数控仿真软件在数控教学中的应用

吕红清

（济源市职业技术学校，河南 济源 459000）

1 “双证书”制度要求数控教学必须进行仿真教学

党的十四届三中全会通过的《关于建立社会主义市场经济体制若干问题的决定》指出:“要建立各种职业的资格标准，实行学历文凭和职业资格两种证书制度，逐步实行公开招聘、平等竞争、促进人才合理流动”。双证书制度是国家对职业教育制度调整和改革的体现，是市场经济条件下开发利用和合理配置人力资源，发展劳动力市场的重大举措。经过这么多年的实施，职业学校的毕业证书和职业资格证书已经成为学生完成学业的凭证，是他们进入职业领域的“通行证”和“金钥匙”。

河南省劳动和社会保障厅《关于数控加工专业采用仿真技术开展职业技能鉴定的通知》（豫劳社职技【2007】26号）要求:河南省数控操作工技能鉴定自2008年起开展的数控类职业技能鉴定必须包含数控仿真。所以从学生的发展来说，我们应该进行仿真软件的教学。

2 使用数控仿真软件的优点

（1）降低实习投入与成本。首先，数控机床是先进制造设备的典型代表，其造价高、维修难。如果要使每个学生都有充足的实习时间，那么实习设备的投入、维修和实习材料的损耗是一笔巨大的开支。以建立一个30人实习的数控车实训基地为例，要想取得较好的实习效果，至少需要15台数控车床。即便是国产经济型数控车床价格就在8万元左右，最少需要120万元设备投入，还有每学期2万元左右的实习耗材。如果采用数控仿真软件来教学，只需要30台4500元左右的计算机，加上每个节点1500元左右的仿真软件，综合下来只需要18万元设备投入和每学期0.3万元左右的维护费用。这样既满足了教学需求，而且一人一机，可以保证每个学生有充足的学习时间，优化教学效果。

其次，数控设备的关键部件是数控系统。现在市场上的数控系统生成厂家众多，比较知名的国外的有西门子、FANUC、三菱FAGOR、HAAS等，国内的有华中、广数、凯恩帝、华兴等。学校不可能每种系统都购买，只能集中力量购买某一个或几个，有利于教学、管理与维修。但是从学生就业的角度来考虑，在学校应了解尽可能多系统。从这一点来说，仿真软件最适合教学需求。以斯沃数控仿真为例，它就包括21大类，76个系统，163个控制面板，具有编程和加工功能。学生通过该软件的学习，就能在短时间内掌握多种系统数控类机床操作方法，可检验手动编程或读入CAM数控程序加工。既达到了学生实物操作训练的目的，又可大大减少设备投入。

（2）优化教学效果。数控教学一般分为两块进行:数控编程与数控操作，仿真软件对这两块的教学都有很大的帮助。首先学生要想掌握数控编程的方法，就必须有大量的练习。但是教师面对众多的学生和繁杂的程序，很难检查出编程中存在的问题，例如:少输入一个小数点，把“G01X100.Z10.0”输成“G01X100.Z100.”；数字0看成字母O，把“G01X100.Z10.0”输成“G01X1OO.Z10.0”。当我们采用仿真软件以后，只要把程序输入，软件能自动检测出软件中所存在的问题，极大的减轻了教师的工作量。其次从数控操作方面来说，仿真软件也能极大的提升教学效果。以数控操作中最基本的对刀为例，因为操作复杂，步骤较多，直观性差，又因场地所限，教学效果很难理想。如果采用仿真软件，可以面对全体学生，清楚地演示具体的操作步骤，教学效果事半功倍。综合来说，引入数控仿真软件后，学生从编程、输入到加工，都可以模拟，而且软件的数控面板和真实机床一样，学生可以从任意角度来观察工件的加工过程，直观性强，更有利于学生学习和掌握。

（3）提高安全防范系数。实习是培养技能的必由之路，安全问题却令人头疼，适当采用仿真程序教学可以有效保障实习安全。数控机床由于编程、输入、操作时步骤繁杂，在首件试切时，一般很难保证产品不出问题。比如说在编写程序“G00X40.0Z-10.0”时不小心写成“G00X40.0Z-100.0”，如果不能及时检查出来，轻则撞刀，重则会损坏机床主轴，影响设备安全。而在软件验证中，当程序中存在类似问题时，软件会提醒你“小心撞刀”，防止事故的发生。而且经过仿真软件验证的程序可以直接传输到机床运行，防止输入的错误，还可以减少输入的时间；同时仿真中出现的各种状况可以帮助学生吸取经验教训。事实证明，通过仿真练习，学生可以较好的掌握数控机床的操作步骤，大大减少各种错误的操作，确保设备的安全。

3 数控仿真软件的缺点

（1）它不利于学生安全意识的养成。在实操中，操作者只要稍有失误，机床就会按照你的错误命令运行，造成机器的损坏或操作者的伤亡，这要求人在加工时必须按照操作规范进行。比如在数控车床上换刀时必须让刀具远离工件，倘若学生在仿真中没有到换刀点就进行换刀，仿真系统会弹出即将“撞刀”提示，在这种情况下，大多数学生只是修改一下程序二根本没有意识到这样的“撞刀”其实就是一次安全事故，从而在实际加工中出现麻痹，引起真正的安全事故。

（2）仿真软件的功能比较单一，不能等同于实际机床。数控仿真软件中的各类机床只能做到面板、编程指令基本相同，而其中一部分指令，很大一部分操作方法还是存在一些不同之处，有不少功能在仿真软件上还体现不出来。如华中系统的蓝图功能、极坐标编程等指令，在仿真上无法模拟，很容易使学生认为实际机床不具备这些功能。其次，数控加工仿真系统只是加工过程的模拟并非真实加工过程，它无法代替真实切削加工。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，往往容易忽视切削用量的选择、刀具的选用、零件的装夹等方面，一旦到了实际生产中便可能出现打刀现象或影响实际零件的加工质量、降低生产效率等问题。

综上所述，可以看出仿真软件在数控教学中因为投入小、费用低、效果好、安全系数高，被广泛使用，取得了良好的教学效果。但因仿真和实际操作尚存在差距，只能用于初期感性训练和基本程序的练习，而不能把整个教学活动完全放在软件上；同时数控实习教师对实际加工必须有足够的重视，有效地组织数控教学，才能使我们的数控教学既科学又客观，既高效又实用。