德國Keller數控軟件在數控教學中的應用

張良超

（東莞職業技術學院 機電工程系，廣東 東莞523808）

德國Keller數控軟件在數控教學中的應用

張良超

（東莞職業技術學院 機電工程系，廣東 東莞523808）

摘要：在數控教學中應用Keller數控軟件進行仿真教學,有效地銜接了理論教學和實踐教學，激發了學生的學習熱情，提高了學生的學習效率，提升了教學的效果.利用軟件自帶的不同數控系統進行編程與實時仿真，通過在理論知識點的講解、切削參數選擇、全過程仿真等方面的應用，使學生廣泛地掌握不同系統之間的編程差異，降低了學校的實訓成本，節約了學生的實訓時間，提升了學生的動手能力.

關鍵詞：數控教學；Keller數控軟件；應用價值

國家支柱產業--制造業的飛速發展，使數控類機床使用越來越普遍，數控機床的種類和操作系統的種類也越來越多.這就對數控人才的培養提出新的要求：（1）培養數量要進一步增大，以滿足日益增長的人才數量的需求；（2）培養質量要進一步提高，要培養既具有一定理論知識又具備多種系統操作技能的應用復合型人才，緊跟市場需求的步伐，以滿足快速更新的數控技術的需求.但大多數學校為了便于管理和實訓安排，數控機床品種采購比較單一；又受資金和場地的限制，不容易實現緊跟市場快速更新實訓設備，這些都極大地限制了數控人才培養目標的實現，如何突破成為亟待解決的問題.當前虛擬制造技術的發展，為這一問題解決帶來了契機.

1　德國Keller數控軟件簡介

Keller數控軟件是德國優秀培訓教學軟件.德國大多數職業教育培訓中心和院校采用該軟件進行教學和培訓，也是德國工商會IHK作為CNC教學和鑒定考試的指定模擬軟件.

該軟件將數控加工中車削和銑削集成為一體.采用數字化3-D多媒體的教學模式，從基礎數控設備介紹，到CAD/CAM自動化系統編程，以金字塔式知識結構，模擬真實工作環境，利用三維模擬的方法和大量的圖表、數據、解釋和習題的方式，進行演示和訓練，讓學生獲得數控基礎知識和機床實際操作知識［1］.同時提供目前幾乎所有的CNC設備的輸出接口（RS232），具有目前各種主流的數控系統和操作面板，如SIEMENS、HEIDERHEIM、FANUC等操作模擬系統，可將編寫的程序直接輸出到CNC設備上加工使用.

2　Keller數控軟件在實際數控教學中的應用

傳統的數控教學模式是理論和實訓分開進行，在理論教學中采用PPT、Flash動畫等手段進行理論講解，然后以實訓方式進行檢驗，事實證明教學效果并不理想.而理實一體化教學方式由于設備、場地和學生數量的不對等，真正實施起來也比較困難［2］；同時，由于設備的單一和與市場使用機床先進性的滯后，與社會脫軌嚴重，無法跟上時代的發展.Keller數控軟件的出現，可以較好地解決這些問題.

2.1 在理論知識點講解時的應用

數控技術涉及的知識非常廣泛，理論性、實踐性也非常強，有些內容比較抽象，學生在理解時比較吃力.Keller軟件的數控基礎模塊中，提供了大量的動畫和交互方式，教師可以參照講解；同時學生通過交互方式進行同步互動，出錯時軟件會自動提示，可以使學生既快又好的掌握相關內容，提升學習興趣和學習熱情.如在數車刀尖圓弧半徑補償知識點中，軟件以圖1所示方式呈現：以基本概念→刀尖圓弧存在的必要→刀尖圓弧不補償存在的問題→如何進行補償的順序，同時輔助于動畫演示，學生可以很快的理解相關知識.又如圓弧編程G2/G3知識點講解后，學生可以通過即時交互訓練，如圖2所示，在實際程序中應用所學知識點，快速掌握相關知識.這樣既提高了學生的學習興趣，又加深了學生的理解.

圖1　數車刀尖圓弧半徑補償講解順序

圖2　G2/G3指令互動界面

2.2 在切削參數選擇時的應用

在數控加工過程中，切削參數的選擇是非常重要的.但在教學中，讓學生理論聯系實際真正掌握，是非常困難的.理論教學中，往往是查表后通過公式計算得到相關切削參數，寫入程序進行模擬.但為什么取這樣的參數？這樣的參數會帶來什么樣的加工結果？學生還是一頭霧水，不能真正理解.曾經有學生在數銑CAD/ CAM編程中，用Φ1的立銑刀S1000、F3000的切削參數進行編程的情況（當然仿真時不存在任何問題），這說明他沒有掌握實際切削參數的選用原則.同樣，在實操教學中教師也沒有辦法用錯誤的切削參數為學生做示范，學生也不能直觀的得到相應信息［3］.Keller軟件對切削參數的選用，（如圖3所示）除了常規介紹外，還提供了實際切削時不同切削參數（包括正確的和錯誤的）選擇和相應實際加工時的影片，如圖4所示.這樣學生既能掌握相應的理論知識，也能很直觀的了解不同參數帶來的影響，為理論聯系實操打下堅實的基礎.

