，又可大大減少設備投入。

（2）優化教學效果。數控教學一般分為兩塊進行:數控編程與數控操作，仿真軟件對這兩塊的教學都有很大的幫助。首先學生要想掌握數控編程的方法，就必須有大量的練習。但是教師面對眾多的學生和繁雜的程序，很難檢查出編程中存在的問題，例如:少輸入一個小數點，把“G01X100.Z10.0”輸成“G01X100.Z100.”；數字0看成字母O，把“G01X100.Z10.0”輸成“G01X1OO.Z10.0”。當我們采用仿真軟件以后，只要把程序輸入，軟件能自動檢測出軟件中所存在的問題，極大的減輕了教師的工作量。其次從數控操作方面來說，仿真軟件也能極大的提升教學效果。以數控操作中最基本的對刀為例，因為操作復雜，步驟較多，直觀性差，又因場地所限，教學效果很難理想。如果采用仿真軟件，可以面對全體學生，清楚地演示具體的操作步驟，教學效果事半功倍。綜合來說，引入數控仿真軟件后，學生從編程、輸入到加工，都可以模擬，而且軟件的數控面板和真實機床一樣，學生可以從任意角度來觀察工件的加工過程，直觀性強，更有利于學生學習和掌握。

（3）提高安全防范系數。實習是培養技能的必由之路，安全問題卻令人頭疼，適當采用仿真程序教學可以有效保障實習安全。數控機床由于編程、輸入、操作時步驟繁雜，在首件試切時，一般很難保證產品不出問題。比如說在編寫程序“G00X40.0Z-10.0”時不小心寫成“G00X40.0Z-100.0”，如果不能及時檢查出來，輕則撞刀，重則會損壞機床主軸，影響設備安全。而在軟件驗證中，當程序中存在類似問題時，軟件會提醒你“小心撞刀”，防止事故的發生。而且經過仿真軟件驗證的程序可以直接傳輸到機床運行，防止輸入的錯誤，還可以減少輸入的時間；同時仿真中出現的各種狀況可以幫助學生吸取經驗教訓。事實證明，通過仿真練習，學生可以較好的掌握數控機床的操作步驟，大大減少各種錯誤的操作，確保設備的安全。

3 數控仿真軟件的缺點

（1）它不利于學生安全意識的養成。在實操中，操作者只要稍有失誤，機床就會按照你的錯誤命令運行，造成機器的損壞或操作者的傷亡，這要求人在加工時必須按照操作規范進行。比如在數控車床上換刀時必須讓刀具遠離工件，倘若學生在仿真中沒有到換刀點就進行換刀，仿真系統會彈出即將“撞刀”提示，在這種情況下，大多數學生只是修改一下程序二根本沒有意識到這樣的“撞刀”其實就是一次安全事故，從而在實際加工中出現麻痹，引起真正的安全事故。

（2）仿真軟件的功能比較單一，不能等同于實際機床。數控仿真軟件中的各類機床只能做到面板、編程指令基本相同，而其中一部分指令，很大一部分操作方法還是存在一些不同之處，有不少功能在仿真軟件上還體現不出來。如華中系統的藍圖功能、極坐標編程等指令，在仿真上無法模擬，很容易使學生認為實際機床不具備這些功能。其次，數控加工仿真系統只是加工過程的模擬并非真實加工過程，它無法代替真實切削加工。因此，學生在利用數控加工仿真系統進行編程與操作練習時，往往容易忽視切削用量的選擇、刀具的選用、零件的裝夾等方面，一旦到了實際生產中便可能出現打刀現象或影響實際零件的加工質量、降低生產效率等問題。

綜上所述，可以看出仿真軟件在數控教學中因為投入小、費用低、效果好、安全系數高，被廣泛使用，取得了良好的教學效果。但因仿真和實際操作尚存在差距，只能用于初期感性訓練和基本程序的練習，而不能把整個教學活動完全放在軟件上；同時數控實習教師對實際加工必須有足夠的重視，有效地組織數控教學，才能使我們的數控教學既科學又客觀，既高效又實用。