浅谈数控加工模拟仿真软件在数控教学中的应用

浅谈数控加工模拟仿真软件在数控教学中的应用（共8篇）

篇1：浅谈数控加工模拟仿真软件在数控教学中的应用

浅谈数控加工模拟仿真软件在数控教学中的应用

天台职业中专

周德相

【摘要】数控加工技术是一种先进的制造技术，要掌握好这种技术，数控教学必须同数控实训相结合，本文探讨了通过在实际的教学过程中，应用数控加工模拟仿真软件，激发学生学习数控的积极性，来提高教学效果和实训效果，解决了实训中存在的一些问题。

【关键词】数控加工模拟仿真、数控加工技术、理论教学、实训、GSK——980T

目前，随着科学技术的发展，数控加工技术正在得到广泛的应用，数控人才成为劳动力市场急需的人才，如何尽快地培养出满足市场需要、掌握数控机床编程知识和操作技术的数控技能型人才成为数控教学工作者必须研究的问题。

数控机床科技含量高，品种繁多、价格较高，一台数控车床通常需十来万，数控铣床则一般需二三十万，而一台数控加工中心价格更高，少则几十万多则几百万。作为中职学校，就一个班五十人来说，则至少需投入同种机床10几台，才能展开正常的实训教学工作，所以投入至少上百万，同时数控机床的实训消耗多，成本高，比如刀具、工件材料的消耗，每生少则也需好几十元。所以数控机床的操作训练若完全依赖数控机床进行实作训练，即使是实力雄厚的培训院校和企业既无必要也无力承担起此种消耗与投入。因此探索一种新的数控加工技术教学模式来达到投入少、见效快、培养的学生适应性强、企业欢迎的教学模式势在必然，这种教学模式应当既区别于传统的机械加工培养模式又与一般的机电专业有不同。运用数控加工仿真系统教学是解决这一问题的重要途径。

一、数控加工仿真系统在教学中的应用

1、数控加工仿真系统的选用

数控加工仿真系统的软件形式很多，有的是数控机床本身自带的仿真系统，但这种数控机床的仿真系统在教学中局限性较大，不适于教师教学和学生训练；还有的是一些先构图而后自动编程仿真软件，也不适应手工编程教学的要求。我们选用的是上海宇龙数控仿真系统，该系统拥有目前国内大部分的数控系统，包括ＦＵＮＡＣ、ＳＩＭＥＮＳ、ＰＡ系统、广州数控、华中数控、大森数控等，是一种集各种系统于一身的富有价值的教学辅助工具。它可以实现对数控车床、数控铣床和数控加工中心加工零件全过程的仿真，其中包括机床选择、毛坯定义、夹具刀具定义与选用，零件基准测量和设置，数控程序输入、编辑和调试，具有多系统、多机床、多零件的加工仿真模拟功能。

2、数控加工仿真系统的应用方法：

如何运用这套软件进行教学呢，我们在教学中主要从以下几个方面进行探索与实践。

(1)灵活应用教学方法，课堂教学中变学生被动学习为主动学习

现在，大部分学习基础好的学生依然选择读普高，就读职高的基本都是学习成绩、学习习惯较差的三类生，对于这部分学生，教师的要展开有效的教学工作很困难，传统的教学方式已很难使学生接受，因此，利用先进的教学方法、教学手段来提高学生的学习兴趣显得尤为重要。而利用上海宇龙仿真系统平台进行教学，并娴熟地运用行动导向的教学方法，在课堂教学中真正体现学生为主体，突出显示学生动手动脑的活动，变学生被动学习为主动学习。在教学过程中，教师起引导作用，即对学生活动中遇到困难或无法下手的问题进行引导、讲解。课堂教学中每节课的知识点尽可能集中，深入浅出，便于学生掌握编程方法与技巧。(2)恰当运用数控加工仿真系统，充分发挥其课堂教学中的作用

教师应十分重视数控加工仿真系统的在教学中的应用方法，摆正数控加工仿真系统在教学中的位置，既不能完全依赖数控加工仿真系统放弃教师在教学中的引导作用，也不能在教学中教师唱独角戏采用常规的教学模式而忽视数控加工仿真系统的应用，应该科学地、充分地发挥数控加工仿真系统在教学中的作用。

数控加工技术是理论、实践性均很强的课程，它应该是在已完成其它专业基础理论教学、专业教学。教学中应妥善安排该课程课堂教学与上机仿真教学的课时比例，一般为1：1。教师在数控加工技术的课堂教学中应重点解决编程方法并进一步强调在编程中工艺问题的处理，学生上机则利用数控加工仿真系统解决程序校验以及不同系统不同机床的操作问题，每次上机学生都有明确的课题，在上机前教师应利用多媒体教学进行操作演示，并在学生上机中进行巡回指导，学生在计算机上应用数控加工仿真软件进行编程与操作，既可使学生更快更好地掌握数控专业技能，又培养了学生自学能力、解决实际问题的能力。

(3)科学安排教学内容，循序渐近掌握数控编程与操作技巧

结合本校实际情况（拥有GSK980T数控车床一台、浙大晨光数控车、铣各一台，华中数铣一台，线切割一台）和本地区数控加工的发展情况（以FANUC数控车床和数控铣床为主，另有小部分的华中，西门子等系统），在教学过程中教学内容的安排分为三个模块。第一模块为基础模块，在重点讲解与训练常用的FANUC数控系统中的数控车床、数控铣床、数控加工中心的基本编程方法、操作及应用，这一模块是编程基础教学，也是教学重点，为后面学习GSK980T系统和华中系统打好基础，虽然系统不同，但在编程方面的常用指令和格式是一样，要使学生在以后实习和工作中能灵活应用，所以必须使学生熟练掌握，灵活应用基本编程指令；其二为实训提高模块，重点在GSK980T数控车床和华中数控铣床上展开，通过仿真与实际操作相结合，使学生掌握这两种系统的车削和铣削加工，编程以及线切割加工编程，然后通过数控实训使学生切实掌握数控加工技术；模块三为理论拓展模块，主要通过模拟仿真，使学生接触不同类型的数控系统的编程，如西门子系统、大森系统等。此模块，在教学中根据实际情况安排教学，拓宽学生的知识面，提高学生对不同操作系统、不同操作面板的编程与操作能力。经过这种训练后上岗，学生反映所看到的数控操作面板都已熟悉，能够信心十足的面对所操作的数控机床，较快适应所从事的工作。(4)探索新的测验、考试方法，正确进行教学评价，提高学生的学习意识和自觉性

上机应用数控加工仿真系统进行数控编程与操作练习时以教师评价为主，平时教师通过对学生保存的操作记录和零件进行打分，及时登记成绩。考试可采用理论考试、模拟仿真与实际操作相结合进行，比例为3：3：4，避免以往只会理论，不会操作的纯理论的书面考试。同时又更加注重了实际操作的要求，将更多地、客观地关注学生在整个学习过程中的学习效果。所选测试题应与课堂教学、上机应用数控加工仿真系统的练习要求相适应，来提高学生的学习意识、学习热情，学习的自觉性和自信心。教师在教学中有明确的教学目的，逐个系统、逐种机床进行讲解及安排练习，因人施教，因材施教，恰到好处。

