德国Keller数控软件在数控教学中的应用

张良超

（东莞职业技术学院 机电工程系，广东 东莞523808）

德国Keller数控软件在数控教学中的应用

张良超

（东莞职业技术学院 机电工程系，广东 东莞523808）

摘要：在数控教学中应用Keller数控软件进行仿真教学,有效地衔接了理论教学和实践教学，激发了学生的学习热情，提高了学生的学习效率，提升了教学的效果.利用软件自带的不同数控系统进行编程与实时仿真，通过在理论知识点的讲解、切削参数选择、全过程仿真等方面的应用，使学生广泛地掌握不同系统之间的编程差异，降低了学校的实训成本，节约了学生的实训时间，提升了学生的动手能力.

关键词：数控教学；Keller数控软件；应用价值

国家支柱产业--制造业的飞速发展，使数控类机床使用越来越普遍，数控机床的种类和操作系统的种类也越来越多.这就对数控人才的培养提出新的要求：（1）培养数量要进一步增大，以满足日益增长的人才数量的需求；（2）培养质量要进一步提高，要培养既具有一定理论知识又具备多种系统操作技能的应用复合型人才，紧跟市场需求的步伐，以满足快速更新的数控技术的需求.但大多数学校为了便于管理和实训安排，数控机床品种采购比较单一；又受资金和场地的限制，不容易实现紧跟市场快速更新实训设备，这些都极大地限制了数控人才培养目标的实现，如何突破成为亟待解决的问题.当前虚拟制造技术的发展，为这一问题解决带来了契机.

1　德国Keller数控软件简介

Keller数控软件是德国优秀培训教学软件.德国大多数职业教育培训中心和院校采用该软件进行教学和培训，也是德国工商会IHK作为CNC教学和鉴定考试的指定模拟软件.

该软件将数控加工中车削和铣削集成为一体.采用数字化3-D多媒体的教学模式，从基础数控设备介绍，到CAD/CAM自动化系统编程，以金字塔式知识结构，模拟真实工作环境，利用三维模拟的方法和大量的图表、数据、解释和习题的方式，进行演示和训练，让学生获得数控基础知识和机床实际操作知识［1］.同时提供目前几乎所有的CNC设备的输出接口（RS232），具有目前各种主流的数控系统和操作面板，如SIEMENS、HEIDERHEIM、FANUC等操作模拟系统，可将编写的程序直接输出到CNC设备上加工使用.

2　Keller数控软件在实际数控教学中的应用

传统的数控教学模式是理论和实训分开进行，在理论教学中采用PPT、Flash动画等手段进行理论讲解，然后以实训方式进行检验，事实证明教学效果并不理想.而理实一体化教学方式由于设备、场地和学生数量的不对等，真正实施起来也比较困难［2］；同时，由于设备的单一和与市场使用机床先进性的滞后，与社会脱轨严重，无法跟上时代的发展.Keller数控软件的出现，可以较好地解决这些问题.

2.1 在理论知识点讲解时的应用

数控技术涉及的知识非常广泛，理论性、实践性也非常强，有些内容比较抽象，学生在理解时比较吃力.Keller软件的数控基础模块中，提供了大量的动画和交互方式，教师可以参照讲解；同时学生通过交互方式进行同步互动，出错时软件会自动提示，可以使学生既快又好的掌握相关内容，提升学习兴趣和学习热情.如在数车刀尖圆弧半径补偿知识点中，软件以图1所示方式呈现：以基本概念→刀尖圆弧存在的必要→刀尖圆弧不补偿存在的问题→如何进行补偿的顺序，同时辅助于动画演示，学生可以很快的理解相关知识.又如圆弧编程G2/G3知识点讲解后，学生可以通过即时交互训练，如图2所示，在实际程序中应用所学知识点，快速掌握相关知识.这样既提高了学生的学习兴趣，又加深了学生的理解.

图1　数车刀尖圆弧半径补偿讲解顺序

图2　G2/G3指令互动界面

2.2 在切削参数选择时的应用

在数控加工过程中，切削参数的选择是非常重要的.但在教学中，让学生理论联系实际真正掌握，是非常困难的.理论教学中，往往是查表后通过公式计算得到相关切削参数，写入程序进行模拟.但为什么取这样的参数？这样的参数会带来什么样的加工结果？学生还是一头雾水，不能真正理解.曾经有学生在数铣CAD/ CAM编程中，用Φ1的立铣刀S1000、F3000的切削参数进行编程的情况（当然仿真时不存在任何问题），这说明他没有掌握实际切削参数的选用原则.同样，在实操教学中教师也没有办法用错误的切削参数为学生做示范，学生也不能直观的得到相应信息［3］.Keller软件对切削参数的选用，（如图3所示）除了常规介绍外，还提供了实际切削时不同切削参数（包括正确的和错误的）选择和相应实际加工时的影片，如图4所示.这样学生既能掌握相应的理论知识，也能很直观的了解不同参数带来的影响，为理论联系实操打下坚实的基础.

