浅谈数控仿真软件在数控加工教学中的应用

浅谈数控仿真软件在数控加工教学中的应用

梁健民

（江门市工贸职业技术学校，广东省江门市529300）

摘要：近年来，在工业等各种加工领域中，数控机床有很高的适用率，数控模具专业的学生就业率很高，就读数模专业的同学也很多，如何在有限的教学资源环境中更好的提高解决学生实操和理论知识水平，这是我们中职学校急需解决的问题。数控加工仿真系统可以感官实践的模拟实际数控机床加工的工作刀路情况及加工的安全状态，可以用作数控技术操作技能的教学培训，既可以使同学们很好的达到实际加工操作训练的目的，又可以大幅减少数控机床设备的投入，具有很高的应用价值。在数控加工这门课程的学习中，使学生掌握必备的技能和知识。通过完成一个项目，加工一个零件，解决一个问题等活动，更好的培养学生的实操能力和积极创新。而在这个过程中，对话是获取信息、产生创意、修改工艺的一种十分有效的途径。将对话作为一种教学意识或教学方法，融入到数控仿真教学中，体现以学生为主，让学生成为批判的思考者，自主建构知识技能。本文浅谈数控仿真在教学的如何应用展开项目教学。

关键词：数控仿真；感官实践；反思

一、数控加工仿真技术简介

仿真技术是复杂系统研究和设计的一种新型和有效工具。所谓数控加工仿真，是采用计算机动态图形教学的手段对机床刀具的走刀步骤和零件切削加工工艺过程进行模拟，具有安全效率高、直观度高，成本低等优点。其中有各种普及度高的数控系统，例如：FANUC（发那科）、GSK（广州数控）、HNC（华中世纪星）、SINUMERIK（西门子）、MITSUBISHI（三菱）、KND（北京凯恩帝）、DASEN（大连大森）编程和加工功能，是结合机床厂家实际加工制造经验与教学训练一体所开发的。通过仿真数控软件的使用操作可以使学生提前熟悉数控机床刀具的运动，及时的了解认识与修改数控程序的编写错误，达到安全操作训练的目的，又可大大减少昂贵的数控机床设备的投入。学生首先在仿真电脑软件上操作，能在较短的时间内，掌握各种系统数控机床的功能按钮操作，可进行手动编写数控程序或读去学生自己编写的数控程序，教师通过学生的仿真操作，随时发现并指导学生当前操作的，根据学生掌握的学习情况进行教育，既节省了成本和时间，从而提高学生的实际操作水平。另外，教师还可以对一些安全意外情况进行控制。数控仿真系统加工代替了实际机床试切等传统的走刀轨迹的检验方法，大大提高了数控机床的使用寿命和有效工时，在加工制造业得到广泛的应用。

二、在项目教学中应用数控仿真软件

1、大胆创新是感官实践的关键

在以往的数控加工技术教学中，老师受制于数控设备的条件与学生的思维能力，仅仅靠老师在课堂中讲解的教学模式，往往在数控教学中往往得不到良好的效果，一个学期下来，学生根本连的一些基本的指令都不太清楚，整个学期下来，学生自我发现这门课程学到的知识点并不多，只靠老师的理论讲解，学生不能完全的接受整个数控加工工艺过程，慢慢的甚至对数控加工丧失学习的兴趣。

2、利用数控加工仿真软件可以更加有效率的解决数控设备的不足，节约教学经费

在中等专业技术学校中，学生正处于知识膨胀时期，由于一个数控实习室只有3~4台数控机床，而且这几台机床分别用于模具专业、数控专业、机电专业班的学生的实习实训。学生在实验实训当中，设备的严重不足。学生在学习中，往往出现“求过于供”，学生在实训中出现争先恐后的情况，担心自己无法完成学习任务，一些学生在等待老师机床操作加工中，渐渐失去了学习耐心，学习的方向。而老师则出现很难安排学生的实训时间，因为数控加工训练必须有相当充足的时间去训练的。这时候就出现所谓的“巧妇难为无米之炊”。

这时候，如果要求学生能在理想的教学环境中，数控机床教学与实训的设备投入量很大，一个数控实训教学基地购进数控加工车床、数控铣床、数控加工中心、数控线切割、特种数控机床等实习设备，每台机床可提供2-3名学生实习，以20台数控机床计算，投入约几百万元，一个班级实习的人数在50人左右，而通过利用仿真软件和学校现有的计算机设备，每台计算机可提供1名学生的实习，使每个学生有充足的时间进行亲自动手练习，以每台计算机3000元计算，提供50人进行数控仿真练习，仅需15万元，可为学校节约大量的设备投资费用。