二、数控加工仿真系统的应用效果存在的问题及解决的方法

1、数控加工仿真系统的应用效果

（1）应用数控加工仿真系统可以极大地提高学生的学习兴趣

在引入数控加工仿真系统应用软件之前，数控加工技术课程的理论教学与其他课程教学模式相同，主要是课堂教学，学生对自己所编的程序正确与否是通过教师批改作业来知晓的。这种方法教师检查程序需逐个程序段进行查阅，内容多而十分麻烦，一些在数控机床上常常无法运行的编程错误也不易查出，而这些问题的解决在实际数控编程中是十分重要的。至于数控操作问题，在黑板上讲各按键的作用、名称与使用更是一件费力不讨好的事，习者枯燥，教者乏味。引入数控加工仿真系统进行教学以后，学生所编程序可以直接在计算机数控加工仿真系统的模拟加工演示，对程序编写和书写的错误能直接看出，机床操作面板的使用与零件的加工过程也和实际加工情况十分相似，学生可以从任意角度观察数控机床加工过程，毛坯加工为成品的过程历历在目，直观形象，便于学习与掌握，编程与操作的作业可以直接在计算机上检查，每次有检查，次次有结果，使学生对这门课程有了浓厚的学习兴趣，常常是刚上完这一堂课又急切地盼望着下一堂课的到来，甚至提出增加课时，学生的学习主动性与积极性大为提高。同时在教学过程中也尝试采用分组讨论的教学方法，通过学生之间对编程，操作的讨论，进一步掌握数控编程技巧，培养了学生的团队合作精神。

(2)应用数控加工仿真系统可以降低技能训练成本提高训练效率和安全性 数控机床是一种较为昂贵的机电一体化的新型设备，如果初学时就让学生直接在数控机床上操作，可能出现撞坏车刀、损坏工件与机床、浪费材料等现象，甚至因操作失误对学生造成人身危害。引入数控加工仿真系统后，可以大大降低训练的消耗，同时也解决了学生多，机床少，教师少的现实问题。通过前期的模拟仿真练习，后再进行几次实际操作就能达到事半功倍的效果，大大提高了实习效率降低了实习成本。

2、数控加工仿真系统在应用中存在的负面效应及应对的方法

数控加工仿真系统是一种模拟教学应用软件，它不能也不可能全盘代替教学，尤其是技能训练。如果教师一味地依赖数控加工仿真系统而将学生放任自流，必将 会引起一些负面效应，为了将这些负面效应的影响减少到最低程度，我们应拿出切实可行的应对的方法。

首先，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，它无法代替学生在真实切削加工的实际感受，尤其是切削用量的选择，它无法进行控制，只能对切削深度过大时加以限制。因此，学生在应用数控加工仿真系统进行编程与操作训练时，往往容易忽视切削用量的选择、数控刀具的选用、零件的装夹方法，而这些程序一旦应用在实际中便可能出现打刀或影响实际零件的加工质量、降低生产效率等问题；对此教师应引起足够的重视。可以通过在应用数控加工仿真系统对学生进行初期训练前，学生已进行数控机床和通用机床加工认识实习及通用机床的实训，学生已学会刃磨车刀，熟悉机床加工的各种方法及切削用量的选择技巧，已建立了较为扎实的机械加工的感性认识，同后阶段的实际数控机床的操作训练、综合课题的强化训练，以及毕业前的到对口企业的数控机床实习来解决，方可弥补应用数控加工仿真系统进行教学的这一缺陷。

其次，我国的数控加工仿真系统软件的设计与应用尚处在刚刚起步的阶段，与国外一些较为成熟的职业技术教育数控加工仿真系统软件相比还有一些差距，仍有不少亟待完善之处，有些指令无法执行，有些功能同实际机床有些许出入，比如我们在教学过程中碰到过GSK980系统对刀时跟实际机床有一些不同，使学生对编程理论产生疑惑而无所适从，这就对它的使用范围有所限制，任课教师应该熟悉这一差别，及时加以说明，并积极与数控加工仿真系统软件设计方进行联系以便及时予以改进。

其三，在利用数控加工仿真系统软件进行技能训练时容易使学生对计算机产生依赖心理，沉迷于仿真加工，而疏于上数控机床操作。个别学生甚至趁老师不注意上网或玩电游。这就要求数控实训教师提高管理能力和教学水平，合理分组科学安排应用数控加工仿真系统软件进行技能训练的时间，仿真训练与操作训练在后阶段应穿插进行，科学管理就可将这一负面效应减少到最低程度。

数控加工仿真软件在教学中的应用尚在起步与研究探索阶段，只要积极思考在应用中产生的问题，主动采取应对措施，我们正确发挥其在教学中的作用，就一定能收到事半功倍的效果。

参考文献：

1、《数控设备与编程》

主编

杨仲冈

高等教育出版社

2、《数控加工技术》

主编

朱鹏超

高等教育出版社

3、《机械制造工艺基础》

中国劳动保障出版社

4、《教育学》

南开大学出版社

5、《数控车床工实训与职业技能鉴定》 主编 任级三 辽宁科学技术出版社

篇2：浅谈数控加工模拟仿真软件在数控教学中的应用

文章题目: 浅谈数控仿真软件在数控教学中的应用

姓 名: 李 小 军 所在省市: 安徽省合肥市 所在单位: 安徽肥西花岗职业高级中学

浅谈数控仿真软件在数控教学中的应用

（南京斯沃数控仿真软件）

摘要：数控加工仿真是利用计算机来模拟实际的加工过程，是验证数控加工程序正确性和切削过程的有力工具。随着数控加在机械制造业中的广泛应用，数控操作者的大量培训便成为迫切的问题。各职业技术学校紧扣市场需求，大力发展数控加工专业。为了缓解学生多、数控设备少的矛盾．很多职业学校利用仿真加工软件进行数控加工的编程和操作训练．这样不仅可迅速提高操作者的素质，而且安全可靠、费用低。另外应用数控加工模拟仿真软件，可以激发学生学习数控的积极性，来提高教学效果和实训效果，解决了实训中存在的一些问题。使实践教学达到事半功倍的效果。

关键词：数控技术；数控编程操作；仿真软件； 数控实训 引言

随着现代技术的飞速发展，数控技术已经成为衡量制造业发展水平的重要标志之一，也是衡量一个国家综合国力的重要标志，是现代机械制造业的核心技术。由于数控技术在机械制造业中的重要性，国内一些高、中职院校陆续在机械专业开设了数控课程。但由于教学条件的限制，许多学校只能传授理论知识，而不能将理论付诸于实践。既不能培养学生的实际应用能力如数控编程能力、数控机床的操作能力及系统的维护能力，也不能培养学生数控技术的开发能力。这样培养出来的学生毕业后走上工作岗位不能很快地在数控技术的应用与开发方面独当一面。

数控机床科技含量高，品种繁多、价格较高，一台数控车床通常需十来万，数控铣床则一般需二三十万，而一台数控加工中心价格更高，少则几十万多则几百万。作为中职学校，就一个班五十人来说，则至少需投入同种机床10几台，才能展开正常的实训教学工作，所以投入至少上百万，同时数控机床的实训消耗多，成本高，比如刀具、工件材料的消耗，每生少则也需好几十元。所以数控机床的操作训练若完全依赖数控机床进行实作训练，即使是实力雄厚的培训院校和企业既无必要也无力承担起此种消耗与投入。因此探索一种新的数控加工技术教学模式来达到投入少、见效快、培养的学生适应性强，学校企业欢迎的教学模式势在必行。经调研，了解并试用了国内几家较好的数控加工仿真教学系统，我们最终选择了南京斯沃数控仿真软件，此软件能在计算机上进行三维动态仿真，操作方法及功能使用同真实机床基本一致，并能进行手工编程和C A M编程练习，与国内各大机床厂生产的各类数控系统有较好的兼容性。使用数控仿真系统能大大节省学校有限资源，弥补师资的不足，并在学习中能达到一人一机，激发学生学习兴趣，还可以提高学生对不同系统的适应能力。即使操作失误也不会损坏机床、危及人身安全，同样会起到真实设备的教学效果。

