软件仿真——数控教学过程中的双刃剑

蒋 霁

(泰州机电高等职业技术学校，江苏泰州 225300)

据相关资料统计，现在中国在全球制造业所占的份额，早在2006年就已经占到8%，总量上超过日本，成为全球第二大制造大国。随着中国世界工厂地位的进一步确定，对机械制造业专门化人才的需求与日俱增，而机械制造业的现代化可以说与劳动者的素质是休戚相关的。目前很多的职业院校都开设了数控类相关专业，从很大层面上来说这与市场需求的关系是非常大的。

在数控专业的教学过程中，数控编程和数控机床的操作可以说是一个核心内容，其教学质量的高低某种程度上可以直接决定数控专业学生的综合能力的高低，更是衡量一个学校数控教学水平的重要标尺，也是学生能否顺利就业、取得满意收入的重要砝码。通过在教学过程中对斯沃、斐克等系列仿真软件的应用，个人认为数控软件仿真手段是一把双刃剑：用好了，可以做到教学相长，对提高整体教学水平相当有利；但如果用得不好，也会对后期教学，包括学生步入企业的工作，带来一些不良影响。

当前在很多学校，为了提高教学质量纷纷投资建设了各种类型的数控仿真实验室。究其原因有以下几点有利之处：

1 降低教学成本对教学的不良影响

要办好数控类相关专业，设备投资就是一个不可回避的问题。但数控机床往往价格比较昂贵，日常维护、维修费用高昂，且各个主流数控系统无论从编程，还是操作而言，都有着很大的差异性。要想学生在校期间所有主流系统都有所涉猎的话，学校的整体投入会相当大。采用数控仿真软件、建设仿真实验室的造价，要远远低于购买机床设备的造价。数控机床编程与操作教学的实训不比其他专业，要满足相关教学要求，动辄可能花费上百万甚至更高。而采用仿真软件，不仅可以做到一人一机，保证每个学生有充足的学习时间，而且可以节约大量的资金。

2 一定程度上可以解决理论教学与实践相脱节的问题

专业课程的学习，很多时候是非常枯燥的，尤其职业学校的学生基础普遍较差，在数控编程课程教学过程中，如果一味采用传统教学手段，效果是非常差的。比如数控机床对刀这一环节，到现场可能几分钟就能说明问题，但在课堂上老师费了很大功夫，学生可能还是似懂非懂。如果采用现场教学，一方面受机床数的限制，同时也受指导教师人数的限制。如果我们采用仿真软件，不仅可以解决直观性的问题，而且可以充分保证每个学生都有机会参与练习，这是在工厂现场很难做到的。

3 安全系数大大提高

数控机床的使用是存在一定的危险性的。在实践教学阶段，学生人数较多，学校机床台数相对有限，所以往往一台机床有几个学生同时操作。如果学生对机床不熟悉、安全意识不强，很容易造成一些事故。如果学生在实训之初，或者在理论课教学过程中，系统地经过相关机床操作的仿真练习，就可以把由于不熟悉机床而存在的安全隐患减少到最小程度。

4 技能考核的要求，技能大赛的催生

据了解，目前在不少省市的劳动部门组织的技能鉴定考核中，纷纷加强了对仿真软件的应用要求，利用仿真软件的试题及考核功能可以很方便地完成以往组织起来难度比较大的一些考核项目，甚至可以实现网络化考核，有效解决了常规考核对考生编程能力考查不足，人工阅卷效率低，易出错等一系列问题。

同时，各级各层次的技能大赛都在如火如荼地展开。技能大赛一方面锻炼了师生的实践动手能力，另一方面也是展示学校教育教学水平的重要窗口，同时也可以对广大没有参赛师生起到促进、鞭策的效果。所以各个学校对今年的大赛都非常之重视。各级大赛往往都是由理论考试、数控仿真和实践操作三块构成，数控仿真技能是考核中的重要一环。

