数控机床仿真在数控教学中的引用

第一篇：数控机床仿真在数控教学中的引用

数控机床仿真在数控教学中的引用

摘 要：本文结合当今数控机床仿真软件的出现和我单位数控加工教学和培训的职能，及数控机床操作培训事故率多、对机床损坏大等特点论述对于初次接触数控机床的学生和学员结合数控机床仿真软件来进行基本操作培训。

关键词：虚拟数控机床 数控教学与培训 虚拟现实 仿真

0 引言

随着数控加工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。在传统的操作培训中，数控编程和操作的有效培训必须在实际机床上进行，这既占用了设备加工时间，又具有风险，培训中的误操作经常会导致昂贵设备的损坏。

随着计算技术的发展，尤其是虚拟现实技术和理念的发展，产生了可以模拟实际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。

与科学幻想相似，想象力和技术的相互结合造就了虚拟现实。培根在13世纪写的没有马的轿车和配备动力的机械的科幻故事就是这类结合的早期见证，凡尔纳在19世纪写了火箭和潜水艇的预言性科幻小说，特别是一些科幻作家们已做出的各种利用虚拟现实的基本概念的设想正在逐步变成了具体化。上世纪内所建树的几个技术性里程碑使得虚拟现实成为可能，电话、无线电、电视、半导体三极管和集成电路(微处理器芯片)和液晶显示器。尤其是计算机技术的飞速发展。一些早期的仿真尝试(例如第一台飞行模拟器、立体电影、电视游戏等)都已成为当今虚拟现实仿真的先驱。当然虚拟现实技术的发展历程与电子学以及计算机产业的蓬勃发展是分不开的。

目前在国内已经有少数高等院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。这些教学系统既能单机系统独立运行，又能在线运行。独立运行即机床模型方式，其培训设施只需一台微机，数控机床的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型三维动画演示，用这种方式进行初步培训是经济有效的；在线运行即机床工作方式，这种方式下教学系统将与实际机床连接，由硬件实现零件切削过程，这时除了操作者是用仿真面板操作外，其它则与实际机床的真实情况一样，简单来讲就是利用计算机和其他的专用硬件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技能。

数控仿真系统的核心是虚拟数控机床，而虚拟数控机床又是虚拟制造技术中的一个执行单元，它不仅在数控加工过程中为产品设计提供了可制造性的分析，而且在数控系统的学习和培训中，为各类学校和企业技术人员提供了完善的学习和培训。该类系统完全模拟零件的切削过程，能检验数控指令正确与否，提供一套功能齐全的调试、编辑、修改和跟踪执行等功能。1 虚拟数控系统功能

虚拟数控机床实际上是虚拟环境中数控机床的模型。与真实机床相比，虚拟数控机床应具有以下功能： ·虚拟数控机床应具有与真实机床完全相同的结构。虚拟数控机床能模仿真实机床的任何功能而不致因为采用某种近似替代而导致某种结构和信息的失真或丢失．并应与真实机床有完全相同的界面风格，为技术人员的学习和培训提供保证。

·虚拟数控机床强大的网络功能，为远程教育提供可能。

·完善的图形和标准数据接口。用户既能在真实的环境中运行虚拟机床，又能观察它的各种远行参数，并能与其他CAD／CAM软件接口。3平台的购建

虚拟数控机床是如何实现这些功能的呢？它一般是通过以下的构建平台来实现。

①Nc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。

②NC验证器，能够验证NC代码的语法正确性。

③刀具库 刀具库应包括一台数控机床所需的刀具，并能自由配置刀具库中的刀具号．从而能模拟任何一种数控机床的换刀形式。

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。如进给轴的位移量、换刀状态、主轴转速、加速度、进给量、加工时间等。通过加工过程的仿真，了解所设计工件的可加工性，验证NC代码的正确性以及评价和优化加工过程，并通过在线修改NC代码来优化NC代码。

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代码计算加工零件新的几何形状，根据刀具的材料、运行时间、零件的材料性质和润滑介质的性质计算刀具的补偿量和热补偿量。这些计算结果是虚拟数控机床在应用于虚拟制造过程中的加工方案评价以及可制造性分析所必须的。