一、斯沃数控仿真软件简介

数控仿真软件是通过计算机的编程和建模，将加工过程用三维图形或二维图形以动态形式演示出来的软件。目前比较常见的有上海宇龙、南京斯沃、北京斐克等数控仿真软件，例如我校使用的南京斯沃有以下几个优点：能全面的仿真数控加工的过程，包括机床设定(支持多种数控系统)、定义毛坯、刀具准备、基准测量、G代码处理、面板操作等；配置要求低，只需仿真软件和要求不是很高的微机。并能与多种计算机操作系统兼容；操作的安全性很高，不会因为学生的错误操作而造成人身伤害，更不会损坏机床；不需要原材料，投入资金少，占地小。不会造成资源的浪费；利用网络可以搭建交流平台，为师生提供良好的交互空间等。

1、定义毛坯及选择刀具

利用数控仿真软件的操作模块，结合实际数控机床及相关工艺知识，选择合适的机床型号及系统类型，如图1；根据所加工零件形状定义工件毛坯的大小和材料，确定工件装夹方式；在所提供的刀具库中正确选择刀具。

2、进行手工编程，然后校验该程序

数控机床加工时所需的全部信息，即零件的图样尺寸、工艺过程、工艺参数、刀具位移量与方向以及其他辅助动作的总和，将这些信息再按规定的代码及格式编制成数控程序，然后将程序内容记录在控制介质上，输入到数控装置，从而控制机床加工。数控程序的编制对学生科学思维和专业技术要求很强，单纯的理论教学易使初学者感到抽象、难学；加上现在大多中职学生专业基础知识较为薄弱；数控指令本身枯燥、不易记忆，编写的程序又得不到实现。学生编写同一零件的加工程序会有多种，批改作业十分困难，这一难题在数控仿真软件中得以解决，将数控代码输入编辑方式下的程序界面上，如图2。然后按照实际数控机床的操作步骤进行回参考点、对刀、设定刀具补偿，在自动运行方式下执行程序，可以直观看到加工过程，判断所编程序是否合理，如图3。这样使抽象、枯燥的学习变得形象、生动，更容易掌握，突现了数控加工仿真软件在教学中的优点。

3、CAM编程加工

利用C A M类软件如C A X A、P r o/e、UG、Master CAM中的前处理功能即绘图功能对零件进行三维实体建模，选择合适的加工工艺方法，安排零件的加工工序，确定粗加工、半精加工、精加工所对应的不同加工表面的刀具、切削用量、进退刀路径、主轴转速等参数后，CAXA系统便自动计算加工余量，并动态显示出和粗加工、半精加工、精加工所对应的不同加工表面的刀具轨迹和NC代码，然后将零件的NC程序传入到数控仿真软件中进行模拟加工仿真，省去了手工编制程序的烦恼。这一过程将数控编程、制造工艺、刀具、数控机床、数控加工等课程有机地结合起来，使学生觉得以前所学的知识不再孤立、枯燥，在数控技术课程中达到了融会贯通，并在计算机上变得生动、形象起来，巩固了学生的加工工艺方面的知识，强化了数控教学的效果。

二、数控仿真软件在数控实习教学中的作用

1、利用数控仿真软件可以弥补设备的不足。

由于大部分中职学校数控设备种类不齐全、数量不足，那么学生实训可以在仿真系统中实现。使用仿真软件，也大大减少工件、刀具、材料和能源的消耗，从而可以降低培训成本。

2、提供了多种机床和多种系统。

当前数控机床的种类和系统厂家众多，数控仿真软件提供了基本涵盖当今我国数控加工中常见的数控机床和主流的数控系统，教学时可根据需要选择相应的机床和系统对学生进行授课，提高学生对不同数控系统及不同数控机床的适应能力，使学生到了工厂后能在最短的时间内融入到生产当中。

3、安全性高，便于学生学习。

由于数控加工仿真系统不存在安全问题，不会因为学生的错误操作而损坏机床，更不会造人身伤害，学生可以大胆地、独立地进行学习和练习。软件中不仅具有对学生编制的数控程序进行自动检测、具体指出错误原因的功能，还具有在真实设备上无法实现的三维测量功能。这些功能使得学生可以进行自我学习，自我检测加工零件几何形状的精度，大大降低了教师的工作强度。

4、方便了教师授课。

实习教学中，如果教师仅仅在课堂上讲解，学生会难以理解，所以较多的授课内容是需要教师进行示范的，教师在机床上对学生进行示范时，很难保证所有的学生能够听清、看清，教学效果往往不太理想。而数控加工仿真软件的互动教学功能使得教师可以以广播的方式在每个学生的屏幕上演示其教学内容，使所有的学生均能清楚地观看并进行模仿，同时教师也可以在自己屏幕上看到每个学生的操作情况，实时了解教学情况并对学生进行指导。

5、可在计算机上完成所编程序的检验，减少实际操作出错的概率。

在实际操作时，我们一般利用机床的图形模拟校验功能来检验程序的正确性，每个学生占用机床时间较长，同时，由于图形模拟也只能观看零件的大致轮廓，对于程序中的一些细小处的错误判断不出。所以在实际操作前，学生可以在数控仿真软件上输入程序，将校验的步骤放在计算机上完成，观察零件的加工情况，最后将正确的程序通过键盘或数据传输方式输入到数控机床中，这样既可节省时间，又提高了加工中的安全性。

三、数控加工仿真软件存在的常见问题及解决办法

首先，和真实的数控机床相比，数控仿真软件中的各类机床只能做到基本相同，而其中一部分指令，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fanuc系统的直接图纸编程功能，siemens系统的蓝图编程功能，华中系统的G71凹槽粗车循环等，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。

另外，由于数控加工仿真系统不会出现任何事故，使学生容易放松对安全生产的要求，而对于在练习时出现的撞刀等现象也毫不在意，习惯一旦养成，会在实际生产中造成重大损失。

因此，我们在使用数控仿真软件教学时，应注意以下事项：

1、合理安排数控加工仿真软件学习的阶段。

我校的数控加工专业的学生，数控仿真教学一般安排在普通车床、铣床等设备学习完后，数控操作的初学阶段，这样学生具备一定的加工基础，学习起来较容易，而且教师利用仿真软件进行初期培训的效果比较好，同时也可避免初学者易出现的事故。

2、严格按实际操作的要求进行。

虽然是在计算机上进行仿真加工，但教师一定要要求学生按照实际操作加工中的要求来做，如正确装夹零件，合理选用刀具及切削用量；对刀的步骤和动作也要规范，让学生在学习的初期就养成正确的习惯。另外，应尽量避免使用计算机的键盘而采用鼠标点击仿真软件上的系统面板，使学生尽快熟悉面板上各键的位置，等到实际操作时就能很快适应。

3、及时说明软件与机床不符之处。

对于软件中和机床的不同之处，教师应及时给学生说明，并根据机床的实际情况对学生详细讲解，以免使学生产生误解，影响到将来在机床上的编程与操作。

4、分配好仿真软件学习和机床操作练习的时间比例。根据总的实习时间，合理分配好软件练习和机床操作的时间，特别是当实习条件较好时，上机操作的时间应占较大比例，因为数控仿真软件的优势体现在入门基础培训上，学生实际操作技能的提高主要还是要依靠上机实际操作练习。

多年来我校在教学上的应用已经体现了斯沃数控仿真软件的种种优点，我们相信在不断的尝试和研究下，能够进一步地减少它的负面效应，使数控仿真软件在数控实习教学中发挥出更大的作用。