图3　切削参数的选择表格　

图4　切削参数实际应用界面

2.3数控编程时全过程仿真的应用

很多仿真软件本身不提供编程模块，只能用其他方式编写完程序后，导入软件进行仿真，当程序出现问题时不能及时发现和更正.Keller软件是基于实际工作全过程的仿真软件，其基本工作过程是选择相应系统设置工作环境编写数控程序仿真加工验证完成程序.

软件对工作环境有着严格限定，如真实毛坯情况，可以测量实际毛坯加入编程环境［4］，如图5所示.刀库及使用刀具可以根据实际机床情况一一对应进行设置，若系统没有，可自行设定，如图6所示.设置时力求和实际一致，后续仿真时能真实再现实际加工情况，防止编程和实际机床加工脱节.

图5　工作环境、毛坯设置界面

图6　刀库和刀具设置界面

同时，在编程过程中，可以随时查看相关代码的解释及应用实例，如图7所示.即使学生对程序代码不是非常熟悉，也可方便、顺利地完成相应程序的编写.程序编写完成后，可直接进行仿真加工，通过系统对机床及工件运动情况和操作过程进行全部演示，使学生有实际操作的感受.另外，如果编写的程序存在问题，软件会有相应提示，并使光标直接回到出错程序行，方便学生对程序的把握和修改.这样既能提高学生学习掌握编程知识的效率，又能充分发挥学生学习的主观能动性，达到快速掌握数控理论和实操技能的双重目的.

图7　编程时代码示意查看界面　

图8　仿真界面

2.4多系统、多操作界面的应用

各院校由于资金、场地限制及设备种类的单一，常常只有SIEMENS、FANUC、华中等2~3种数控系统，这与市场需求严重不符.加之学生人数众多，学生人均实际操作时间的限制，使学生很难快速掌握市场需求的各种数控机床的实际操作技能.Keller软件提供了多系统、多操作界面的编程基础知识和操作界面，如图9所示界面.学生对现实机床进行了加工过程的模拟，并借助于软件对不同型号机床进行熟悉，可以快速掌握相关数控知识.同时学校也在设备投入和更新上节省大量的资金和场地，在数控人才的培养上满足社会快速发展所带来的需求.

图9　多系统知识介绍和操作界面

2.5远程培训方面的应用

Keller数控软件本身具有网络相关功能，可以实现在线远程教学培训，使学员不再受到时间和地域的限制，这样对企业人员来说大大降低培训费用和解决了时间不足等问题［2］，对学校的对外培训、校企合作方面有着积极地推动作用.

3　结语

Keller软件提供了一个多功能、多系统、多数据接口的CNC教学培训过程，通过软件在实际教学中仿真技术的应用，创造一个与实际近乎相同的特性环境［3］，体现了CNC教学培训中的形象、交互、全面、安全、全天候和节约、高效的特点.对数控技术教学有着一定的实用价值.

参考文献:

［1］李文杰.德国Keller数控加工仿真软件的功能研究［J］.价值工程,2012（9）:135.

［2］姬瑞海,李存霞,潘荣江.“教、学、做、赛融合”,培养数控高端技能型人才［J］.高等工程教育研究,2014（1）:140-144.

［3］张丽,李玉兰.基于社会实践的高职院校数控教学模式探索［J］.教育与职业.2014（12）:122-123.

［4］王丹,陈存银.数控仿真软件在数控编程与加工项目化教学中的应用［J］.机械工程师,2014（2）:142-143.

（责任编辑：李婉）

中图分类号：G642.0；TP273

文献标识码：A

文章编号：1007-5348（2015）02-0092-05

［收稿日期］2014-10-20

［基金项目］东莞职业技术学院院级基金项目（2012C29）.

［作者简介］张良超（1978-）男，山东济宁人，东莞职业技术学院机电工程系讲师，硕士；研究方向：数控编程与加工.

Study on the Application of the German Keller Numerical Control Software in NC teaching

ZHANG Liang-chao
（Department of mechanical and dectrical engineering,Dongguan Polytechnic，Dongguan Guangdong 523808）

Abstract：In NC teaching,applying Keller numerical control software is used for simulation teaching,which can effectively link up practical and theoretical teaching,stimulate students'learning enthusiasm,improve their learning efficiency,and enhance the teaching effect.Programming and real-time simulation of different numerical control system that comes with the software,make students widely master the programming differences of systems,reduce the school training cost,save the students'training time,and improve the practical ability of students.

Key words:NC teaching；Keller numerical control software；application value