论数控仿真系统在数控教学中的应用

　　摘要：数控加工仿真系统使数控编程与操作这门纯理论课的教学变成多媒体教学，提高了教学效果，而且还解决了数控实习环节中易出事故、机床损耗严重、费用高等问题，这充分体现了一种新的现代教育理念，教学方法和教学模式。
　　关键词：数控加工仿真系统，数控教学，数控实习。
　　1. 现状分析.
　　随着科学技术的发展，数控技术正在得到广泛应用。数控应用专业人才是国家六部委认定的技能紧缺型人才，如何能尽快培养出满足市场需求的人才迫在眉睫。技能人才的高素质需要有实践环境的直接熏陶，技能人才娴熟技能的培养需要在良好的条件下反复训练。这说明数控技术是一门实践性强的课程，离开实践就谈不上操作，实践是知识的转化，升华为实践的根本条件，这就需要添置生产型的数控设备。由于数控机床价格昂贵，数控机床总类繁多，简单有车床，铣床，刨床，磨床还有加工中心，动则几万到几百万不等，多数院校受资金或办学场地的限制，无法购置大量设备来供学生实训。另一点，对于初学者来说在机床上练习，容易因操作不当或误解而导致设备损坏，更有甚者导致人员受伤。因此，探索一种“投入少，见效快”，培养初学者动手能力强的教学模式势在必行，而运用数控加工仿真软件正是解决这一问题的重要途径。
　　2. 数控仿真软件介绍.
　　（1）数控加工仿真系统的产生
　　随着计算机技的发展，尤其是虚拟现实技术和理念的发展，产生了可以模拟时机设备加工环境及其工作状态的计算机仿真培训系统。它用计算机仿真培训系统进行培训，不仅可迅速提高操作者的素质，而且安全可靠、费用低。目前在国内已经有很多学校将计算机仿真初步运用于数控操作人才培训的教学之中，也产生了各种仿真教学系统简单来讲就是利用计算机和其他的专用软件去产生一种真实场景的仿真，参与者可以通过与仿真场景的交互来体验一种接近于真实的场景的感觉。因此能进一步培训操作者的实际工作仅能。
　　（2）数控加工仿真软件的发展
　　数控仿真软件是机床厂家将实际加工制造经验与教学训练为一体而开发出的一种机床控制虚拟仿真系统软件。目前，国内已经出现各种数控加工仿真系统，如：Fanuc，Siemens,华中数控，广州数控等，但它们基本原理是一样的。这门软件的特点有：
　　1） 这个软件通用性强，由于该系统是以计算机为媒体开发的，安装好后就可以在任何型号的计算机上直接便用。在屏幕上能够显示和机床操作面板一模一样的界面；以动态的模拟显示代替机床实际运行并且还能够提示操作信息，如编程错误信息和操作失误，机床碰撞报警信息等，使编程操作易于课堂式教学。
　　2） 软件中对机床操作全过程仿真和加工运行全环境仿真。仿真机床操作的整个过程：即毛坯定义、工件装夹、压板安装、基准对刀、安装刀具、机床面板操作等。在加工时可进行自动加工运行和MDI运行模式；三维工件的实时切削，刀具轨迹的三维显示，提供刀具补偿，坐标设置等系统参数的设置。
　　3） 数控程序输入形式多样化：能通过DNC导入各种软件生成的数控程序，也可导致手工编制文本格式数控程序，还能通过面板手工编辑。
　　4） 强大的网络功能：可通过网络实现互动教学，可大批量培训学员，比较方便快捷。
　　5） 在虚拟环境下对程序代码的切削状态进行检验，操作安全可靠。
　　3. 数控仿真软件在教学中的应用。
　　1） 在教学中可以提高学生的学习兴趣
　　数控仿真软件依据计算机强大的显示功能和全中文的结构设计，并配以丰富多彩、自然有好的界面显示，使学生一进入系统就被深深地吸引，从而能激发学生学习兴趣和动力，模拟演示功能更为真实可靠，图形大小、颜色、观察视角以及刀具的形状等都可由操作者自行设计以满足不同监控要求。当程序执行时，程序段、坐标值、出错信息以及工件与刀具的相对移动的切削过程同时显示在同一窗口内，使操作者能够一目了然，随时监控机床运行的状态，体验真实的加工过程，该系统具有机床规格大小设置，可定义刀具形状、切削用量，如数控铣床上钻头、镗刀、球头刀、圆角刀，数控车床上的外圆刀、镗刀、割刀、螺纹刀，可以实时监控加工轨迹、大小设置，具有关门保护，零件加工完后，可进行测量和保存视窗作业。
　　（2）仿真软件适合教学使用，提高教学效率
　　仿真软件可使大部分的实训项目在仿真系统中实现，从而解决多数院校在数控设备上资金投入不足和场地不够的现状，同时学生有效上机时间增加，学习效果大幅提高，降低培训成本。
　　（3） 在教学中保证学生操作机床时的安全性
　　先在数控仿真软件中模拟一下，然后再到数控实训基地去操作。这样做对初学者来说，不会因为人为的编程或操作失误，而危及到机床和人身的安全，反而能使学生从中吸取大量的经验和教训。它是初学者理想的实验、实践工具，只要经过短期的专门训练，学生很快就能够适应数控系统的实际操作方法，从而为以后技能的进一步提高打下坚实的基础。在教学中边教边学，边学边做，在学中做，在做中学，学生的积极性被调动起来，老师和学生都感到很轻松，可以说这个软件是一座桥梁，让学生先在仿真软件上操作无误后再到数控机床上操作。
　　由于数控加工仿真系统具有以上这些优点，我们根据学校教学改革的重点，把数控加工仿真系统运用到教学中。我们在数控机床实习训练之前开了编程模拟操作课程。在实习教学中利用数控加工仿真系统将理论与实践有机地结合在一起，边讲授边练习，使讲过的知识及时应用于实践中，不但加深了学生对理论知识的理解，而且对数控机床的操作方法也具备了相当水平的实践基础。
　　4、 仿真软件在教学中的弊端
　　易造成过分依赖仿真，忽略实际操作。现代企业所强调的职业能力和职业道德，必须在真实的生产环境中，通过一定的磨练才能获得。如果没有真实、综合的职业现场，就很难完成“养成”和“内化”的过程。因此，数控加工仿真软件只是模拟整个加工过程，不能代替学生在真实的生产环境中操作数控机床时所获得的感受，因此学生用仿真软件时，经常会忽略切削用量的选择、刀具的安装、工件的安装和具体的磨刀方法的掌握。而这些具体的操作方法，一旦应用到实际中会出现打刀现象，会影响产品质量甚至降低生产效率等问题，并且在用仿真进行实操训练时，学生很容易对计算机产生依赖心理，过于模拟加工，而疏于数控机床的实际操作。
　　5、 结语
　　由于数控机床是一种新型工艺装备，故数控技术工人的培养和数控机床的教学还处在刚刚起步的状态，如何利用数控加工仿真系统进行教学更是处在探索阶段，它既有优点又存在一定的隐患，实习指导教师应灵活掌握，更大限度地发挥其在教学中的作用。
　　
　　参考文献：
　　（1） 黄建利，关于多媒体教学软件的开发设计和实践【J】电化教育研究2.1.7
　　（2） 李银萍，计算机辅助教学在机械制图教学中的应用【J】职业教育研究2.5.6

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