圖3　切削參數的選擇表格　

圖4　切削參數實際應用界面

2.3數控編程時全過程仿真的應用

很多仿真軟件本身不提供編程模塊，只能用其他方式編寫完程序后，導入軟件進行仿真，當程序出現問題時不能及時發現和更正.Keller軟件是基于實際工作全過程的仿真軟件，其基本工作過程是選擇相應系統設置工作環境編寫數控程序仿真加工驗證完成程序.

軟件對工作環境有著嚴格限定，如真實毛坯情況，可以測量實際毛坯加入編程環境［4］，如圖5所示.刀庫及使用刀具可以根據實際機床情況一一對應進行設置，若系統沒有，可自行設定，如圖6所示.設置時力求和實際一致，后續仿真時能真實再現實際加工情況，防止編程和實際機床加工脫節.

圖5　工作環境、毛坯設置界面

圖6　刀庫和刀具設置界面

同時，在編程過程中，可以隨時查看相關代碼的解釋及應用實例，如圖7所示.即使學生對程序代碼不是非常熟悉，也可方便、順利地完成相應程序的編寫.程序編寫完成后，可直接進行仿真加工，通過系統對機床及工件運動情況和操作過程進行全部演示，使學生有實際操作的感受.另外，如果編寫的程序存在問題，軟件會有相應提示，并使光標直接回到出錯程序行，方便學生對程序的把握和修改.這樣既能提高學生學習掌握編程知識的效率，又能充分發揮學生學習的主觀能動性，達到快速掌握數控理論和實操技能的雙重目的.

圖7　編程時代碼示意查看界面　

圖8　仿真界面

2.4多系統、多操作界面的應用

各院校由于資金、場地限制及設備種類的單一，常常只有SIEMENS、FANUC、華中等2~3種數控系統，這與市場需求嚴重不符.加之學生人數眾多，學生人均實際操作時間的限制，使學生很難快速掌握市場需求的各種數控機床的實際操作技能.Keller軟件提供了多系統、多操作界面的編程基礎知識和操作界面，如圖9所示界面.學生對現實機床進行了加工過程的模擬，并借助于軟件對不同型號機床進行熟悉，可以快速掌握相關數控知識.同時學校也在設備投入和更新上節省大量的資金和場地，在數控人才的培養上滿足社會快速發展所帶來的需求.

圖9　多系統知識介紹和操作界面

2.5遠程培訓方面的應用

Keller數控軟件本身具有網絡相關功能，可以實現在線遠程教學培訓，使學員不再受到時間和地域的限制，這樣對企業人員來說大大降低培訓費用和解決了時間不足等問題［2］，對學校的對外培訓、校企合作方面有著積極地推動作用.

3　結語

Keller軟件提供了一個多功能、多系統、多數據接口的CNC教學培訓過程，通過軟件在實際教學中仿真技術的應用，創造一個與實際近乎相同的特性環境［3］，體現了CNC教學培訓中的形象、交互、全面、安全、全天候和節約、高效的特點.對數控技術教學有著一定的實用價值.

參考文獻:

［1］李文杰.德國Keller數控加工仿真軟件的功能研究［J］.價值工程,2012（9）:135.

［2］姬瑞海,李存霞,潘榮江.“教、學、做、賽融合”,培養數控高端技能型人才［J］.高等工程教育研究,2014（1）:140-144.

［3］張麗,李玉蘭.基于社會實踐的高職院校數控教學模式探索［J］.教育與職業.2014（12）:122-123.

［4］王丹,陳存銀.數控仿真軟件在數控編程與加工項目化教學中的應用［J］.機械工程師,2014（2）:142-143.

（責任編輯：李婉）

中圖分類號：G642.0；TP273

文獻標識碼：A

文章編號：1007-5348（2015）02-0092-05

［收稿日期］2014-10-20

［基金項目］東莞職業技術學院院級基金項目（2012C29）.

［作者簡介］張良超（1978-）男，山東濟寧人，東莞職業技術學院機電工程系講師，碩士；研究方向：數控編程與加工.

Study on the Application of the German Keller Numerical Control Software in NC teaching

ZHANG Liang-chao
（Department of mechanical and dectrical engineering,Dongguan Polytechnic，Dongguan Guangdong 523808）

Abstract：In NC teaching,applying Keller numerical control software is used for simulation teaching,which can effectively link up practical and theoretical teaching,stimulate students'learning enthusiasm,improve their learning efficiency,and enhance the teaching effect.Programming and real-time simulation of different numerical control system that comes with the software,make students widely master the programming differences of systems,reduce the school training cost,save the students'training time,and improve the practical ability of students.

Key words:NC teaching；Keller numerical control software；application value