四、结论

综上所述，我校通过数控仿真软件的使用，使学生在学习数控编程理论时，课堂教学变得更加生动、具体．提高了学生的学习兴趣，教学效果明显提高。对学生机床操作能力的培养也起到了极大的提高和加强作用。同时该系统还减轻了教师的下作强度，减少了工件材料和能源的消耗，节约了实践环节的培训成本。但是两者之问始终还有差距存在，二者不能混为一谈相互替代，只有在教学中科学、合理、有效的利用仿真软件才能为教学服务，并在教学过程中积极思考其在应用中可能产生的问题，主动采取应对措施，并将仿真训练与实践操作训练有机结合，就一定能收到事半功倍的效果。

参考文献：

[1]胡如祥．数控加工编程与操作[M].大连理工大学出版社，2006．

[2]万国银．在字龙数控仿真软件中实现程序快速输入的方法[J].数控机床市场．2008(5): [3]孔笤．数控仿真软件在教学中的思考[J]．广西轻工业，2009(10)．

[4]刘才志．数控仿真软件在数控教学中的应用之思考[J]．湖南 工业职业技术学院学报，2008(2)．

[5]数控加工仿真系统使用手册．南京宇航软件工程有限 公司． [6]数控加工编程与操作．中国劳动社会保障出版社．

篇3：浅谈数控仿真软件在教学中的应用

一、数控仿真软件的功能

仿真技术是复杂系统研究和设计的一种新型和有效工具。所谓数控加工仿真, 是采用计算机图形学的手段对加工走刀和零件切削过程进行模拟, 具有快速, 仿真度高, 成本低等优点。他采用可视化技术, 通过仿真和建模软件, 模拟实际的加工过程, 可以在计算机屏幕上仿真完成数控机床操作包括:数控加工程序输入输出, 定义毛坯, 选择刀具、夹具, G代码处理;现时支持不同数控系统的选择训练包括:FANUC, SIEMENS系列, 华中数控, 广州数控等。并能提供错误信息的反馈, 使工程技术人员能预先看到制造过程, 及时发现生产过程中的不足, 有效预测数控加工过程和切削过程的可靠性及高效性, 此外, 还可以对一些意外情况进行控制。

二、数控仿真软件在数控教学中的作用

1、仿真软件为初学者打基础。

对于刚接触数控的学生来说, 数控课的上课内容是抽象的, 而采用数控仿真软件一边演示, 一边教学, 使学生较易接受, 吸收, 在加深认识同时, 打下较全面、扎实的数控基础。

2、仿真软件教学提高学生的学习兴趣和质量。

引入数控仿真软件教学, 使数控编程知识和操作相一致, 学生所编程序可以直接在数控仿真上模拟加工;机床面板操作, 零件的加工过程直观形象, 理论联系实际及时找出学习数控存在的问题或不足, 明确下一个的学习目标激发学生学习积极性和兴趣。

3、明确课题, 循序渐进掌握数控编程与操作技巧。

应用数控仿真系统每次上机, 告诉学生明确课题及要求。以FANUC数控为例, 数铣、加工中心讲解圆弧半径补偿编程G40、G41、G42的使用时, 在仿真系统中分别以没有半径补偿的程序和使用半径补偿程序在同等的条件下各独立执行一次, 得出的加工结果是鲜明的对比;同理得, 其他编程知识可以使用数控仿真软件教学令学生逐步掌握。

4、弥补数控设备的不足, 节约教学经费

数控机床教学与实训的设备投入量很大, 而通过利用仿真软件和学校现有的计算机设备, 每台计算机可提供1名学生的实习, 使每个学生有充足的时间进行亲自动手练习。

5、安全性高, 便于学生学习

在实际数控机床操作过程中, 学生在初学时, 经常会由于在编程语言上的错误或操作不当造成数控刀具或机床的损坏, 甚至造成人身伤害。而数控加工仿真系统不存在安全问题, 不会因为学生的错误操作而损坏机床, 更不会造成人身伤害, 学生可以大胆地、独立地进行学习和练习。软件中不仅具有对学生编制的数控程序进行自动检测、具体指出错误原因的功能, 还具有在真实设备上无法实现的三维测量功能。这些功能使得学生可以进行自我学习, 自我检测加工零件几何形状的精度, 大大降低了教师的工作强度。

三、数控仿真软件应用存在的问题

1、忽视机械加工的工艺性。数控

仿真软件始终是模拟加工应用, 不可能代替实习教学, 例如:演示中可以选择不同工件材料, 编程时选择任何切削用量都可以加工出来, 往往容易忽视切削深度, 转速的选择, 数控刀具的选用, 零件的装夹方法, 而这些程序一旦应用在实际中便可能出现打刀或影响实际零件的加工质量或机床的轴向步进/伺服电机不够功率出现停车;更严重的是刀具在加工过程中会发生干涉现象。由于数控仿真模拟加工不会出现事故, 使学生放松对加工工艺性的严格要求, 对加工过程的刀具损坏、机床碰撞不在意, 习惯一旦养成, 很可能在实际操作中造成重大安全事故。

2、数控仿真软件本身存在的弊端。

由于数控仿真软件是通过计算机模拟加工过程对程序的应用有一定的局限性, 在使用过程中没有数控机床灵活, 使学生在训练中也缺乏灵活性, 严格的按照课本编程格式使用和操作机床, 使学生缺乏自我发挥作用。

四、结束语

随着职业教育的发展, 软硬件会逐步到位, 数控仿真软件在日常教学, 数控等级证考试、各类型的数控技能大赛分担起重要的角色, 数控仿真软件教学是适应时代发展的教学模式。我相信:教学改革将进一步深化, 只要合理有效地安排教学内容, 使仿真软件训练与实习操作有机结合, 就能发挥仿真教学的最佳效果。同时学生在校期间的技能素质达到一个较高的层次。

摘要：随着我国经济不断发展, 机械制造技术亦日新月异, 数控加工在现代化制造业中彰显出越来越重要的地位。社会上数控技能型人才较为紧缺, 许多高职、中职、技校相继增设及大力发展数控专业。同时, 为了缓解学生多, 数控设备少的局面, 很多院校都利用仿真软件进行数控教学与操作。

关键词：仿真软件,数控教学

参考文献

[1]《宇龙数控加工仿真与远程教学系统操作手册》

篇4：浅谈数控加工模拟仿真软件在数控教学中的应用

关键词 数控加工模拟仿真 数控加工技术 中职

中图分类号：G718.3 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2013）12-0018-02

数控专业学生面临理论联系实际的问题，如果学生能掌握数控仿真模拟软件的使用方法，就可以独立练习编程、操作机床进行切削。通过对南京斯沃数控仿真软件在教学中的长期应用，我发现传统的机床操作培训方法效率低、教师工作量大、费用高，在此给老师和学生推荐一款更适合教学的数控仿真软件，为数控专业的学生操作初期进行仿真练习提供方便。

一、数控加工仿真系统

随着虚拟现实技术及计算机技术的发展，利用计算机仿真培训系统进行学习和培训，不仅可以迅速提高被培训人员的理论、操作水平，而且非常安全，可靠性好，培训费用低。目前在国内已经出现了各种数控加工仿真教学系统，如上海宇龙、北京斐克、南京宇航、广州超软、南京斯沃等不同的数控加工仿真软件。上述这些教学系统既能单机系统独立运行，又能实现在线运行。其培训设施只需一台计算机，数控机床模拟操作在显示屏显示的仿真面板上进行，而零件切削过程由机床模拟通过三维动画演示。实践证明采取这种方法能进一步提高操作者的实际操作技能。

二、数控加工仿真系统构建

虚拟数控初床一般是通过以下的构建平台来实现上述功能：

1.NC解释平台。NC解释平台包括NC解释器和NC验证器。任务分配数据库从任务调度中接受数控代码并将其翻译为虚拟机床的部件、刀具等运动的信息，并将其通过计算模块来模拟机床的响应，NC解释器能够被自由地配置，从而能够模拟任何一种数控机床的CNC控制器。