综上分析，我们可以看到运用仿真软件起码有以下优势：

1)教学模式革新。做到了以学生为主体，能够充分发挥学生的主体作用。能够据此科学安排教学内容，便于学生循序渐进地掌握知识。

2)教学内容多样。可以进行不同系统、不同机床的理论及实践教学。

3)教学过程安全。理论教学及实践教学的安全系数提高，在教学过程中允许学生“出错”。

4)评价体系完整。能充分考核学生的综合能力。

但事物都是有其两面性的，对于建立在计算机技术基础之上的数控仿真技术，在长期的实践教学活动中，笔者发现其缺点也是同样不可忽视的，其中有些如果处理不当的话，可能会造成很严重的后果。正如一把双刃剑一样，用得好可以克敌制胜；用得不好，自身反受其害。

在实践教学过程中，我们发现问题主要表现在以下几个方面：

(1)手工编程能力的弱化

传统的数控编程教学，是逐条指令地介绍，然后通过典型工件的例题分析工艺过程，通过数控代码的方式写出程序。可以说学生不了解指令，不了解工艺过程，不仅仅是看不懂程序，自己编程更是天方夜谭。而很多时候，尤其在一些车间现场，还是需要学生有现场手工编程的能力的。当我们教会学生用CAD/CAM软件之后，自动生成加工程序，再通过仿真软件进行验证，出错的几率就会大大降低。但学生实际上只是了解了结果，对过程所知非常有限。所以，在教学过程中，自动编程与手工编程应该做到有机结合，不能厚此薄彼。

(2)加工参数设置的随意化

数控加工依然属于金属切削加工，必须严格遵守金属切削加工原理，才能保证加工的合理性(即刀具、机床的损耗在合理范围之内，保证加工成本)及产品的质量。在仿真软件处理的过程中，对这一块强调往往不够，学生在实践过程中随意设置参数的现象比较普遍。比方说，同样条件下，机床主轴转速为100r/min与1000r/min，对刀具的损耗、机床的磨损以及最终产品的质量影响是不一样的。但目前的仿真软件，限于技术，很难细化到这一块。

(3)安全意识单薄化

机床加工产品是具有一定的危险性的，如果学生直接上手接触真实的机床，由于对机器不熟悉，一般情况下不会做出过于危险的动作。但正如俗话所说：“淹死的往往是会游泳的”、“一瓶不动半瓶摇”，当学生对仿真软件比较熟悉的时候，操作机床往往会把操作软件的一些不良习惯也带过来，这时可能就会产生一些致命的问题。

比如说撞刀，在实践生产中，是属于比较严重的事故，轻则工件报废，刀具损坏，严重的还会导致机床主轴等重要部件损坏。但如果学生只操作过仿真软件，没有经历过真正的机床实践，他是体会不到这些的。

(4)易产生骄傲自满情绪

机械制造加工可以说是一个长时间经验的积累，具有高级技术水平的技术工人在任何时候都是一笔宝贵的财富。传统的师傅带徒弟的实践教学手段其周期是很长的，而在职业学校中运用了综合教学手段(尤其是仿真教学手段)后，教学周期和效果固然是与之前不可同日而语，但学生的自身积累往往是不够的。由于学生在现代教学手段的帮助下，对于各种加工方式都会有一定程度的接触，所以往往到了实践环节会滋生骄傲自满的情绪，误认为数控加工就这么一回事儿，不能够怀有一颗虚心。这样就会对学生进一步提高技术水平带来不良影响。

综上所述，我们可以看到，数控仿真技术作为机械制造类专业学生学习数控技术的良师益友，帮助无疑是巨大的。但正如前文所述，这是一把双刃剑，用好了可以克敌制胜，使教师的教学、学生的学习事半功倍。如果一味地依赖于现代计算机技术的成果，忽视传统教学模式的应用，同样也会给我们的教育教学工作带来非常不利的影响。

参考文献：

[1]杨益波，任建华.中国的世界工厂地位不会改变[N].中国经济时报，2009-06-10.

[2]方新.数控机床与编程[M]. 北京：高等教育出版社，2007.