数控仿真软件在教学中的应用研究

丁杰+刘践丰

（北京石油化工学院，北京 102617）

摘要：本文通过对数控仿真软件在实践教学过程的应用，分析了仿真软件对教学的影响。数控仿真软件能够突破传统的教学方法，对提高教学效果有着深远意义。在数控教学的过程中采用模拟仿真软件能有效的解决教育资源稀缺、资金不足、学生锻炼机会少等突出问题，是理论与实践相结合的有效方式，这有利于引导学生更加容易理解理论知识，帮助学生有效掌握数控知识。但是，仿真软件也有其局限性，它不能完全取代实际加工。只有合理利用仿真软件，在实践教学中有机结合，才能有效地发挥其作用，并收到理想的教学效果。

关键词：数控；仿真；教学

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）13-0264-02

在数控实习教学中适当应用软件仿真，合理地选用数控仿真软件，有利于提高数控教学效果。在实践中掌握仿真软件所适用于的对象和范围，可以有效地帮助教师组织教学内容，改善教学效果，减少机床负担。通过多年的教学积累，数控仿真软件可以在教学实践中起到辅助的作用，既能缓解教学实践资金短缺的矛盾，又可以使理论与实践完美结合，激发学生主观能动性，增加学生的实践动手能力，提高熟练程度。数控仿真软件的应用对教学方式来说是一种改革，它降低了教学成本，改变了传统的教学方式，使抽象问题更加形象化。

数控仿真软件的应用推动了传统教学模式的发展，使原来以课题理论教学为主的模式得到改变，原来涉及机床实际操作时，学生只能靠空间想象，教师讲解也多是纸上谈兵，所以学生很难理解数控知识，教学效果不甚理想。此外，由于实训场地环境差、学生数量多、数控机床的数量有限，很难保证学生实际操作的独立练习时间，并且学生作为初学者，很容易因为操作不当导致设备损坏，在真实机床上的操作存在一定的危险性，甚至造成人身伤害等重大事故。

一、数控仿真软件应用于教学的优点

1.解决设备不足问题，节约成本、降低损耗。由于数控机床价格比较贵，类型繁多，如果学生的实践操作完全依赖于机床上的实际练习，那么就需要投入大量的资金，并且练习消耗的零件成本也很大。而采用数控仿真软件后，可以将大部分练习过程固定在机房完成，这样学生既增加了练习时间，能够提高数控机床加工过程的熟练程度，又能降低成本投入，甚至原材的使用率几乎为零，不会造成废品和次品，这样就减少了零件材料和能源的损耗，降低了教学成本。另外，软件安装容易，操作简单，所占空间只是机房，占地面积小，维护费用较低。如此既解决了学生多、数控设备少、学生工位不够的矛盾，又能够达到事半功倍的效果。

2.安全性高，易于学习。采用数控仿真软件后，所有的实操练习都可以在虚拟的环境中完成，没有安全隐患，也不会因为学生的误操作对机床造成损坏和人身危险，并且仿真系统有程序自检功能，可以对学生编写的程序首先进行纠错，这有利于学生掌握知识，也可以降低老师的工作强度。学生作为初学者，对机床并不能熟练掌握，如果直接在数控机床上操作，很可能会出现撞坏车刀、损坏工件的情况，这对机床损耗和材料都造成了浪费。

3.提高直观性，增强教学效果、方便教师授课。可以应用数控仿真软件的网络功能，提供交互空间，构建师生交流的平台，使教师能够在每个学生的屏幕上进行教学内容演示，方便互动教学，同时教师也可以对学生的学习情况进行实时跟踪指导。学生通过仿真软件对其所编写的程序进行加工验证，能够更好的理解数控技术，并提高学生的学习兴趣和编程能力。数控仿真软件是一种既经济实用、功能多样、可模拟多种数控机床和不同的数控系统，又安全可靠的教学辅助工具。