2.NC验证器。能够验证NC代码的语法是否正确。

3.刀具库。刀具库应包括一台数控机床所需要的所有刀具，并能自由配置刀具库中的刀具号，从而能模拟多种数控机床的换刀形式及切削加工的要求。

4.仿真平台。仿真平台包括刀具轨迹仿真、切削力仿真、加工精度仿真、三维动画仿真、加工工时统计分析。仿真平台是虚拟数控机床的核心技术，操作者可以在虚拟的环境中进行机床运动和切削过程等的仿真，从中获得相关的加工数据。如进给轴的位移、换刀状态、主轴转速、进给量、切削时间，通过加工过程的仿真，了解机床的操作，验证NC代码的正确性。

5.计算平台。计算平台用来完成虚拟数控机床中各种计算，如根据NC代码计算力旺琴件新的几何形状，根据刀具的材料、运行时间、琴件的材料性质和网滑介质的性质计算刀具补偿。这些计算结果是虚拟数控机床在应用于虚拟制造过程中加工方案评价以及可制造性分析所必须的。

6.操作运行平台和监控平台。在虚拟环境中完全实现真实机床上的监控硬件和软件控制简易机床来增加虚拟数控机床的真实感，并且可以进行典型零件的实验加工，让初学者有种身临其境的感觉。尤其是为初学数控编程者实际调试加工，节约了大量的材料和能源。

三、数控仿真系统功能及在教学中的应用

1.界面友好、新颖，画面视觉上呈淡蓝色，三维立体感较强，CRT显示面板、操控功能面板可随鼠标做拖动，随时进行隐藏、显示移动，机床操作界面也可实现全屏幕及缩放。值得一提的是系统上集成了各种数控机床制造厂商的操控面板。

2.数控仿真系统的刀库有自定义功能，可以自己定义刀杆长度，刀片厚度，刀片类型，甚至刀片边长。在参数设置里增加了刀架的前、后位变化，刀位数也可选四工位、八工位。

3.对刀与建立工件坐标系的易操作性和准确性是软件的一个重要功能。使用表明，数控仿真系统的失误率是最低的，几乎达到100%，这里需要说明的是，软件只要鼠标移动到切削层，数值就自动显示出来。软件还有一个对刀的快捷方法，就是点击“功能”，点击一下“快速对刀”按键，当前刀具即可快速移动到工件的大径或中心，各种刀具均可使用此功能，十分方便。

4.数控仿真系统网络教学功能：（1）用户管理。通过服务器注册用户名和密码，学生可以在局域网内任何一台PC登陆数控仿真系统网络版，达到统一管理与监控。（2）习题管理。服务器可以增加、编辑习题。教师发送习题图片，学生答题，互发解答，方便与学生的交流。（3）网络监控。可根据注册信息，记录学生操作过程，服务器远程控制和查询学生的登陆和退出以及加工操作，同时教师可以对多个屏幕广泛传授教学。（4）考试考务系统。包括题库管理，试卷管理，考试过程管理，数据管理，准考证管理，考试成绩管理以及试卷自动评分技术，这些问题可以轻松解决，从而避免编程时人为出错或工艺不合理造成工件报废。

从我校引入数控仿真系统效果看，数控仿真软件在整体上有软件界面细腻，三维造型做得形象、新颖的优势。无论是程序调用、操作、对刀、运行都很贴近实际机床功能，仿真范围也比较宽泛。学生在学习数控编程理论时，课堂的教学变得更加生动、更加具体，激发学生的学习兴趣，教学效果明显得到提高。同时该系统还可以减轻老师的工作强度，减少工件材料和能源的消耗，节约了实践环节培训成本，效果十分显著，成为数控教学中一种不可替代的重要手段。

参考文献：

[1]黄筱调，赵松年.机电一体化技术基础及应用[M].北京：机械工业出版社，1994.

[2]徐伟.数控机床仿真实训[M].北京：电子工业出版社，2004.

[3]李河水.机械数控加工仿真软件的教学应用[M].南方农机，2007，（5）.

篇5：浅谈数控仿真在数控教学中的应用

摘要：数控技术的发展迫切需要职业院校尽快培养高素质的应用型技术人才,数控仿真软件在数控教学中的应用将有利于数控教学水平的提高。

关键词：数控技术;数控仿真;教学水平

数控技术是先进制造技术的核心,世界各国制造业广泛采用数控技术,以提高制造能力、适应市场能力和竞争能力。随着我国加入世贸组织,综合国力进一步增强,我国经济全面与国际接轨,并正在成为全球制造业中心,进入了一个空前蓬勃发展的新时期,这必然对掌握现代化制造技术的人才、特别对一线数控技术工人形成了巨大的需求。职业院校如何更快更好地培养出满足市场需要,掌握数控机床编程、操作与维修等技能的人才,早已是数控教学工作者研究的课题。本文讨论的是采用数控仿真软件将数控教学与实际操作有机地结合起来,提高数控教学水平,培养高素质的应用型技术人才。

1.应用数控仿真软件的优越性

1.1 增强了学校设备配备的科学性和实习安排的多样性

数控机床属于机电一体化的高科技产品,品种多、价格高。一台数控车或数控铣至少7、8万,一般也在20万左右。一台数控加工中心一般要30万左右,多则达百万甚至上千万。数控机床的实训如果完全按照实操进行,不但投入大,而且消耗多、成本高,即使是实力雄厚的院校或企业也难以承受此种消耗和投入。而使用数控仿真系统可以弥补此不足,使数控技术的.教学达到投入少、内容多、见效快、培养的学生适应性强的目的。这种教学模式既区别于传统的机械加工培养模式,又与一般的机电专业教学模式不同。它既能避免学生初期实习时不熟悉数控系统及面板操作带来的设备安全等问题,使学生大胆地通过仿真对所编程序进行验证,又可以克服人多而设备少的矛盾,使实习的安排达到多样化,减少了数控机床的使用时间。同时,还能提高学生的学习兴趣和编程能力,是一种既经济实用、又安全可靠、功能多样的数控教学辅助工具。

1.2 提高了数控理论教学效果

数控编程与操作的教学模式在未使用仿真软件之前与其它课程相同,主要是课堂教学。这种教学方式不但使教师不易检查出学生所编程序的正确与否,而且也不利于学生对程序的理解,但是这些问题在实际编程和程序运行前是必须要解决的。而在黑板上讲按键的作用与操作极易使习者枯糙,教者乏味,所以课堂教学的效果甚微。如果把数控仿真软件适时引入教学,学生所编程序可以通过仿真系统演示出来,对程序编写的错误就能及时发现,特别是使学生对程序中复式循环指令的理解就更加容易。通过仿真,可使学生在教室里就能看到与实际加工基本相同的零件加工过程。这不但有利于提高数控理论教学效果,更有助于学生编程能力的提高,也为以后的实际操作奠定了坚实的基础。

2.如何把数控仿真软件应用于教学

2.1 恰当运用仿真系统,充分发挥其在教学中的作用

数控编程与操作是一门理论性和实践性均很强的课程。它一般是学生在完成了专业基础理论教学、专业基础实训(包括钳工、普通机床加工)的基础上进行的。因此在起初教学时,应合理安排课堂理论教学与上机仿真教学的课时比例,一般为1:1,教师可以根据学生层次和实际情况适当调整。在课堂教学中应重点解决编程方法和编程中的工艺问题,这也是对后续实训所做的必要练习。学生上机可利用数控仿真软件进行程序的输入、校验等练习,同时可让学生了解不同系统、不同机床的操作方式。通过使用仿真系统,不仅要让学生更快、更好地掌握专业技能,还要培养学生独立解决实际问题的能力。

