数控仿真系统在数控教学中的应用浅析

费红梅+吕雅琴

摘要：制造技术的迅猛发展带动了数控技术的飞速发展，数控人才成为了社会需求的技能人才，这就需要在中职院校教学中培养优质的数控人才。本文主要研究数控仿真系统在中职院校数控教学中的应用。

关键词：数控仿真系统；数控教学应用

随着机械制造行业的迅猛发展，数控加工技术在制造业的应用逐渐广泛，数控专业学科作为一门新兴的学科在中等职业院校得到迅速的发展。如何实现数控教学的教学目标，培养优质的数控人才，成为了职业教育领域广泛关注的话题。按照教学的要求，数控教学的有效性取决于课堂的实践操作效果。因此，在数控教学课堂中引进数控仿真系统，为学生提供模拟真实数控机床操作的的实践环境，有利于学生对数控知识与技能的全面掌握，也为实际操作奠定了扎实的基础。[1]

一、现状分析

数控学科已经成为职业院校争相开设的学科专业，中职数控教育为数控后备人才提供了技术实践的环境，数控的学习是一门实践的课程，实践出真知，才能把数控理论知识转换为服务的数控技术。因此，实践性的活动课堂必须满足足够数控设备的要求，数控技术应用过程需要在数控机床上进行。即使中职院校得到国家的政策支持而引入真实数控设备，但由于学校作为培养人才的场所，并不是提供数控服务的场合，机器设备置办的局限性和学校场地的局限性决定了教学不能实现真实的数控技术的应用教学。同时，数控设备对使用者的要求较高，作为数控技术的初学者在不完全掌握数控技术的前提下使用数控机床设备，这对数控机床设备就是一种损坏。基于实际数控设备的安全性能和经济性能，以及后期大额的维护成本的情况下，寻求一种替代模拟性的数控设备成为了需求。[2]

二、数控仿真系统的基本功能

数控机床几何仿真和切削过程物理仿真是构成数控仿真系统两个主要的部分。几何仿真的单元系统是由软件和硬件构成，这是模拟实际的数控机床的运转，是一种虚拟的数控模型，具有真实数控机床的设备结构和机器性能，同时对真实的数控机床的加工环境进行环境建模，并在操作页面上与真实数控机床的一致。区别在于，几何仿真系统不需要切削的条件，不受切削的指标参数、切削力学的作用。这是理想状态下的仿真系统，主要是模拟几何刀具在数控仿真系统的运动轨迹，模拟几何运动的状态，研究数控技术运用的正确性，并检验数控流程的标准化。切削过程的物理仿真是模拟切削过程中刀具的受力状态，并研究几何刀具运转时的磨损情况，并研究在数控加工时的对热量的效应，以及弹性变形效应，从而模拟如何调整切削参数，达到最优的切削状态。[3]

三、数控仿真系统在数控教学的应用

1、模拟实际数控机床进行实践性操作。由于真实数控设备的安全性和经济性，学生能使用真实数控设备的机会有限。教学中若采取纯理论的教学，理论高度的抽象性，学生没能接触实物，运用抽象性思维也无法真正掌握数控技术的。同时，在真实数控机床的技术应用不可能只在理想状态下进行，对未知的影响因素是无法预警的。因此数控仿真系统作为一种代替性的数控设备，为学生提供了实践性的载体。为了保证学生数控技术学习的有效性，仿真系统在操作流程和操作页面都保证与真实数控机床一致，对实际的刀具安装、工件装夹、对刀等一系列的数控流程都有模拟，数控机床的加工动态和机械运用轨迹都能通过仿真系统模拟，并在后期反映出运动图像，为学生的自我总结提供了可参考的依据，同时数控仿真系统的操作动作能通过演示表现，使数控仿真系统更为直观、真实。

2、实现人机交流。数控程序的指令具有指向性，在正确的代码运行下，指导数控的加工过程。而数控的程序指令是否正确，关系着数控实现加工时是否发生过度切削、欠缺切削、干涉碰撞切削的现象。数控仿真具有校验的程序指令功能，其能控制数控代码，对加工发生异常实现数控检查和调整，真实模拟数控机床加工过程。对加工过程的真实运转过程和真实加工结果有图像、指标等指向性显示，便于学生能及时发现加工程序的错误，并对错误的程序和错误的信息作出及时的预警和判断，提高学生对加工程序的敏感度，实现人和机械设备的交流和沟通，是人机互动一种有效形式。学生在人机交流中，反复对仿真数控系统进行调试和加工，根据反馈的信息作出优化程序设计的调整，提高加工程序的科學性和合理性。

3、增加学生对数控参数理性认识。数控教学中，对数控的参数仅仅限于“拿来主义”。数控的参数应用都是教师设定或是课本定理设定的。参数的选取对于学生来说是模糊的概念，学生对参数的理性认识并不透彻，仅仅限于最表层的概念含义。数控的安全参数、利用效率、切削速度、进给率、切削深度等参数的合理性的探究不足，学生对这些参数的应用的合理性和科学性的认识不够，因此在数控的学习并未深刻。因此，仿真数控系统的应用，提高实践性的同时，也加深了学生理性认识，学生通过在对切削过程的动态力学的探究中，对刀具的变形程度、磨损深度进行合理性预测，在明辨加工质量中，对影响质量的参数因素进行分析判断，并作出调整优化参数的措施，为达到切削的加工效果。这个过程就加深了学生对参数的认识，并提高了对产品质量预测能力。

4、实现网络教学和远程培训。现代社会不缺乏理论扎实的人才，缺乏的是技能人才。职业院校肩负着培养社会劳动力量的责任和使命，因此，职业院校的教学任务繁重而艰巨。职业院校的数控教学中，结合数控仿真系统和网络平台，构建网络远程教学，实现无地域限制的网络教学，因此，学生可以根据远程仿真系统实现在家自学，培养对数控学习的兴趣，激发学习积极性。但由于网络远程教学的局限性，无法实现仿真系统的模拟实践，只是通过视频演示模拟数控加工的过程，对刀具路径、切削深度、切削广度等加工参数的观摩仅限于网络观看，没有课堂实践更具真实。因此，数控仿真系统的远程教学应用还应结合课堂的实践操作。

参考文献

[1] 姚俊.数控仿真系统在中职数控教学的应用[J].华章.2014（17）：67-68.

[2] 杨韬.数控仿真系统在数控机床教学实践中的应用[J].中国科技博览，2014（8）：227-227.

[3] 张红英. 数控仿真系统在数控机床教学实践中的应用[J]. 交通职业教育，2006，（03）：35-36.