数控仿真软件在数控编程与加工项目化教学中的应用

2014-04-21王丹陈存银

机械工程师 2014年2期

王丹，陈存银

（1.吉林电子信息职业技术学院，吉林吉林132021；2.吉林市第二实验小学，吉林吉林132001）

0 引言

高职高专教育培养适应生产、建设、管理、服务第一线需要的德、智、体、美等全面发展的高等技术应用性专门人才。为更好地提高数控技术人才培养质量，服务社会经济发展，许多高职院校对高职教育教学进行改革，提出了一系列教育教学方法，其中项目化教学方法得到了普遍认同。在进行数控编程与加工课程项目化教学中，仿真软件起到了很重要的作用。

1 项目化教学

项目化教学是按照从易到难的认识规律，将课程内容整合为一系列融入知识点的项目；把学生分为若干小组，按照企业的生产和管理模式使其完成项目的内容。使学生在完成项目的过程中掌握所需知识及其应用的教学方法。

数控编程与加工课程是实践操作性非常强的课程，通过学习使学生能够给出零件的数控加工工艺，编制出中等难度的零件加工程序，通过数控机床加工出符合要求的零件。对于这种知识点多、考查内容多的专业课，采用项目化教学是非常适合的。

图1 数控编程加工课程六步法

在数控编程及加工教学中，按照从简到难的认知规律，将这门课程根据典型零件的制作分成若干项目；每一项目包含三方面内容：数控加工工艺设计、程序编制、数控加工，按照六步法来进行（如图1）。

项目以小组为单位，小组成员讨论确定最终的数据，然后用PPT展示、讲解，教师及其他小组成员给予点评，给出建议使之完整、正确。

每个项目每个小组需要提供：工艺分析方案说明、工序卡及刀具卡、加工程序、实体零件。在确定工艺分析和书写工序卡及刀具卡时，学生需要去查阅相关资料，然后自己将知识点消化并编制项目中的零件的工艺，在此过程中锻炼了自学和查阅资料的能力。在编制加工程序时，学生要对所需要的编程指令学习，运用仿真软件进行程序的修改与完善，在这个过程中培养了学生的自学能力、自习认真的素养；在零件加工过程中，增强了学生操作安全性、规范性、动作的标准性等职业素养。

通过这个项目的进行，学会理论知识、增强实践技能，锻炼了表达与沟通能力，增强了协作能力，提高了学生的综合职业素质和学习能力。

2 项目化教学中的仿真软件

对于项目化教学，项目的实施——零件的加工无疑是重点中的重点。保证每个学生都有一个机床来操作确实是一个难题：一是成本，机床的价格比较贵且需要有相应的液压气动等配套设施及刀具等消耗品，需要大量的物力投资；二是安全性，四五十人同时操作，需要许多人力来保证操作的安全性。如果不练习实践操作，只是练习写程序，又违反了高职教学的初衷，所以可以借助数控仿真软件来帮助我们完成项目化教学。

数控仿真软件实现了数控机床硬件与计算机仿真软件的完美结合，使数控机床真实操作面板与计算机模拟技术相融合，真实反映数控加工的整个过程。相对于数控机床来说，仿真软件仅需要电脑，具有价格低、观察直观等优点，与机床的高昂的维护费用相比，仿真软件的维护更方便且低廉，同时在全程的使用中，也没有毛坯件及刀具的损耗。

教学中可以建立项目化教室，使数控仿真实训室成为实训车间的“技术部”，把电脑、桌椅、投影仪等教学设备安排在实训车间里，使其既是教室、仿真实训室，也是实训车间。

1）利用数控仿真加工与在线操作加工结合的方式，锤炼学生技能。每台设备最多3个人共同使用，一个人先操作，其他两位可以提醒、协助，出于安全性考虑，保证只有一个人操作；加工完成后，“操作者”去整理自己的数据、检查零件尺寸；“助手”之一进行操作，成为“操作者”，小组中另外一名成为新“助手”；按照这样的流程，轮流操作加工。

在加工操作进行过程中，小组其他同学利用仿真软件在电脑上进行输入和编辑数控加工程序。用已经编写好的程序在数控仿真系统上进行仿真加工，通过动画仿真演示，可以看到清晰的走刀路线，检查程序的正确性。同时也使学生熟悉了数控机床的面板各按键的位置及使用，减少了对操作面板的熟悉时间，为实际操作训练争取到更多有效时间。

通过在仿真中注重工艺、程序语句的正确性，在实际操作中注重操作的安全性、规范性、技巧性、控制精度等，使学生理论与实操都得到了锻炼。

2）除了对技能的增强外，仿真软件起到了对理论知识学习促进作用。

（1）通过仿真系统加深学生对指令的认识，对知识点不模糊。在学习部分同组相似指令（如LCYC95毛坯切削（轮廓）循环指令）时，由于R105加工方式参数设置不同，走刀路线就会不同，学习过程容易混淆。如果使用该指令编一个设置不同参数的程序；然后模拟走刀路线，通过观察设置不同参数得到的不同的走刀路线，使学生明白各参数的含义，正确深入地理解了指令。

（2）清晰展现加工过程，使学生对加工过程清楚了解。在零件加工中，机床都是关上门的，无法清晰观察走刀路线及零件尺寸的变化。在仿真软件里引入二维截面与三维实体同时显示方法，更清晰地显示了工件加工状态和尺寸变化的过程和零件加工的走刀路线。

（3）具有工艺性及经济性分析功能，实现学生的自我学习。仿真系统具有开放式专家系统数控加工工艺分析功能，帮学生分析自己的工艺性是否合理。仿真系统还具有数控加工工艺经济性分析与成本控制功能，使学生通过这个功能了解加工的零件的工时及成本，增加了对产品的了解，丰富了知识。

3）多种数控系统存在，丰富学生的知识。

数控编程有几种系统：FANUC、SIEMENS、华中数控等，由于学生就业要面对的数控操作系统是未知的，所以教学中都要加以介绍。一些院校只配单一系统的数控机床，课堂主要讲解学校数控机床配有的系统，讲解参数设置、对刀操作、程序输入及修改、加工等。为了弥补单一系统带来的不足，可以选择利用数控编程仿真软件，具有多种操作系统的特点。对其他系统可以简单介绍，作为课后练习部分或者是拓展训练。

用仿真软件集合了各种数控系统界面与操作，多种系统进行比较，扩大学生的知识面，为就业打下良好的基础。学生在就业后无论面临哪种系统，都能很好适应。