仿真技术在数控维修培训中的应用探索

宁宗奇 茹秋生

摘 要：为了提高数控维修技术培训的效果，本文提出了将仿真技术应用于数控维修培训中。论文从软件应用、软件的适用性和针对性及特色几个方面进行了深入的阐述。通过实践检验，仿真技术在实际中应用收到了满意的效果。

关键词：数控维修；仿真技术；培训

数控技术是集机、电、仪、液技术于一体的高新技术，它的快速发展离不开数控机床装调维修人员队伍的壮大。数控机床装调维修人员在机床生产过程中，处于组装、调试、检测等关键环节，同时还承担着产品的售后服务工作，是企业与用户之间的纽带与桥梁；在数控机床的使用中，负责数控机床性能的调整、维护、维修以及数控加工工艺流程设计的参与和实施等。

数控机床装调维修工具有工种的复合性、人员素质的综合性、技术含量的高科技性等特点，因此迅速提高数控机床装调维修从业人员的知识和技能水平，必将进一步促进我国数控机床行业的发展，对于提升我国现代制造业的国际竞争力有着非常重要的意义。

数控维修培训如果直接购买数控机床和数控系统进行拆解，一则维修难度高；二则损坏机床和系统风险大；三人身安全难以保障[1]；四资金落实困难。因此寻找一种方便、经济、安全且对设备维修不造成损坏的培训学习方法，成为当前一项重要的任务。

1 仿真软件的实际应用

数控机床故障诊断与维修仿真培训，借助多媒体辅助教学软件培训操作平台，通过在课堂上的讲解和演示，使一个对数控机床和数控系统完全没有直观印象的学生，尽快进入角色，主要体现在以下几个方面：

1.1 初步掌握其基本原理和基本概念，不仅可以对整机进行解剖，还可对具体部件进行拆卸与安装，并对所有的电路进行仿真模拟，全方位的让学员了解并掌握数控机床的结构及原理，下图1和图2为某软件的机械和电器模块界面。

1.2 可以动手对机床加工产品进行虚拟仿真操作，了解机床每个操作细节，熟悉机床工作原理。

1.3 设置了与真实万用表、示波器一样的“虚拟万用表”、“虚拟示波器”，在该电路系统中就可以实现测算、仿真和调试等功能，为学生掌握电路原理，排除电路故障打下了坚实的基础。

1.4 进行多种情况下不同部件的机械及电路故障诊断与排除模拟操作，从而能够积累实践经验。为下一步进行实际的维修打下一个坚实的基础。图3为电器故障仿真设置图。

2 教学内容的针对性与适用性

应用软件对学员培训时，课程内容的选择是关键。课程内容针对企业比较通用常见的数控机床安装调试及故障维修，按职业所需的技能出发，充分体现专业培训的特点；体现整体的概念，课程内容采用模拟仿真实训，注重结构的完整性和全面性，以及综合能力的培养；体现专业方向：课程内容突出内容的实用性，针对性强；采用仿真实训及现场实验演示的方式进行教学， 具有针对性、系统性的综合技能训练，使学生真正懂得自己所学习的技术用在何处，与哪些相关的技术结合使用。这种仿真及实践相结合教学方法能让学生快速掌握相关的技术，学以致用。

在仿真实训过程中，学生可以对常见的数控机床进行拆卸、安装、线路的连接，并能根据实际应用过程中常见的故障进行仿真诊断并进行故障排除。学生通过数控机床的安装调试及故障诊断与维修仿真实训后，再到数控机床上进行实践操作，由于有仿真操作基础，在实际操作过程中可以避免很多的由于误操作而产生的对机床的损害。通过仿真实训，还能学习到实践操作过程中很难见到的故障诊断，这点对初学数控维修的学员来讲，意义较为重大。

3 应用仿真软件进行培训的特色

3.1 大大减少培训的投资成本

可减少投资购买价格昂贵的数控机床数量、可节省数控机床的维修维护费用、一个教师便可以轻松管理多个甚至是一个班级的学生。

3.2 提高培训效率

自然交互习惯的互动操作模式，为学生提供了一个生动、逼真的学习环境，让学生成为虚拟环境的一名参与者，变被动的传授为主动的交互学习，对调动学员的学习积极性，突破教学的重点、难点，培养学生的技能都将起到积极的作用，从而能够大大激发学生的学习兴趣，提高学习积极性和动手操作能力[3]。

3.3 规避培训操作过程中的各种风险

真实的实验操作总是不可避免的存在一定的危险性。仿真教学实训不仅可以避免因误操作机器而造成价格昂贵的数控机床的损坏，而且可以使操作人员避免因误操作而带来的人身伤害。

3.4 打破空间、时间的限制，学生可随时打开电脑进行实验操作

只需打开电脑就可以获得跟实际试验操作一样的真实体验，并可以不厌其烦地反复练习，直至掌握操作技能为止。无需再为有限的实验设备操作课程而苦恼。

3.5 仿真平台的网络功能，为远程教育学习提供可能。

3.6 仿真平台的考核模块，可供学员或教师随机考试检测实训成绩水平。

4 仿真软件在实践应用中效果反馈

上海工程技术大学高职学院2010年在数控维修课程中尝试使用数控维修仿真软件，收到了较理想的效果。其主要收获有以下几点：

4.1 学生对数控维修课程兴趣有了大幅度提高，因为仿真软件让学生对数控机床的结构有了更加清晰地了解，感性认识得到了丰富。

4.2 学生在技能测试中，成绩较以往有了大幅度的提高。电气连接和排故平均时间较上届学生缩短了27%。

4.3 在上海市和全国的数控维修竞赛中，表现不俗。在2011年职业院校数控维修大赛荣获二等奖一项，2010年上海市一类竞赛中，获数控维修团体银奖，个人第三名和第五名的好成绩。

5 使用仿真软件应注意的几个问题

5.1 必须明白再好的课堂教学效果也不能完全取代实践教学。在培训中尽可能的发挥培训软件的优势，但是在最后还得回归到真实的机床中去检验和巩固效果。

5.2 培训的仿真软件要与时代发展相适应，这样培训的效果就会事半功倍[2]。如果仿真软件不能够紧贴生产实际，教学内容陈旧落后，那么教学条件再好，教学管理再先进，教学质量也无法提高。

5.3 使用软件的培训过程中，要注意培训的方法和手段，确保培训的效果。

参考文献

[1]张红.数控仿真软件在教学中的应用探索[J].中国科教创新导刊，2009，（22）：164.

[2]刘才志.数控仿真软件在教学中的应用之思考[J].湖南工业职业技术学院，2008，8（2）.

[3]陈天金.浅谈数控仿真软件在教学中的应用[J].现代企业文化，2008，（36）.

作者简介：茹秋生（1970-），男，汉族，山西临汾人，硕士，上海工程技术大学高等职业技术学院教师，副教授、高级工程师，研究方向机电自动化方面的应用和职业教育方面研究。