数控加工仿真系统在中职数控专业课教学中的应用

张 超

（河南机电学校，河南 郑州 450002）

数控加工仿真系统在中职数控专业课教学中的应用

张 超

（河南机电学校，河南 郑州 450002）

中职数控专业课教学开展的过程中会遇到过许多问题，而数控加工仿真系统能够为教学的开展提供帮助。文章结合在实际教学中应用数控加工仿真系统取得的成效探讨了数控加工仿真系统在中职数控专业课教学中的应用。

数控加工仿真系统；教学；应用

数控加工仿真系统是基于虚拟现实的仿真软件。九十年代初源自美国的虚拟现实技术是一种富有价值的工具，可以提升传统产业层次并挖掘其潜力。虚拟现实技术在改造传统产业上的价值体现于：用于产品设计与制造，可以降低成本，避免新产品开发的风险；用干产品演示,可借多媒体效果吸引客户、争取订单；用干培训，可用“虚拟设备”来增加员工的操作熟练程度。

（一）数控加工仿真系统简介

数控加工仿真系统是利用计算机技术来模拟实际的机床加工过程，它验证数控加工程序的可靠性和预测切削过程。数控仿真系统可以模拟实际设备加工环境及其工作状态，为验证数控程序的可靠性、防止千涉和碰撞的发生以及预测加工过程提供了强有力的工具。目前，国内己经出现了多种数控加工仿真系统，如上海宇龙、南京宇航、南京斯沃和北京斐克等不同数控加工仿真系统。

（二）在数控专业教学中遇到的问题

1.实训设备少，学生多，成本高。河南机电学校在开办数控专业之初，面临着实验实训设备少的困难，而中职学校在教学中又必须着重培养学生的实际操作技能，实训设备少就从客观上限制着教学的有效开展。随着社会对数控专业人才需求的不断增大，学校数控专业学生人数却在不断增长，但昂贵的数控设备数量的增长又不能跟上学生数量的增长，就使得设备少、学生多的矛盾日益尖锐。伴随着学校对实训设备的陆续投入，设备逐渐不紧张了，但仍然存在着另一个问题：如果数控专业的实训完全在数控机床上进行，将使学校对设备的折旧、练习用材料、刀具，能源等消耗巨大，教学成本居高不下。

2.实训教学的安全问题。在数控加工实训过程中，还遇到了学生在实训中的安全问题。比如在学生在初次接触到数控机床时，对整台机床的基本操作还不熟练，经常发生因错误操作而损坏机床或刀具。在中后期学生学会编程后由于编写的程序不合理或输入有误等情况下盲目的执行程序自动加工，往往会造成打刀、撞车等事故。

3.教师在教学中工作量大。在过去教学过程中，教师的教学工作量很大。在编程教学中，对于学生所编制的程序，为了防止程序不合理或错误，教师需逐个逐段检查，但对一些书写格式错误也不易检查出来；而实训教学中，教师在数控机床上作示范操作时，往往会有许多学生围观，而外围的学生根本看不清楚，也听不清楚教师的示范与讲解，教师只好多次进行示范、讲解，教学效果还是不理想，无形中都大大的增加了教师的工作量。

4.可供学习的系统比较单一。由于种种因素，学校的实训用数控系统以 FANUC为主，造成了学生在完成学业时就只会操作 FANUC系统，在遇到其他系统时就无法适应操作了，导致学生就业时需要有个自己适应的过程。

（三）数控仿真系统在我校教学应用中取得的成效

学校根据具体情况，已经在数控专业教学中应用数控仿真软件多年，收到了良好的效果，已经成为数控专业教学中不可缺少的部分，同时很好的解决了数控专业教学中所遇到的问题。1.由于部分的实训活动可以在仿真系统中实现，使用仿真软件将大大减少在数控机床设备上的资金投人，同时机房使用率也大为提高，也使学生能够人手一机的操作，从而可以加快对学生的培训速度，大大减少工件材料和能源的消耗，从而可以降低培训成本。2.因为仿真系统是在电脑上的虚拟系统，通过仿真系统的使用学生可以大胆地，独立地进行学习和练习，而不存在因为操作失误而产生的打刀和装车，同时也快速的提高了学生操作的熟练程度，从而降低了学生在实操中失误的可能。教师还可以要求学生在实际上机床操作之前，要把自己编制好的程序代码，传输到仿真软件中加工一下，确保校验无误后，方可到机床上实际加工，既节省了机床操作的辅助时间，又减少了加工中出错的概率。3.仿真软件的互动教学功能大大提高了教学的效率。教师通过教师机，在每位学生机上演示其教学内容，学生可以正常清楚地观看和练习，同时教师也能在教师机上观察每位学生的操作情况，对学生进行教学指导还可利用仿真软件的考试功能对学生进行考试，了解学生对数控加工过程的掌握况，不断调整教学进度，从而提高教学效率，减轻工作量。4.数控仿真系统能提供车床、立式铣床、卧式加工中心和立式加工中心，以及机床厂家的多种常用面板；控制系统有 FANUC系列、Siemens系列、三菱、大森、华中数控、广州数控等，可以在安排学生掌握一种主流系统的操作后，在仿真系统上熟悉其他系统以达到触类旁通、增强学生适应力的目的。

（四）使用数控仿真系统的一些思考

1.日常教学中仿真教学如何安排。目前安排仿真教学有多种模式，有的兄弟院校是将仿真练习当做实训的一部分，在一学期中统一安排数周时间让学生做仿真实习。有的机床设备少的学校甚至用仿真代替实操。河南机电学校数控专业课采用一体化教学，即理论实操一体化教学，专业课贯穿整个学期，而每周的专业课课时被集中的安排在一至两天中，非常方便主讲教师统筹安排理论和实训课时。教师将一学期的教学内容整理成若干个教学任务，每一周或两周完成一个任务，对于每个教学任务，教师将其有机的分为三个教学阶段进行，分别是理论讲解、仿真练习和实操加工。教师带领学生在教室集中的学习理论知识，学生带着理论和编好的程序分散到仿真教室在仿真练习阶段将程序段进行验证，教师在仿真的过程中发现学生存在的问题并及时的纠正，最后学生到车间实操加工零件，经过以上三个教学阶段循环的执行，充分发挥了仿真系统的作用，提高了教学效率。

2.仿真不能代替实操加工。数控加工仿真系统只是加工过程的模拟而并非真实加工过程，无法代替学生在真实切削加下的实际感受，比如数控刀具的选用与安装、刀具的磨削、零件的装夹等这些必须要自己动手操作。采用上海宇龙仿真软件，虽然在软件中可以选择不同的工件材料，但是编程时选择任何切削用量，都可以仿真加工出工件来，因此会出现在仿真软件上模拟加工正确的程序，应用在实际中有可能出现打刀、加工质量不能保证、生产效率降低等问题。教师一定要要求学生按照实际操作加工中的要求来做，如正确装夹零件，合理选用刀具及切削用量，对刀的步骤和动作也要规范，让学生在学习的初期就养成正确的习惯。

[1].上海宇龙软件工程有限公司.数控加工仿真系统使用手册[M].2004.

[2].袁宗杰,邓爱国.数控仿真技术使用教程[M].清华大学出版社,2007.

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1008-1151(2011)06-0183-01

2011-04-10

张超（1979－），男，河南机电学校助理讲师。