數控加工技術課程的數控仿真軟件教學探析

陳華偉

摘 要：隨著機械制造業的發展，數控技術得到了廣泛應用，數控人才逐漸變成社會急需人才。技工院校作為應用型數據人才培養基地，需不斷擴大數控專業招生規模，以適應社會發展對人才的需求。不過在數控設備不足的情況下，數控加工技術課程實訓教學面臨極大壓力，怎樣有效解決學生人數多、實訓設備少的問題，且提高數控技術專業學生教學質量呢？模擬實際設備加工狀態的數控加工仿真系統很好地解決了該問題。本文結合自身教學實踐，對數控仿真軟件教學的具體應用流程進行了總結，以期與同仁共同交流。

關鍵詞：數控加工 數控仿真軟件

數控仿真軟件是一款在計算機設備內完成數控操作加工仿真的現代化專業性軟件，能同時展開刀具軌跡與機床運動的仿真。數控仿真軟件通過三維顯示與虛擬現實技術，使數控加工整個流程的模擬達到相當逼真的程度，進而檢驗加工環節里可能存在的不足。利用微型計算機的數控加工實驗教學系統，可為學生知識的學習提供更真實的數控機床操作編程加工環境，可降低實際上機操作時因誤操作而帶來的機床與工件毀壞幾率，進而提升課堂教學質量與學生實際工作能力。

一、數控仿真軟件在數控加工技術教學中的作用

第一，通過數控仿真軟件能夠彌補設備與師資缺乏，增強學生動手實踐能力，對學生技能操作熟練程度的提升更有利。利用仿真軟件展開模擬操作，可為學生提供更多的實習機會，縮短新授知識轉變為技能的周期。如一個班級中約有30個人，3臺機床，平均每臺機床約10個人，每次實習時間約3小時，而每個人的實際操作時間僅有18分鐘，在如此短暫時間內，很難達到預期的效果。若我們利用每所學校均有的微機室，將3小時換作與實際機床基本相同的仿真操作的話，可保證所有學生均有足夠時間來動手，提升操作熟練程度，為下一步實際操作做足準備。

第二，提供了多類機床與多類系統。現今數控機床的種類與系統廠家相當多，教學時可結合需要選擇對應機床與系統完成對學生的授課，增強了學生對不同數控系統與不同數控機床的適應能力。

第三，通過數控仿真軟件可更好結合理論學習，實現同步教學。若通過仿真軟件一邊演示一邊教學，借助車刀與工件運動來顯示指令軌跡，學生更易理解，還可親手操作以加深認識，理論與實踐相互融合，增強了教學質量。

二、數控加工技術課程的數控仿真軟件教學要點

1.引導學生正確選用數控加工仿真系統，提高教學質量

數控仿真軟件可通過計算機把所編制程序，在二維圖或三維圖的基礎上通過動態方式把整個數控加工過程更生動地展現出來。現今有影響力、有代表性的數控仿真軟件包括上海宇龍、斯沃仿真、南京宇航等。但具體選擇哪種仿真軟件，還應綜合分析仿真系統里操作面與實訓教學機床的匹配性，保證仿真系統里所用到的數控系統應與教材教學選擇的數控系統或機床相符，并考慮數控仿真系統功能是否滿足教學要求與仿真軟件及CAD/CAM軟件配套性，如通過CAD/CAM軟件后置處理所生成的程序可否調入仿真系統進件虛擬加工，在仿真軟件運行驗證符合要求的程序可否在真實機床里加工等。筆者學校在實際操作中選用了上海宇龍數控仿真軟件，軟件基本可兼容目前國內已有的大部分數控系統，如FANUC、SIEMENS、廣州數控等。仿真軟件完全模擬真實的數控機床操作，能清晰仿真整個數控加工環節。學生在學習過程中能夠更快速地了解數控機床編程與操作技能。

2.科學應用仿真軟件，增強學生學習興趣

過去在黑板上講授不同按鍵名稱、作用與操作方法，實質上是一件費力不討好的事，學習者感覺枯燥，教師也乏味。但若將數控仿真軟件用于數控加工技術課程中，學生所編程序能夠直接在計算機數控加工仿真軟件中進行模擬加工演示。由于機床操作面板的使用及零件加工過程均與實際加工情況類似，學生可從任意角度了解、掌握數控機床加工過程，毛坯加工變作成品的過程真實形象，更利于知識點的掌握。利用數控仿真軟件，基于學生學習中遇到的各種困難及問題給予講解、引導、示范操作，可以克服所有的學習困難，解決問題，增強學生學習興趣。此外，數控仿真軟件再先進，終究不是真實的，數控系統種類多，統一數控系統應用于不同廠家生產的數控機床上，實際操作中也存在諸多差異，研發人員無法全面掌握這些具體細節，仿真軟件產品會出現一些與真實機床不同的感覺。教師還應為學生清楚講述軟件與實際機床不符之處，并結合機床真實情況為學生展開針對性教學，以免讓學生出現誤解，不利于將來機床編程與實操。

3.合理安排教學內容，循序漸進掌握數控知識

數控加工技術課程教學中應合理安排教學內容，在教學前將知識點給予有效安排，大致分作三個模塊，即基礎模式、提高模塊與拓展模塊。首先，基礎模塊重點講述訓練中常用到的FANUC數控系統相關數控車床、數控加工中心編程方法、操作及應用知識，該模塊屬于教學基礎，也屬于教學的重點，要求學生務必熟練掌握，并能做到知識的靈活運用;其次，提高模塊重點講述并訓練SIEMENS數控系統相關三種機床編程與操作，增強學生在不同數控系統下進行不同數控機床編程的操作能力與理解能力;最后，拓展模塊重點講述國產數控系統里的華中數控系統與廣州數控系統里的數控車床編程及操作技巧，拓寬學生知識面，增強學生對不同操作系統、不同操作面板的編程及實踐操作能力。唯有如此，學生方可更牢固地掌握各種數控加工知識，步入社會后能盡快適應崗位工作要求，提高工作能力。

4.仿真軟件學習與機床實際操作訓練同時進行

數控仿真軟件不僅可用于數控加工技術課程教學中，還可作為數控操作技能訓練輔助工具。教師應擺正數控仿真系統在教學中的位置，不可讓學生養成一味依賴數控仿真軟件的習慣，而忽視了機床實際操作練習的重要性。教師需結合課程總共的學習時間，科學分配仿真軟件學習與機床實際操作訓練二者的時間比例，充分認識到數控仿真軟件的應用優勢主要體現在入門基礎訓練上，而學生實踐操作技能的提升關鍵還是要通過大量的機床實際操作訓練。學校需合理制訂教學計劃，在數控仿真軟件課程學習前，就先組織學生到附近工廠實習，讓學生對各類加工方法有更深的感性認識。同時，數控機床課程與數控加工工藝課程也應安排在數控仿真軟件學習訓練前，讓學生掌握更多機床操作方法、加工方法與切削用量選擇方法，更利于學生理解與掌握數控仿真各環節要點，進而讓數控仿真軟件真正在數控加工技術課程中發揮作用，達到“砍柴不誤磨刀功”之效。

總之，數控仿真軟件將逐漸變成我國數控教學中的主要手段，不但能夠解決占用過多實驗設備時間的問題，還可提升學生對數控加工的認識，還可為學生提供檢驗自行編寫程序正確性的有效手段。不過，把數控仿真軟件應用于數控加工教學里也有諸多不足，在應用過程中還應不斷改進與完善，使其更好為數控教學服務，提高教學質量，為社會培育出一批批實踐能力強的新型數控人才。

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（作者單位：山西省陽泉高級技工學校）