4.便于验证程序编制的正确性，减少实际操作出错的机会。

通过数控仿真系统，学生在数控机床实际操作之前，可以先将程序导入仿真软件进行检测，仿真软件会模拟程序的实际加工过程，学生可以放大观察零件，通过走刀路径分析程序是否存在问题。仿真结束后，再将程序通过数据传输系统导入机床中，既可以节省时间，又可以提高学生实际操作中的安全性。可以说，仿真系统的操作面板、零件加工的走刀过程与实际加工基本完全一样。学生可从多个角度观察到数控机床里面的加工过程，使得零件如何从毛坯加工到成品的过程更加直观形象，学生能够更好的理解数控机床加工，操作者也可先直观地看到自己的加工工艺和加工方法是否存在问题，再在数控机床上加工，如此能大大降低出错机率。

二、数控仿真软件在教学中存在的问题及解决办法

1.忽视实训操作，只注重仿真。数控仿真融入到教学实践中，改变了传统的教学模式，更加有利于学生和老师之间的互动交流，有利于学生对数控加工过程的掌握。但是仿真软件还是具有一定的局限性，它不可能把各种可能性都完全设想到，和实际加工的过程还是有些区别，不能完全替代学生实际操作感受和经验积累。如果全部依赖数控仿真软件来完成编程训练，学生只会纸上谈兵，并未掌握实际操作和编程技能，也达不到预期的学习效果，还是应该采取一些切实可行的方法。数控加工仿真软件并非真实加工过程，它不能也不可能完全代替实际的训练教学，尤其是技能训练。学生往往容易忽视数控刀具的选用、零件的装夹方法、切削用量的选择，而这些重要的注意事项在实际操作中常常影响实际零件的加工质量，产生撞刀、降低生产效率等问题，由于是虚拟的操作，学生就会忽略这些因素，而在实际操作中造成损失和伤害。

2.过分依赖编程软件，手工编程能力差。数控机床教学的重点也是难点是零件编程，如果程序无法编写，更谈不上操作。传统的教学方法是教师不断通过典型零件作为例题，分析加工工艺，老师讲解各种代码的含义，同学通过自己的理解，用代碼编写出零件的加工程序。而现在是老师教会学生如何使用仿真软件，然后自动生成加工程序，学生掌握的只是代码的生成过程，对代码的含义并不能够理解，通过数控仿真模拟，程序基本上都是正确的，学生也不用费心费力的去自己编写。而采用手工编程就连最简单的零件代码也要学习很长时间，而且在生产企业中，有些企业根本没有编程仿真软件，过分依赖自动编程会造成在企业的工作难以运行。所以，全面掌握数控仿真软件需要有机结合自动编程和手工编程的灵活应用，也需要长期训练和积累经验。

三、结语

数控仿真软件的使用可以熟悉机床加工的各种方法，使学生掌握数控理论的同时提升学习兴趣，使得课堂教学变得更加生动，教学效果明显，减轻了教师的劳动强度，降低了工件材料消耗，节约了实践环节的培训成本，提高了学生的机床操作能力。数控仿真软件将数控编程和实践操作有机结合在一起，通过做中学、学中做，使学生把学到的知识灵活地应用到真正的实践中去，降低了学校因为资源短缺而产生的影响，提升了数控人才培训效率。数控仿真软件存在优点也有缺点，教师应灵活掌握运用，在模拟仿真过程中，可以设计出实际工作中可能发生的多种变化，使其更好地发挥在实践教学中，例如正确处理事故、故障、生产中出现的突发情况等，来提高学生发现问题和解决问题的实践能力，全面训练学生的岗位技能。但是两者之间还是存在一定的差距，不能相互替代，这就需要积极思考应用中可能存在的问题，将数控仿真软件与学生的实践训练有机结合，采取积极主动的应对措施，就一定能收到理想的教学效果。

参考文献：

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[3]孔茗.数控仿真软件在教学中的思考[J].广西轻工业，2009，（10）.

教改项目：北京石油化工学院一般教改项目，项目编号：YB20161102

作者简介：丁杰（1979-），女，辽宁沈阳人，研究生，硕士，实验师/工程师，就职于北京石油化工学院工程师学院，研究方向：机械设计与制造。