数控仿真在数控车床编程与加工课程中应用的优缺点浅析

孔德新 张昕 杜云峰

摘 要 根据数控人才培养中遇到的问题提出了数控仿真软件引入数控教学的重要性，论述了数控加工仿真系统的产生，以及在数控车床编程与加工教学中，如何有效地使用数控加工仿真系统软件，体现了数控专业教学中的一种新的教学方法和教学模式。进一步分析了仿真软件在数控教学中的优缺点，并提出相应的弥补措施。

关键词 数控车床 数控仿真

中图分类号：TG519.1 文献标识码：A

1 数控加工仿真系统的产生

随着计算机技术的发展，尤其是虚拟现实技术和理念的发展，目前在国内已经有很多学校将计算机仿真初步运用于数控操作人才培训的教学之中，也产生了各种仿真教学系统。简单来讲就是利用计算机和其他的专用硬件软件去产生一种真实场景的仿真，参与者可以通过与仿真场景的交互来体验一种接近于真实的场景的感觉。因此能进一步培训操作者的实际工作技能。

2 数控加工仿真系统的应用效果

2.1 理论教学应用数控加工仿真系统可以极大地提高学员的学习兴趣

在引入数控加工仿真系统应用软件之前，数控编程与操作课程教学模式主要是课堂教学，学员对自己所编的程序正确与否是通过教员审查来知晓的。教员检查程序需逐个程序段进行查阅，内容多而十分麻烦，一些书写错误也不易查出，而这些问题在实际数控编程中是十分重要的。至于数控操作问题，在黑板上讲解各个按键的作用、名称与使用更是一件费力不讨好的事，习者枯燥，教者乏味。

引入仿真系统进行教学以后，学员所编程序可以直接在数控加工仿真系统的模拟加工演示，对程序编写和书写的错误能直接看出，机床操作面板的使用与零件的加工过程也和实际加工情况十分相似，学员可以从任意角度观察数控机床加工过程，毛坯加工为成品的过程历历在目，直观形象，便于学习与掌握，编程与操作的作业可以直接在计算机上检查，每次有检查，次次有结果，使学员对这门课程有了浓厚的学习兴趣。

2.2 技能训练应用数控加工仿真系统可降低训练成本提高训练效率和安全性

数控机床是一种较为昂贵的机电一体化的新型设备，如果初学时就让学员直接在数控机床上操作，可能出现撞坏刀具等现象，甚至因操作失误对学员造成人身危害。引入数控加工仿真系统进行技能操作，可以大大降低实训的消耗，约30个机位的计算机包括30个结点的正版数控加工仿真系统软件，所需费用相当于一台三十万元的数控机床，却能解决30-90个学员的初阶段的技能训练问题，学员可以对未能完成的实习实行项目保存，对已完成的实习课题进行调入回顾，而后再进行几次实际操作就能达到事半功倍的效果，大大提高了实习效率降低了实习成本。学员可以将编程与程序校验放在计算机上完成，然后将所编程序输入数控机床，对零件进行加工，安全性及效率均大为提高。

3 仿真软件在数控技术专业教学中的不足及弥补措施

3.1 仿真加工缺乏真实感，学员安全意识淡薄

实际加工中操作人员必须严格按照安全操作规程进行加工，并要求其具备相应的“听辨能力”，能根据机床不同状态下发出的声音及时调整参数，减少机床发生故障和停机的概率。而在仿真中，便无法学习到真正的“听辨能力”，并且一些严格的操作规程也无法得以实施。如加工过程中不要把头和手随意伸进机床中、加工前关闭机床安全门等，这些环节在仿真时往往都可忽略不计，而对于在练习时出现的撞刀等现象也毫不在意。如果学员的不良习惯一旦养成，会在实际生产中造成重大损失。因此，在平时的教学过程中教员要不断强调安全操作，严格要求，并给学员讲解仿真与实操的差别。

3.2 工艺参数设置随意，无法保证产品质量

利用仿真系统进行编程与操作练习时，往往容易忽视切削用量、刀具的选用，零件的装夹等问题。同时仿真软件也无法判断工件的表面粗糙度、矫正尺寸精度等。如果学员在仿真时忽略了这些内容，在实际机床上加工时也会不自觉的忽略这些对数控加工十分重要的部分，从而导致加工的工件无法达到尺寸精度要求，更有甚者发生碰撞等事故。因此，教员一定要求学员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，让学员在学习的初期就养成正确的习惯。

3.3 仿真加工与实际机床有一定差异，易使学员产生错觉，影响教学质量

由于虚拟加工技术起步较晚，现在的仿真软件与实际机床还存在一定差异。如利用车刀在数控仿真系统上加工工件时，只要背吃刀量不大于刀刃长度就可以直接切削。而在实际数控机床上加工，则会因为受到机床、刀具和材科等性能的影响，不可能选取太大背吃刀量。再如切断刀在实际加工中只能用来切槽或者切断加工。而在仿真系统中即使用来车削外圆也不会有错误提示。

综上所述，数控仿真软件在数控技术专业教学中的合理应用，既可以提高数控人才的培养质量和效率，还可以缓解学校的资金压力，但其缺点也不容忽视。只有在教学中将仿真训练与实践操作训练有机结合，摆正仿真软件在整个专业教学中的位置，才能充分地发挥其作用，才能真正为教学服务。