數控仿真系統在數控教學中的應用淺析

費紅梅+呂雅琴

摘要：制造技術的迅猛發展帶動了數控技術的飛速發展，數控人才成為了社會需求的技能人才，這就需要在中職院校教學中培養優質的數控人才。本文主要研究數控仿真系統在中職院校數控教學中的應用。

關鍵詞：數控仿真系統；數控教學應用

隨著機械制造行業的迅猛發展，數控加工技術在制造業的應用逐漸廣泛，數控專業學科作為一門新興的學科在中等職業院校得到迅速的發展。如何實現數控教學的教學目標，培養優質的數控人才，成為了職業教育領域廣泛關注的話題。按照教學的要求，數控教學的有效性取決于課堂的實踐操作效果。因此，在數控教學課堂中引進數控仿真系統，為學生提供模擬真實數控機床操作的的實踐環境，有利于學生對數控知識與技能的全面掌握，也為實際操作奠定了扎實的基礎。[1]

一、現狀分析

數控學科已經成為職業院校爭相開設的學科專業，中職數控教育為數控后備人才提供了技術實踐的環境，數控的學習是一門實踐的課程，實踐出真知，才能把數控理論知識轉換為服務的數控技術。因此，實踐性的活動課堂必須滿足足夠數控設備的要求，數控技術應用過程需要在數控機床上進行。即使中職院校得到國家的政策支持而引入真實數控設備，但由于學校作為培養人才的場所，并不是提供數控服務的場合，機器設備置辦的局限性和學校場地的局限性決定了教學不能實現真實的數控技術的應用教學。同時，數控設備對使用者的要求較高，作為數控技術的初學者在不完全掌握數控技術的前提下使用數控機床設備，這對數控機床設備就是一種損壞。基于實際數控設備的安全性能和經濟性能，以及后期大額的維護成本的情況下，尋求一種替代模擬性的數控設備成為了需求。[2]

二、數控仿真系統的基本功能

數控機床幾何仿真和切削過程物理仿真是構成數控仿真系統兩個主要的部分。幾何仿真的單元系統是由軟件和硬件構成，這是模擬實際的數控機床的運轉，是一種虛擬的數控模型，具有真實數控機床的設備結構和機器性能，同時對真實的數控機床的加工環境進行環境建模，并在操作頁面上與真實數控機床的一致。區別在于，幾何仿真系統不需要切削的條件，不受切削的指標參數、切削力學的作用。這是理想狀態下的仿真系統，主要是模擬幾何刀具在數控仿真系統的運動軌跡，模擬幾何運動的狀態，研究數控技術運用的正確性，并檢驗數控流程的標準化。切削過程的物理仿真是模擬切削過程中刀具的受力狀態，并研究幾何刀具運轉時的磨損情況，并研究在數控加工時的對熱量的效應，以及彈性變形效應，從而模擬如何調整切削參數，達到最優的切削狀態。[3]

三、數控仿真系統在數控教學的應用

1、模擬實際數控機床進行實踐性操作。由于真實數控設備的安全性和經濟性，學生能使用真實數控設備的機會有限。教學中若采取純理論的教學，理論高度的抽象性，學生沒能接觸實物，運用抽象性思維也無法真正掌握數控技術的。同時，在真實數控機床的技術應用不可能只在理想狀態下進行，對未知的影響因素是無法預警的。因此數控仿真系統作為一種代替性的數控設備，為學生提供了實踐性的載體。為了保證學生數控技術學習的有效性，仿真系統在操作流程和操作頁面都保證與真實數控機床一致，對實際的刀具安裝、工件裝夾、對刀等一系列的數控流程都有模擬，數控機床的加工動態和機械運用軌跡都能通過仿真系統模擬，并在后期反映出運動圖像，為學生的自我總結提供了可參考的依據，同時數控仿真系統的操作動作能通過演示表現，使數控仿真系統更為直觀、真實。

2、實現人機交流。數控程序的指令具有指向性，在正確的代碼運行下，指導數控的加工過程。而數控的程序指令是否正確，關系著數控實現加工時是否發生過度切削、欠缺切削、干涉碰撞切削的現象。數控仿真具有校驗的程序指令功能，其能控制數控代碼，對加工發生異常實現數控檢查和調整，真實模擬數控機床加工過程。對加工過程的真實運轉過程和真實加工結果有圖像、指標等指向性顯示，便于學生能及時發現加工程序的錯誤，并對錯誤的程序和錯誤的信息作出及時的預警和判斷，提高學生對加工程序的敏感度，實現人和機械設備的交流和溝通，是人機互動一種有效形式。學生在人機交流中，反復對仿真數控系統進行調試和加工，根據反饋的信息作出優化程序設計的調整，提高加工程序的科學性和合理性。

3、增加學生對數控參數理性認識。數控教學中，對數控的參數僅僅限于“拿來主義”。數控的參數應用都是教師設定或是課本定理設定的。參數的選取對于學生來說是模糊的概念，學生對參數的理性認識并不透徹，僅僅限于最表層的概念含義。數控的安全參數、利用效率、切削速度、進給率、切削深度等參數的合理性的探究不足，學生對這些參數的應用的合理性和科學性的認識不夠，因此在數控的學習并未深刻。因此，仿真數控系統的應用，提高實踐性的同時，也加深了學生理性認識，學生通過在對切削過程的動態力學的探究中，對刀具的變形程度、磨損深度進行合理性預測，在明辨加工質量中，對影響質量的參數因素進行分析判斷，并作出調整優化參數的措施，為達到切削的加工效果。這個過程就加深了學生對參數的認識，并提高了對產品質量預測能力。

4、實現網絡教學和遠程培訓。現代社會不缺乏理論扎實的人才，缺乏的是技能人才。職業院校肩負著培養社會勞動力量的責任和使命，因此，職業院校的教學任務繁重而艱巨。職業院校的數控教學中，結合數控仿真系統和網絡平臺，構建網絡遠程教學，實現無地域限制的網絡教學，因此，學生可以根據遠程仿真系統實現在家自學，培養對數控學習的興趣，激發學習積極性。但由于網絡遠程教學的局限性，無法實現仿真系統的模擬實踐，只是通過視頻演示模擬數控加工的過程，對刀具路徑、切削深度、切削廣度等加工參數的觀摩僅限于網絡觀看，沒有課堂實踐更具真實。因此，數控仿真系統的遠程教學應用還應結合課堂的實踐操作。

參考文獻

[1] 姚俊.數控仿真系統在中職數控教學的應用[J].華章.2014（17）：67-68.

[2] 楊韜.數控仿真系統在數控機床教學實踐中的應用[J].中國科技博覽，2014（8）：227-227.

[3] 張紅英. 數控仿真系統在數控機床教學實踐中的應用[J]. 交通職業教育，2006，（03）：35-36.