2.2 科学运用仿真教学,提高学生数控编程与操作水平

篇6：浅谈数控加工模拟仿真软件在数控教学中的应用

数控仿真在数控专业教学中的应用论文【1】

摘要：随着数控加工技术的广泛应用，数控机床的编程与操作已成为中专数控专业学生必须掌握的一项技能。

根据中专院校在数控加工教学中存在的投入大、消耗多、成本高的问题提出了数控加工仿真软件，并在教学中逐渐得到了广泛的应用。

关键词：数控教学仿真教学

1.什么是仿真教学

所谓数控加工仿真教学就是模拟实际机床加工环境及其工作状态，应用虚拟现实技术于数控加工操作技能训练中的一种教学。

数控仿真作为一种新兴的教学模式，改变了传统的教学模式，提高了学生的学习兴趣;其次仿真软件的网络功能为师生交流提供了平台;再次仿真软件具备多种数控机床和数控系统，弥补了实训设备的不足，降低了实训成本。

2.仿真教学在数控技术专业教学中的优势

(1)方便了教师授课

实习教学中，如果教师光在课堂上讲解，学生会难以理解，但教师在机床上对学生进行示范时，又很难保证所有的学生能够听清、看清，教学效果往往都不太理想。

而数控仿真软件的互动教学功能使得教师可以在每个学生的屏幕上演示其教学内容，使所有的学生均能清楚地观看并进行模仿，同时教师也可以在自己屏幕上看到每个学生的操作情况，实时了解教学情况并对学生进行指导。

(2)减少设备投入，一对一仿真实习解决实习设备与学生人数不成比例的问题

由于数控设备具备“高速、高效、高精度”的加工特点，且属于集机电、通讯、传感于一身的智能化产品，这就决定了其高额的成本。

因此，数控专业的实训教学仅依靠购买数控机床则投入过大，若采用数控仿真进行一对一实习教学可以很好的解决这一难题。

(3)提供多种机床多种系统，解决设备型号单一，学生的知识面狭窄等问题

由于数控技术发展迅速，当前数控机床的种类和系统众多，对学校而言不可能将所有系统配齐，这就导致学生所学与工厂所用不符，而数控仿真软件提供了基本涵盖当今我国数控加工中常见的数控机床和主流的数控系统，所以在教学时可根据需要选择相应的机床和系统对学生进行授课，提高学生对不同数控系统及不同数控机床的适应能力，弥补了实习设备型号单一，学生的知识面狭窄等问题。

(4)安全性高，便于学生直观性学习，降低教师工作强度

由于数控加工仿真系统是一种虚拟加工技术，不存在安全问题，所以学生的错误操作也不会损坏机床，更不会造成人身伤害，使学生可以抛开思想包袱大胆地、独立地进行练习。

软件中不仅具有对学生编制的数控程序进行自动检测、具体指出错误原因的功能，还具有在真实设备上无法实现的三维测量功能。

这些功能使得学生可以进行自我学习，自我检测加工零件几何形状的精度，大大降低了教师的工作强度。

(5)可在计算机上完成所编程序的检验，模拟加工，减少实际操作出错的概率，提高加工效率

在实际加工时，一般要反复检查程序，并利用机床的图形模拟校验功能来检验程序的正确性，这就导致占机调试时间过长。

并且图形模拟也无法对刀具的干涉、运动中与夹具的碰撞、工件上一些细小的结构等进行全面真实的反映。

所以在加工之前，可以将程序输入仿真软件，先模拟加工，观察零件的加工过程，并初步检验零件的形状尺寸，最后将正确的程序导入到数控机床中，既可节省时间提高加工效率，又保证了加工的安全性。

(6)实现虚拟加工，减少实训费用

数控仿真系统的核心是虚拟数控机床，它完全模拟零件的切削过程，能检验指令正确与否，并用三维动画实时模拟显示程序路径和工件图形，从而真实的再现了零件的加工过程，并且在模拟加工过程中不会有机床、刀具、材料的损耗，极大的减小实训费用。

3.与真实机床相比，仿真软件在数控技术专业教学中的不足之处

(1)安全性方面

仿真软件与真实机床相比，安全系数较高，主要由于仿真加工中，不会出现任何事故，使学生容易放松对安全生产的要求，一些严格的操作规程无法得以实施。

如加工过程中不要把头和手随意伸进机床中、加工前关闭机床安全门等，这些环节在仿真时往往都可忽略不计，而对于在练习时出现的撞刀等现象也毫不在意。

如果学生一旦养成这样的不良习惯，将会在实际生产中造成重大损失。

因此，在平时的教学过程中教师应不断强调安全操作，严格要求，并给学生讲解仿真与实操的差别。

(2)产品质量准确性方面

数控加工仿真软件进行编程与操作练习时，比较容易忽视切削用量、刀具的选用，零件的装夹等问题。

而且无法判断工件的表面粗糙度、尺寸精度等。

所以学生在实际机床上加工时也会不自觉的忽略这些重要的部分，从而导致加工的工件无法达到尺寸精度要求，更有甚者发生碰撞等事故。

因此，教师一定应严格要求学生按照实际操作的要求来做，如合理选用刀具及切削用量，正确装夹零件;规范对刀的步骤和动作，让学生从开始就养成正确的习惯，提高产品的准确度。

(3)教学质量方面

仿真加工与实际机床有一定差异，如车刀在数控仿真上加工时，背吃刀量不大于刀刃长度就可以直接切削。

但在实际数控机床上加工，则会受机床、刀具和材料性能的影响，不可能选取太大背吃刀量。

再如切断刀在实际加工中只能用来切槽或者切断加工，而在仿真系统中即使用来车削外圆也不会有错误提示。

这些问题就需要我们在教学过程中反复强调，及时说明软件与机床不符之处，并根据机床的实际情况对学生详细讲解，以免使学生产生误解，影响到将来在机床上的编程与操作，提高教学质量。

总之，在今后的教学中应分配好仿真软件学习和机床操作练习的时间比例。

实习条件较好时，上机操作的时间应占较大比例，因为数控仿真软件的优势体现在入门基础培训上，学生实际操作技能的提高主要还是要依靠上机实际操作练习。

只有在教学中将仿真训练与实践操作训练有机结合，摆正仿真软件在整个专业教学中的位置，才能充分地发挥其作用，才能真正为教学服务。

篇7：数控仿真系统在数控教学的应用

关键词：数控教学;数控仿真软件;教学效果

进入21世纪，我国制造业在世界上所占的比重越来远大，随着我国逐渐成为“世界制造业中心”进程的加快，制造业的主力军――技能人才严重缺乏已成为制约我国制造业快速发展的瓶颈。

数控机床在现代机械制造业中广泛应用，社会急需大批熟练掌握现代数控机床编程、操作、维修的一线工数控技术工人。

职业技术学校作为生产一线操作和技术人才的培养基地，如何更快更好地培养出满足市场需要，掌握数控机床编程、操作与维修等技能的高质量的技术人才，早已是数控教学工作者研究的课题。

现在职业院校数控专业普遍采用数控仿真软件辅助数控教学。

现浅谈如何利用数控仿真软件作为辅助教学工具，与数控教学有机地结合起来，提高数控教学水平，培养高素质的应用型技术人才。

一、采用数控仿真软件作用

1.节约设备投入，实习耗材的使用

现在数控设备价格比较高。

数控车床最少7、8万，数控铣床一般也在20万左右。

加工中心一般要50万左右，多则达百万甚至上千万。

数控机床的实训如果完全按照实操进行，不但投入大，而且消耗多、成本高，即使是实力雄厚的院校或企业也难以承受此种消耗和投入。

数控仿真软件包含多种数控系统，使用其作为教学辅助工具，可以使数控教学达到投入少，教学内容多样性，培养的学生适应能力强的目的。

它能避免学生初期实习时不熟悉数控系统及面板操作带来的设备、人身安全等问题;又能克服学生因为刚刚接触数控机床产生的畏难心理，增强学生操作熟练度和信心，能对机床的功能有深入了解，达到熟悉数控机床的目的，学生还可以通过仿真对所编程序进行验证。

