仿真软件在数控实训中的应用

白小云

（太原理工大学工程训练中心，山西 太原 030024）

1 前言

随着科学生产的快速发展和知识经济社会的出现，我国高校的大学生实训正在逐步实现由传统的单一金工实习向现代的综合素质实训转化。传统的以“学习工艺知识，提高动手能力”为主要理念的金工实习正朝着“学习工艺知识，提高综合素质，增强工程实践能力，培养创新精神和创新能力”的目标发展。工程训练中心正在朝着具有现代工程背景的集机械、电子、信息、系统和管理为一体的综合工程实践育者于现代工程背景下，通过一系列工程训练教学活动、科技创新活动和人文素质教育活动，了解和熟悉工程的全过程，让学生在企业管理、工程实践能力和技术创新意识等诸多方面都得到全面的训练和提高，为学生的长期发展奠定基础。这一工程实践教学环节，充分体现了基础性、实践性和创新性的教育内涵，对培养学生的工程实践能力、工程设计能力和技术创新能力具有极其重要的基础作用。在太原理工大学工程训练中心大学生数控实训中分别进行数控车、数控铣、数控加工中心、数控电火花线切割，培养大学生实际操作能力，掌握数控加工原理以及编程方法，利用自动编程cAD／cAM技术自行设计零件图，选择数控加工方法，设计数控加工工艺，并进行整个生产过程的实施，进而培养学生的创新意识和创新能力。

知识转化并升华为素质离不开实践。要想达到大学生数控实践效果，仅在教室里进行全方位的教学是不够的，还应实施工程训练中心的实践教学。在数控技术方面，学生获得这种能力有几种路径：一是有完善的实习基地，但在目前国内的情况下很难办到这一步。二是学校用有限的资金投资购买数控设备建设教学实训环境。数控设备价格昂贵，一台中档斜床身数控车床一般需二三十万，而数控加工中心更是高达几十万甚至上百万。数控实训若完全在数控机床进行，是不可能让大学生达到普及性实训。这种规模实训中心即便建成，实际使用效率和效果往往也不是很好。三是数控机床配置的数控系统类型多且升级更新较快，对任何学校而言是不可能将所有的系统配齐的，这样经常会出现大学生在校期间所学的系统与毕业工作后操作系统不符的情况，使到了工作单位后不能尽快使用数控机床，还需一段时间的培训后才能进行生产。四是数控机床是自动加工的，大学生在刚学时，常常会由于在编程的准确性或操作中的失误造成刀具或机床的损坏，甚至造成人身危害。因此，如何改善和提高数控实训效果，使学生能学有所练、学用结合，是数控实训教学工作面临的一个非常大的难题。综上所述，考虑到数控实践教学的需要，又考虑到数控设备昂贵与学校资金紧张的普遍性矛盾，经过多方调研，太原理工大学工程训练中心选定了一种能在计算机上进行三维仿真，相当于真正的CNC机床的操作功能，并能进行手工编程或CAD／CAM自动编程，与国内数控机床有很好的兼容性的基于Pc机上操作的英福花数控仿真软件。

2 英福花数控仿真软件的功能

英福花数控仿真软件系统具备对数控机床操作全过程和加工运行全环境仿真的功能，将切削加工过程用三维图形或者二维图形的方式演示出来，使原来需要在数控设备上才能完成的大部分教学功能可以在这个虚拟制造环境中实现。虽然仿真软件中的数控机床是一台模拟的机床，但对于仿真的操作面板是依照真实的数控机床制作，对仿真的一些功能方式也和真实的数控机床基本相同，它可以实现对数控车床、数控铣床和数控加工中心加工零件全过程的仿真。其中包括毛坯定义、装夹、刀具定义与选用，零件基准测量和设置，数控程序输入、编辑和调试，拥有FANUC系列数控系统、SIEMENS系列数控系统、华中系列数控系统、广州系列数控系统等多种数控系统，还可以运用仿真试题库考核学生实训中理论知识与程序编写、零件加工的掌握情况。