⑥设计开发平台 虚拟数控机床的设计平台是一个面向对象的数控软件库及其开发环境。通过对数控软件的标准化、规范化研究和其它CAD／CAM软件的数据交换，并对典型的零件进行封装，设计成具有稳定、通用接口的可重用的软件。

⑦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的操作，让使用者完全感受到真实机床的运行特性。在这些基础上的监控硬件和软件，用来控制简易机床．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性试切加工，让使用者有一种身临其尽的感觉。尤其是在数控教学和培训过程中，初学数控编程者需要大量的编程练习，并进行实际调试。用试切法来检验数控加工程序显然不合理，而且也难于实现。如果利用仿真技术，这些问题可以轻松得到解决，从而避免编程时人为出错或工艺不合理造成工件报废。4 总结

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。

我单位目前的硬件设施基本具备，包括微机房、局域网和各类数控机床等。不久的将来在校园网接通之后，这种教学方式确实很有可能成为现实。尤其是在北航工程训练中心开设远程教育课程之后，相信这种教学方式必将成为一种必要的教学手段。

第二篇：数控仿真软件在中职数控教学中的应用

【摘 要】随着我国科技的不断进步，导致了我国工业化的程度逐渐加大，所以说，这就需要更为专业的数控人员，各类中职学校的形式也非常紧张。但是由于中职学校的老师整体素质还不是很高，学校对于学生实训教学的设备还不是很完善，这就导致了在学生学习理论知识的同时并没有得到相应的实践，导致了无法适应现今社会对于工业型人才的要求，从而与社会脱节。为了解决这一问题，就要找出新的出路，从而使我国工业型人才能够适应现今社会的形势。本文针对在中职学校数控教学用寻在的不足进行分析，从而找出相应的对策。中国论文网

【关键词】中职数控教学；数控仿真软件；应用

随着时代的进步，世界经济形式的不断变化，已经从传统的工业手工化发展到现在的全自动化，随着经济形式的变化，世界各国对先进的制造技术都引起广泛的关注，而在工业制造方面，数控技术有其着决定性作用，数控技术发展如何也决定着工业化发展的速度。中职学校的教学目的就是为了培养出一批专业的高素质工业制造仁人才，但是由于中职类学校的师资力量还远远没达到现今社会的需求，学校没有更多的专业设备让学生来动手实践，导致无法让学生达到理论与实践相结合，从而造成中职学校的学生不能满足现阶段工业化高度发展的需要，与社会脱节。数控仿真软件是经过几十年教育过程中摸索出来的一套能够让学生达到理论与实践相结合的桥梁，能够充分的让学生掌握实践技术，同时也能缓解学校在教学实训中不能满足学生要求的压力。

１．中职数控教学中存在的问题

1.1师资力量上的问题

在现阶段中职学校的教育体系中，有许多老师的专业技能不能满足学生们的需要，有些老师是从其他专业转行，更有一些老师自己在数控实训中还没有得到实践，导致了在指导学生过程中会出现许多的问题，而学校也并没有对这一情况太过重视，从而影响学生的发展。另一点就是学校由于资金的短缺，无法购置让学生能够进行实践的专业设备，或者并没有足够的设备，所以说，学生在校期间只能学到理论知识而得不到实践，严重的影响着学生的实际操作能力，不能适应现今工业岗位的需求。

1.2教学质量问题

现阶段的中职数控教学过程中，很多学校还一直沿用传统的教学模式，老师在上面讲，学生在下面听，无法从根本上激发学生学习的兴趣，也不能锻炼学生的创新能力与思维能力。老师对于学生提出的问题也是应付了事，不能系统的对学生进行理论指导，没有理论的指导，导致学生在实践中的盲目性。

1.3安全性问题

数控加工技术是一项需要人为操作的工业技术，由于学校老师的指导不力，再加上学生没有经验，就导致了在学生实训期间由于疏忽造成的重大事故，不仅仅给学校的设备造成了严重的损害，同时也给学生的身体造成极大的伤害，并在学生心理留下阴影。

