数控加工仿真系统在数控实训教学中的应用

数控加工仿真系统在数控实训教学中的应用

杨赟达, 曾晓兰, 李小华

内江职业技术学院，四川 内江 641000

摘要：随着我国机械加工技术的进步与更新，数控加工技术在我国制造业中得到了广泛应用，推动着我国机械制造业的快速发展，这也就意味着需要大量的数控加工技术专业人才，为此，就必须要利用多种方法来培养数控技术人才，而利用数控加工仿真系统来培养数控加工人才是一种重要的教学方法。所以，本文主要对其在数控教学中的应用进行探讨。

关键词：数控教学；数控加工仿真系统

数控加工技术是一项技术性较强、专业性较强、实践性较强的技术，其人才培养也较为复杂、漫长，数控加工仿真系统可模拟数控机床真时加工流程，演示、讲解操作编程，可使学生在短时间内了解、掌握各种数控机床的加工技术操作。所以，数控加工仿真系统在数控教学中发挥着极为重要的作用。因此，数控加工仿真系统主要是用于培养数控人才，目前，在我国数控教学中也得到了广泛的应用，承担着培养数控人才的重任。

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 数控加工仿真系统的应用方法

2.1 数控加工仿真系统在理论教学中的应用

理论知识是学习数控技术的基础，只有具备扎实的基础理论以及对数控设备有了正确认识后，才能为后续的加工仿真和机床实际操作打下坚实基础。结合传统教学方法，利用多媒体技术，采用数控加工仿真系统辅助教学，会进一步提高学生对数控机床的认知，增强与学生的互动，激发学习兴趣，提高教学效果。初学数控的学生一般只是在金工实习时观察过数控机床加工过程，但大都没有真正操作过，感觉数控机床很神秘，既有探索的欲望，又觉得无从下手。因此，教师在第一次授课时，一定要把握好学生这种心态，将学生学习的兴趣和积极性都调动起来，可以通过数控加工仿真系统模拟数控加工过程，进行详细分析讲解，揭开数控技术这层神秘的面纱。

2.2 数控加工仿真系统在编程练习中的应用

仅仅在课堂上进行教学和演示不能达到锻炼学生实际动手能力，教师课后布置的编程作业程序编制的灵活性给批改工作带来了很大难度，不能及时地掌握学生学习的实际情况。对于这一难题，通过数控加工仿真系统就可以得到充分解决，在给学生布置相应难度的编程课题后，让每个学生在机器上独立的完成程的序编制、导入、轨迹观察、仿真加工以及测量等过程，实现“教—学—练”三位一体教学。

2.3 数控加工仿真系统在课程设计等实践教学环节的应用

以前在进行课程设计、编程实训和毕业设计等实践教学时，通常是给出具有一定加工难度的零件图，要求学生制定加工工艺规程和编写加工程序，但是由于数控机床有限，无法对每位学生的零件加工工艺以及程序进行检验，最后只能通过学生口述设计过程进行答辩。然而，将数控加工仿真系统应用到这些实践教学环节就可以很好解决这一问题。学生在完成零件加工工艺设计和程序编制后进行数控仿真加工，根据机床选择、毛坯设定、工件装夹、程序导入、轨迹观察、刀具选择、对刀、参数设置、自动加工效果和零件测量等操作来评定设计中的工艺安排和程序等内容是否合理。

3.数控仿真软件在教学应用中常存在的问题及解决措施。

3.1 只注重仿真训练,忽视实训操作

数控加工仿真软件只是对加工过程的模拟,并非真实的加工过程。它无法替代学生在真实切削加工时的实际感受,尤其在切削用量的选择方面,仿真软件只能在切削深度过大时才予以“报警”,而对我们在实际操作中认为过大的切削量,仿真系统是无法控制和检测出来的。长此下去,易使学生养成工作轻率的坏毛病,往往忽视对切削用量、刀具选择、零件装夹等关键因素的考虑。而这样的程序一旦用于实际操作,就很容易出现打刀、撞车的情况或影响零件的加工质量,继而影响到实习或生产效率。对此,教师应引起足够重视,合理安排仿真软件与实际操作的时间和顺序。

3.2 不能正确处理仿真系统中存在的缺陷

目前我国数控加工仿真软件的功能与国外较成熟的数控仿真软件相比还有一些差距,如运行速度较慢,性能不够稳定,有些指令不能执行等问题。这些都可能使学生产生焦躁情绪甚至偏激行为,如乱按功能键、乱敲击键盘等,常常导致计算机出现“死机”现象。因此,教师应熟悉软件的主要缺陷,提前告知学生,并积极与软件设计方联系,及时予以改进。

3.3 易使学生对计算机产生依赖心理

有些学生自控能力较差,长时间使用仿真软件教学会使学生产生惰性而懒于上数控机床操作,个别学生甚至还会趁机上网或玩游戏。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。

结束语：

鉴于虚拟数控机床具备的功能，针对目前我单位数控教学课程和参加数控实习学生人数的增多，及数控设备较为精密、昂贵的特点。把数控加工仿真软件引入教学之中，用于数控机床操作与编程培训，这样既可以避免因误操作造成价格昂贵的数控机床的损坏，又可以使操作人员在对仿真数控机床操作过程中产生临场感和真实感。而且能够让同学们更快地熟悉和了解数控加工的工作过程，并且掌握每种数控机床的基本操作。更大的好处是在实现了同样效果的情况下将加工出错及事故发生率降低到了最小程度。

参考文献：

[1]葛小兵.“双场合一”教学法在数控实训中的应用探究[J].职业,2019(23):96-97.

[2]]沈国强.数控仿真系统在数控实训教学中的应用[J].课程教育研究,2018(14):225.