3、提供了各种机床和各种数控机床系统

目前，我校目前在数控教学过程中，使用的是南京斯沃仿真软件，斯沃数控仿真软件具有常见的数控系统，例如：例如：FANUC（发那科）、GSK（广州数控）、HNC（华中世纪星）、SINUMERIK（西门子）、MITSUBISHI（三菱）、KND（北京凯恩帝）、DASEN（大连大森），通过仿真数控软件的使用操作可以使学生提前熟悉数控机床刀具的运动，及时的了解认识与修改数控程序的编写错误，达到安全操作训练的目的，又可大大减少昂贵的数控机床设备的投入。既节省了成本和时间，又能提高学生的实际操作水平。

4、数控仿真软件的功能

1)数控仿真软件可以实现模拟数控机床所有的功能的真实直观效果。

2)实时地解释NC代码并编辑机床进给命令。

3)提供与直观的数控机床相似的按键操作面板。

4)单程序块操作，自动操作，编辑方式，空运行等功能。

5)移动速率调整，单位毫米脉冲转换开关等。

5、让学生产生感官学习，方便教师进行系统的教学

目前，在我校已开设数控仿真实训课，学生在为期一个月的实训学习中，分批进行数控机床训练与数控仿真训练同步进行。通过完成一个项目，加工一个零件，解决一个问题等活动，发展学生的技能操作水平创新思维的能力。

在仿真实训课上，以教师为主体，利用计算机多媒体进行教学，可以直观的向学生展示数控加工的过程，积极的调动学生的学习兴趣，进而使学生快速掌握所学的内容。老师布置零件加工作业，学生将理论与实践有机的结合到一起，通过仿真软件模拟加工过程，学生能够感官学习。教师也可随时通过局域网络调出并检查学生编制的程序，指导学生。在一个零件仿真实训完成后，教师讲授和学生练习同步进行，学生能够通过数控机床亲自动手进行数控机床零件加工，及时发现自己的不足，改正加工过程中出现的错误。这种项目教学的结合是理论与实践教学一体化体系建设的一种形式，更适合于技术应用性人才的培养。

6、安全性高，便于学生学习

在实际数控机床操作过程中，学生在初学时，经常会由于在编制数控程序上的错误或操作机床不当造成数控刀具或机床的损坏，甚至造成人身伤害。而数控加工仿真系统不存在安全问题，不会因为学生的错误操作而损坏机床，更不会造成人身伤害，学生可以大胆地、独立地进行学习和练习。软件中不仅具有对学生编制的数控程序进行自动检测、具体指出错误原因的功能，还具有在真实设备上无法实现的三维测量功能。软件根据学生的编程情况，自动评分。这些功能使得学生可以进行自我学习，自我检测加工零件几何形状的精度，大大降低了教师的工作强度。

三、数控仿真软件在师生教学中的联系

现在全国大小职校都在实行任务引领型的项目教学，当一个新的项目出来以后都有相应的资料，要求学生先阅读相关的知识，从中找出完成项目的要点，然后在做项目的时候予以应用。但是现在的中职的学生普遍都不愿去思考问题。甚至有时上课老师提出一个新的项目，学生会说“老师，你直接告诉我们加工工艺或怎么编程吧”。是什么造成了课堂这样的局面，是我们的学生天生不愿动脑筋？不是，从心理发展动因看，许多人心灵深处有一种根深蒂固的需求，希望自己是个探索者、发现者、研究者。但是，当我们的学生从小游历了无数的题海，习惯于每堂课被填塞“要点”、“标准答案”时，他们渐渐丧失了自己的思维能力，渐渐习惯了被动的接受结论。为了学生发展的需要，数控仿真教师有责任有义务去唤醒学生行将沉睡的思维。要学生学会思索，就需要让学生有充裕的时间与书本对话。在数控仿真教学中，我就按照事先设计的项目资料，让学生通过分析、讨论、操作、反馈等环节掌握学习内容。例如，在完成车削轴类零件的项目中，学生根据完成项目的要求，去阅读和研究资料获取相关信息，然后分小组讨论得出合适的加工工艺。职业技术学校学生的自我意识较强，渴望自己的技能得到承认，但要做出合格的零件，学生必须在课外反复研读资料、搜索网络相关资源，学会应用。总之在项目教学的过程中老师要创设机会让学生与文本对话，这样可以培养学生积极动脑、认真思索、学会应用的好习惯。

当然，数控仿真软件在某些方面确实不能跟真实的机床相比，也不可能完全替代数控机床，尤其是涉及到实际加工工艺参数和工具装夹等方面的问题，而且各个仿真软件厂商的仿真效果有各异，仿真还是达不到实际理想的效果。最终，同学们还是需要多进行足够的实际机床操作训练才能更加的提高操作技能水平，但是，不可否认的事实是，数控仿真已很适合我们中等职业技术学校的实操课，让老师的教学工作更好的展开，更让学生更好的提高学习动力。

参考文献

[1]周虹：《数控原理与编程实训》人民邮电出版社2005.9

[2]刘学昌：《对话教学初论》教学研究/2001年第11期.