2.数控仿真软件的利与弊

数控仿真软件就是利用计算机的编程，制造出的一套能够让学生仿真实践的软件，它能够将三维以及二维图形能够以动态的形式将其演示出来。它的优点就是：能够充分的并且全面的模仿数控实训教学的加工过程，能让学生在电脑前进行实践操作。它需要的配置较低，并不需要高端的微机才能操作；而且其兼容性非常强，安全系数高，不会像真实车床加工中容易导致危险，也不会像真正实训过程中容易发生人为的事故，对学生造成损伤；还有一个优点就是不需要任何的原材料，投入的资金相当少，也不会浪费资源，同时也为老师与学生架起了沟通的桥梁。

数控仿真软件不仅能够满足学校教学实训的需要，同时也能调动学生动手操作的积极性，从而来培养学生的创造力与想象力，同时也解决了中职数控教学内容的枯燥性，让学生养成宜城 iyd

自主学习的习惯，同时增强学生的自信心。老师也要全面了解学生的情况，有针对性的对学生进行软件使用指导。

但是，这种数控仿真软件也有其弊端，因为毕竟仿真软件并不是真实的实践过程，与真实的操作还有着很大的差别，只是对数控加工过程的虚拟演示，仅能够让学生体会实践的方法以及对实际操作的熟悉。这样，就造成了学生没有真正进行实践，在将来的工作过程中会有一些客观问题存在，在数控仿真软件的使用中，发生任何事故都可以重新开始，在此操作，而在真实的操作过程中，一次失误就可能造成极其严重的事故，导致在真正工作中会产生紧张的心理，操作失误，从而起到负面作用。所以，要想解决这一问题，就一定要让学生在仿真软件与真实操作中做好结合，锻炼学生实训操作的规范性。

3.中职数控实训教学如何正确使用数控仿真软件

数控仿真软件能否在中职数控实训教学中发挥其真正的作用，从而达到预期的效果，这与学校与老师的正确教导是分不开的。

在数控实训教学中一定要合理的使用数控仿真软件，在实训课堂中，一定要突破以往传统的教学理念，要以学生为中心，并且有针对性的对学生进行实训指导，这样才能够提高学生的学习兴趣，锻炼学生的创新能力与想象能力，但是，老师一定要掌握好整个实训过程的方向，严格控制学生来合理的使用仿真软件。

在数控实训教学过程中，老师与学生不要过分的依赖数控仿真软件，主要让学生学会数据的编程以及加工的流程，让学生清楚的明白数控仿真软件操作并不是真正的实际操作，不能满足学生的实际操作要求，只是能够让学生在实训资源匮乏的基础上了解实际操作的过程与内容。

4.总结

数控仿真软件作为一项新技术，而且能够及时解决学生在校期间实训难的问题，从教学的效率以及效果上来看，不仅仅解决了学校由于资金紧张而无法满足学生实训操作的问题，而且也改变了传统枯燥乏味的教学方法，提高了学生的积极性，锻炼了学生的思维能力。但是数控仿真软件与真实的实际操作还有着很大的差距，所以说，如何能够把握好这个度，就成为了现阶段中职学校以及老师的首要任务。[科]

【参考文献】

［１］张福荣.数控加工仿真系统软件在数控技术实训教学中应用研究[J].电脑学习,2010,(03)．

［２］史毅.浅谈数控仿真软件在高职专业教学中的应用[J].中国科教创新导刊,2011,(04).［３］缪天山.浅谈数控仿真软件在技校数控专业教学中的应用[J].时代教育(教育教学),2011,(09).［４］乔卫红,魏秋红.数控仿真在数控技术专业教学中的应用分析[J].现代商贸工业,2011,(16).转载请注明来源。原文地址：

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第三篇：浅谈斯沃数控仿真软件在数控教学中的应用

中等职业学校专业骨干教师国家级培训

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．

[7]数控车床加工工艺与编程．中国劳动社会保障出版社，[8]数控加工编程与操作．华中科技大学出版社．

第四篇：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

第五篇：论数控加工仿真系统在数控教学的作用

论数控加工仿真系统在数控教学中的作用

摘 要:针对当今出现的数控加工仿真系统软件、数控编程与加工教学和数控机床实训环节易出事故、机床损耗严重、费用高等特点,论述了数控加工仿真系统的产生、作用、功能,以及在数控专业教学中,如何有效地使用数控加工仿真系统软件,体现了数控专业教学中的一种新的现代教育理念、教学方法和教学模式。