可以克服人多而设备少的矛盾，保证了学生实习时间，同时同样数量机床可以满足更多学生实习，降低了实习消耗，节约了成本。

2.提高学生编程、操作能力

数控仿真软件具有多种数控系统、多种机床，它可以逼真的进行数控编程和操作。

可以让学生在实际动手操作之前，先用仿真软件在计算机上模拟操作，这样能让学生在实际操作机床之前就已经有了一定的熟练度和自信心。

在实习时，合理安排数控仿真和实操课时比例，一般为1:1。

仿真练习可以进行编程和加工工艺学习，学生利用仿真软件可以进行程序编写，工件仿真加工等操作，通过完整的、接近于实际操作的模拟操作过程的教学让学生掌握数控机床加工零件的全部过程。

这一过程将数控编程、制造工艺、刀具、数控机床、数控加工等课程有机地结合起来，使学生觉得以前所学的知识不再孤立、枯燥，达到了融会贯通，巩固了学生的加工工艺方面的知识，强化了数控教学的效果。

学生可以更快、更好地掌握编程、操作，同时培养学生独立解决实际问题的能力。

3.拓展学生所学的知识面

现在学校购买的数控机床一般是FANUC系统，但有的企业使用西门子系统、广州数控等系统。

为了使学生在毕业后有更多的就业选择，在进行仿真教学时可以不仅仅练习FANUC系统编程、加工，还应拓展数控系统的学习。

利用仿真软件学习其他企业常用的数控系统的编程和操作，使学生了解并掌握不同系统、不同数控机床编程与操作方法。

提高学生对不同系统、不同操作面板的编程与操作的适应能力，拓展学生知识面。

4.提高理论教学效果

数控理论教学尤其是数控编程与操作的学习，最好使用仿真数控软件辅助教学。

在教室里枯燥的学习数控编程，学生不容易理解指令的使用，而且无法检验编写的程序正确与否。

在课堂上讲解按键作用和操作，只能靠学生的想象，枯燥无味，教学的效果甚微。

如果将数控仿真软件引入理论教学，可以在课堂上将学生的程序编写逼真的演示出来，可以及时发现程序中存在的问题，对指令的理解更加容易。

可以使学生在教室中看到和实际加工基本相同的加工过程，学生更容易理解数控加工操作。

这不但有利于激发学生学习兴趣，提高数控理论教学效果，更有助于学生编程能力的提高，也为以后的实际操作奠定了坚实的基础。

二、使用中存在问题及解决措施

数控仿真软件的使用不仅仅包括优点，还存在不足之处需要改进。

1.学生不注意仿真和实操之间的不同

数控仿真软件只是对工件的编程、加工过程的模拟，并非真实的加工过程，仿真系统只有在选择过大切削深度时才会提示报警。

在使用仿真软件练习时，不用考虑切削用量的影响，程序就能加工合格的工件，学生不能感觉到实际加工时的切削用量的选择、零件装夹对加工的影响。

长此下去，学生在生产加工中就不会考虑到切削用量、刀具、材料等因素对加工的影响，只会按照仿真系统编程。

这样的程序一旦用于实际操作，很容易发生崩刀、撞车等安全问题或影响零件的加工质量。

对此教师要高度重视，合理的安排仿真和实操的课时，使学生始终保持安全生产的意识，养成良好的工作习惯。

2.有可能影响学生的学习

一方面，长时间使用数控仿真软件教学，会使学生认为数控编程、加工比较简单，放松对自己的要求，不认真听讲，懒于上数控机床操作，致使技术退步。

另一方面，有些学生自控能力较差，长时间使用仿真软件教学，学生趁机利用电脑上网、玩游戏或看小说，放弃学习。

这就要求教师加强责任心，提高管理水平，改进教学方法，减少数控仿真软件在教学中的负效应。

总之，把数控仿真软件用于数控教学之中，将激发学生的学习积极性，将有利于改进数控教学条件，提高数控教学效果，但要正确处理其在使用中产生的问题，以便收到事半功倍的效果。

【参考文献】

[1]黄凤岐，潘宏歌.数控仿真技术的教学应用.科教文汇.(19)：185.

篇8：浅谈仿真软件在数控教学中的应用

关键词：数控技术,仿真软件,数控教学

一、引言

数控加工技术是一门对学生空间想象能力要求很高的专业技术课, 是以编程为主的理论教学, 如果单纯的进行理论教学, 易使初学者感到抽象、难学, 加上目前职业院校学生本身的素质偏低、理解能力不够等诸多因素, 使我们的数控编程教学陷入困难的境地。如何改善目前数控编程教学中效果不理想、效率低的现象, 激发学生学习兴趣, 提高学生数控编程能力是我们当前所要解决的难题。

所以我们在数控编程教学中, 应用机械加工自动化中普遍使用的CAD/CAM软件UG或CAXA, 把枯燥课堂教学变成形象的技能操作多媒体教学, 收到预期的教学效果, 既可以培养学生实际应用数控编程能力, 又能培养学生数控编程的开发能力。这样培训出来的学生在将来的工作岗位上, 就可以既快又好的独立完成公司所布置的各种程序编制和数控加工方面的工作。

二、数控教学中存在的问题

目前职业院校数控专业的学生进行数控编程及操作的实习途径, 主要有两条:一是由校企合作的机械加工企业作为学校的实训实习基地, 但就目前国内企业的形势, 很难做到按照学校的教学要求开展数控编程及操作的实习训练;二是学校不可能为了建设数控教学实训中心而无限投入资金来购买所有需要的数控机床或加工中心等设备。

现在绝大大多数学生在毕业上岗后不能很快的进入到相应的角色中, 还要经过一段时间的岗前培训, 甚至专项培训, 这主要是因为现在市面上的数控设备型号多且杂, 而且各种操作系统繁多且不通用, 使得对于资金有限的学校而言要将所有需要的数控设备配齐的可能性不大, 因而造成了学校所教授的设备及系统都与工厂所拥有的不同。

而且有些高精度的数控设备价格十分昂贵, 即使学校真的为购置了几台先进设备而投入资金, 无论是从投入产出上、实用性性上、还是从实际情况上考虑, 对于现在技校实行的普及性实践教学甚至实践而言都不能满足需要。更重要的是对于初次接触数控机床的学生而言, 由于数控机床是由计算机控制的自动运行的设备, 所以会经常发生由于操作失误或程序编程的疏忽而造成不必要的经济损失, 甚至造成人身伤害。

以解决以上问题为目标, 我们经过多方调研, 决定利用数控仿真软件进行教学, 选择了不仅能在电脑上进行编程, 还能动态模拟加工轨迹并与各种数控机床有良好兼容性的仿真软件, 如UG、CAXA等应用软件。这类软件既能按照数控编程教学要求开展系统的实际编程训练, 实现动态模拟加工轨迹, 检验程序的正确性;又能结合目前企业广泛使用这类软件的生产实际需求, 为学生毕业后直接进入制造型企业数控技术岗位工作打下扎实的基础。