下面是英福花仿真起始界面、加工方法的选择界面、程序编写界面、对刀界面、试题库界面。

图1 试题库界面

图2 试题库界面

图3

图4 按实际机床模拟的数控手

图5 刀具补偿、刀具磨损补偿输入

图6 刀具补偿、刀具磨损补偿输入

图7 不同的加工方法

图8 程序输入、检验、加工界面

图7为学生可选择数控车、数控铣、数控加工中心不同的加工方法；图1、图2为学生选择数控车FANUC0iMT系统进入实训界面或试题库界面；图5、图6为学生数车刀具补偿、刀具磨损补偿输入；图4为按实际机床模拟的数控车；图8为学生程序输入、检验、加工界面。

3 英福花仿真在本中心数控实训使用的作用与不足

（1）利用英福花数控仿真软件可以弥补设备的不足，提供了多种机床和多种系统。数控技术是集机械、电气信息、计算机、液压气动、光机电为一体，要使学生扎实学习数控的基本理论和全面认识数控设备，英福花软件仿真模拟作为一种图文并茂的教学手段是一种不可缺少的教学资源，英福花软件仿真保证学生实训中都有动手时间，可以实现一个零件多系统加工，在实训中起到了激发学生实训兴趣、提高实学效果的作用。

（2）英福花仿真安全性高，便于大学生学习。由于英福花数控仿真系统不存在安全隐患，不会因为大学生的错误操作而损坏机床与刀具，更不会造成人身伤害，大学生可以大胆地、独立地进行学习和实训练习。英福花仿真软件中不仅可以对学生编制的数控程序进行自动检测并指出其中错误说明原因，出现报警画面，还具有在真实设备上无法实现的三维测量功能。这些功能使得大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、加工尺寸精度，有效帮助大学生学好数控技术。

（3）大学生可把所编程序通过英福花数控仿真先做切削校验，发现加工错误修改程序，检验程序正确后转入实际加工，避免实际操作出错。在实际操作时，我们一般利用机床的图形显示功能与程序校验功能来检验程序的正确性，每个大学生占用机床时间较长，同时，由于图形显示也只能观看零件的大致轮廓，程序校验功能只能检查程序语法错误，对于程序中的一些细小处的输入错误判断不出。所以在实际操作前，学生可以在数控仿真软件上输入程序，将校验的步骤放在计算机上完成，观察零件的加工情况，最后将正确的程序通过键盘或数据传输方式输入到数控机床中，这样既可节省时间，又可提高加工中的稳定性。

（4）英福花数控仿真可通过内配试题库对学生实训结果检查，提高学生的积极性，加深数控的基本理论，手工编程得到熟练练习。

（5）英福花数控加工仿真系统只是加工过程的路径模拟并非真实切削加工过程，它与实际切削加工有很大差距。因此，学生在利用数控加工仿真系统进行编程与操作练习时，往往容易疏忽切削用量的选择、刀具的选用、零件的装夹等方面，在实际加工中便可能出现打刀、震动现象或影响实际零件的加工质量、加工精度进而降低生产效率。

（6）英福花数控加工仿真系统在实训中不会出现任何事故，无论多大的吃刀量都不会造成打刀或闷车或切削变形等，使大学生容易放松对安全操作的要求，而对于在实训时出现的撞刀、撞车现象也毫不在意，这种轻率态度会在实际加工中造成重大事故和财产损失，习惯一旦形成很难改变。

4 结束语

英福花数控加工仿真软件作为一种先进的教学手段，对数控专业大学生实践能力的培养能够起到积极的作用。英福花数控加工仿真使大学生在实训中产生临场感和真实感，缩短大学生熟悉和掌握数控加工的学习时间，并加快掌握每种数控机床基本操作的进程，将实际加工出错及事故发生率降低到最小程度。由于数控软件仿真和实际加工仍存在差距，应该科学地、正确地认识英福花数控仿真软件在实训中的作用，英福花数控加工仿真毕竟只是加工过程与加工路径的逼真模拟而非真实切削加工过程，因此指导老师对大学生实际加工必须加以足够的重视，使英福花数控仿真软件更好地服务于大学生的数控实训。

[1]张红英.数控仿真系统在数控机床教学实践中的应用.2006（03）.

[2]李纯彬，邹新兰.数控技术专业实践教学改革探索[J].河南机电高等专科学校学报.

[3]王海根，马剑.仿真软件在数控技术课程教学中的应用.浙江工业大学之江学院.