三、数控加工仿真软件在教学中的应用方法

数控加工仿真软件教学前, 充分利用现有的资源, 训练学生实习操作的技能技巧, 使学生能正确制定机械加工工艺规程和装配工艺规程、选用合理的技术参数、掌握牢固的机械加工基本功。在教学过程中, 充分利用仿真教学系统仿真教学, 解决重难点问题, 提高教学效率。如何运用好数控加工仿真软件, 使其发挥最好效果, 具体应做如下几点:

(一) 在仿真教学系统中进行手工编程, 然后校验所编程序

数控编程是把零件的加工工艺流程、加工参数、机床的运动以及刀具的设置参数等信息通过数控语言记录在程序单上, 并校核的全过程。数控加工程序可分为自动编程与手工编程两种, 自动编程就是将各种数据参数输入计算机, 由计算机进行编辑然后通过相应软件的后处理程序转换成程序代码, 而掌握手工编程是学习自动编程的前提。如果要让学生不仅会自动编程而且理解自动变成的原理, 那么学会手动编程就是学生掌握数控加工原理的基础。

在教学过程中教师不能很好地掌握所教学生的实际学习情况, 这不仅是因为学生对于枯燥、干瘪的数控理论缺乏兴趣, 不能讲自己编制的程序进行上机操作缺乏实践经验, 还由于不同学生对于同一个零件的理解不同从而使得编写的程序大相径庭, 是教师无从下手。这个难题在运用数控仿真教学系统后得到了解决;只要将相应程序代码录入软件, 通过模拟仿真功能, 整个加工过程就非常直观地模拟出来。

(二) 仿真系统中对于零件加工工艺的设定

在人工编写程序时要人为地进行各项参数的计算甚至进行繁杂的公式推演, 而当学生使用UG或CAXA等仿真软件时就省去了这些麻烦, 首先通过这些软件自带的CAD绘图建模模块, 绘制各种零件的三维模型, 然后合理运用已学过的各种理论知识如《机械制造工艺学》、《金属切削机床》等, 制定合理的的加工工艺, 编写与实际情况相符的加工工序, 在软件相应的加工模块中将各种参数如粗精加所需刀具、进退刀方式、切削深度、主轴转速等填入相应的位置, 软件就会自动生成相应的刀路和NC代码。

在这一系类的操作工程中, 不仅将学生以前学到的知识合理的结合起来, 而且提高了学生自主学习的兴趣, 对数控加工有了新的认识, 增强了学生对加工工艺的理解, 强化了CAD/CAM软件在数控编程教学中应用的效果。

(三) 在仿真系统中对自动生成的加工轨迹进行动态仿真

为了保证数控程序的完整性、正确性, 也为了防止在加工过程中发生不必要的事故, 如刀具发生干涉或碰撞等, 我们通过试切法或轨迹显示法对实际生产进行校验。但这两种方法不仅费工费料使生产成本上升, 而且加长了产品的生产周期。

应用CAD/CAM软件UG或CAXA中具有模拟仿真功能, 可以替代试切法与轨迹显示法, 在计算机上直接进行多维的动态仿真加工。这种在计算机上的模拟加工, 不需要学校购买大量不同种类的设备, 只需足够的计算机就可以实现让每个学生都可以进行模拟加工训练, 既实用又经济。在实际操作工程中, 学生很难直观地看到刀具的运行轨迹, 来判断这个刀路是否合理。

而在仿真软件中进行模拟加工时, 刀具会根据设置的刀路显示动态的加工过程, 这样学生就可以判断在加工过程中是否有刀具干涉、撞刀等情况的出现来判断这个刀路是否合理。

而且由于参数设置的不同会使加工出的产品存在很大的差异如偏差值不同、表面粗糙度不同等, 这可以使学生知道不同参数所编制的程序做出的产品存在差异, 并通过比较了解各参数的特性, 以此积累经验, 编制出能够生产出符合要求的产品的程序, 提高学生对零件加工工艺的理解。

上述操作都是在计算机上完成的, 将数控程序和实际的加工联系起来对于学生来说还是比较困难的, 他们缺少实际操作经验没有直观的认识, 大多还停留在纸上谈兵的阶段。因此学校要合理安排学生模拟和实操的时间分配, 在实际情况允许的条件下, 必须让每个学生都可以将自己编制的程序录入数控设备的计算机中进行实际加工以检验程序的正确性, 并可以获得满意的加工产品, 并尽可能多的进行实际操作, 在期间可能会发生一些小事故, 但这有利于学生积累经验从中吸取教训, 这样可以提高对数控机床的操作能力。

四、使用数控加工仿真软件的注意事项

数控加工仿真系统是一种模拟教学应用软件, 主要应用于程序的编制及检验, 与实际操作有很大区别, 所以在平时教学过程中数控加工实训是必不可少的。

首先, 数控模拟软件是用于程序编制, 然后对所编制的程序进行模拟加工已检测其合理性的仿真工具, 对于学生而言缺少直观的视觉冲击, 不能让学生有切身的体验。因而, 在编制程序时学生经常会忽略切削用量的设定、刀具参数的设置、主轴转速的设置等方面因素, 即使在模拟时出现一些小问题也不在意, 这会导致学生在机床上运行这些程序便可能出现撞刀或误差值偏大等问题。其次, 借助数控仿真软件虽然能代替数控机床的一部分功能, 但不能完全代替机床, 尤其不能使学生过分依赖软件, 沉迷于仿真加工而疏于实际数控机床操作, 导致实际操作能力下降。另外, 在实际操作机床时由于担心出现事故, 造成经济损失甚至人身伤害, 学生操作时会十分小心注意每一个细节, 但是当学生在运用仿真软件模拟时, 由于所有操作都不是真的, 即使有事故最多也就是一个警报, 不会有任何损失, 这使得学生在模拟时缺少了在操作真实机床时的那份认真, 如果这种习惯一旦养成, 会在实际生产是造成严重后果。

针对这些情况, 我们在教学中改变了以往在没有进行实际机床操作的情况下, 先进行仿真软件的学习的安排。根据教学安排及学生的实际情况, 我们觉等在学生掌握了数控加工的基础知识并有一定的操作经验后, 在安排仿真软件的学习, 这样学生由于已经有了一定的加工检验, 了解加工工序容易上手, 而且这时教师通过结合实际讲解软件的运用也不会太难, 同时也可以减少不必要事故的发生。而对于将要分配或下厂实习的学生, 可根据各工厂的实际情况安排相应的强化训练。在仿真软件操作学习过程中, 尽量避免采用仿真软件提供的快捷操作, 完全按照实际的机床操作进行练习, 如正确装夹零件, 合理选用刀具及切削用量等。同时强调什么是实际存在的功能, 什么是仿真软件拥有的虚拟的功能。

对于不同型号、不同操作系统和仿真软件有着不同区别, 对于一些特殊情况, 教师在教授时要特别讲明, 避免学生在实际操作时由于不了解而发生不必要的事故, 影响到将来在机床上的编程与操作。我们的学生是一群靠“手艺”吃饭的人, 因此要注重实际操作, 在教学时间安排上, 不仅要让学生有充足的时间学会软件运用及数控机床操作, 而且要加大实践操作的时间比例, 增强其动手能力。

五、小结

如UG等软件在数控编程教学中应用是多方面的, 不仅改善和提高了数控技术课程的实验条件, 提高了学生学习数控机床的安全性, 加强了学生自主创新能力, 提高学生综合素养, 使学生成长为掌握现代化数控技术能力的新型人才;还可以进行科研项目研究, 提高教师自身的业务水平。促进计算机辅助设计与制造 (CAD/CAM) 的教学与科研活动, 推动教学改革与课程的建设。

参考文献

[1]曾月华, 向虹.数控加工仿真教学系统的实现.高等教育出版社, 1999.

[2]张红英.数控仿真系统在数控机床教学实践中的应用.交通职业教育, 2006.