关键词:数控机床;数控加工仿真系统软件;数控教学;数控实习问题的阐述

随着科学技术的发展,数控技术正在得到广泛的应用。数控人才成为市场急需的人才,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。作为数控教学的专业教师,深感如何将数控理论和实践教学有机地结合起来是值得我们认真探讨与研究的。

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,因此有必要对数控教学模式、教学手段和教学方法的完善进行有益的探索,创新数控专业的职业技能鉴定的工作方法,建立一套完整的数控教学新体系。数控实习(实验)教学中存在的问题

(1)数控机床是一种机电一体化的新型设备,价格较之普通机床要昂贵得多。数控机床的操作训练若完全依赖数控机床进行实作训练,投入大消耗多成本高。

(2)数控机床的系统多,型号多且更新较快,对学院而言是不可能将所有的系统配齐的,这样经常会出现学生在校期间所学的系统与工厂中不符的情况,使到了工厂后不能尽快适应机床。

(3)数控机床是自动运行的,学生在初学时,常常会由于在编程中的疏忽或操作中的失误造成刀具或机床的损坏,甚至造成人身危害。

为了解决上述问题,我院从数控专业开设起,就尝试利用数控加工仿真系统软件进行教学,均对我院数控教学等方面发挥了重大的作用。数控加工仿真系统的产生

随着计算技术的发展,尤其是虚拟现实技术和理念的发展,产生了可以模拟实际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硬件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技能。数控加工仿真系统的应用方法

4.1 活应用教学方法,使学生成为课堂学习的主体

由于大部分高职学生学习基础差,所以教师教学很困难,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。数控专业教师应有较高的教学水平和教学能力,有较强的数控职业能力,能较为娴熟地运用行动导向的教学方法,在课堂教学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。

4.2 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

数控加工仿真系统主要应用于数控编程与操作这一理论教学课程,还可作为数控操作技能训练的辅助工具。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。

4.3 科学安排教学内容,循序渐近掌握数控编程与操作技巧

在教学过程中教学内容的安排分为三个教学模块。其一为基础模块,主要讲解与训练最常用的FANUC数控系统中的的编程方法、操作及应用,由于配备FANUC系统的数控机床在数控加工中的市场占有率高,所以这一模块是教学重点,必须使学生熟练掌握,灵活应用:其二为提高模块,主要讲解与训练SIEMENS系统的机床的编程与操作,以帮助学生在不同数控系统下对不同数控机床的编程方法的理解与应用能力;模块三为拔高模块,主要讲解国产数控数控系统中的华中数控系统的数控编程与操作方法,扩大学生的知识面,从而适应高职数控大赛指定系统—华中数控系统的编程与操作。

这三个模块的教学可根据学生不同层次进行安排。这样,学生在从业时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。当然,运用此方法,我们学院在各种大赛比武中取得了好的成绩。

4.4 正确进行教学评价,提高学生的自觉学习意识

教学时所进行的教学评价包括学生的自我评价、学生相互之间的评价和教师评价。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,对每次的练习成绩及时登记。评价方法包括口头评价和试题测评,而试题测评方法包括课题测评及期末测评。教师对学生进行口头评价时应注意方式和语言的选择,对做得不好的学生不采用直接批评的方法,只是指出该学生哪些地方做得好,哪些不太好,应如何改进;对于比较差的学生称为“稍微弱一点的学生”。课堂测试应有较强的目的性,不是难为学生,而是通过对学生进行测试,来提高学生的学习意识、学习热情,学习的自觉性和自信心。数控加工仿真系统的应用效果

5.1 理论教学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,数控编程与操作课程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通过的书写错误也不易查出,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,在黑板上讲解各个按键的作用、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。

5.2 技能训练应用数控加工仿真系统可降低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,它具备“高速、高效、高精度”的特点,如果初学时就让学生直接在数控机床上操作,可能出现撞坏刀具等现象,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进行技能操作,可以大大降低实训的消耗,约50个机位的计算机包括50个结点的正版数控加工仿真系统软件,所需费用相当于一台三十万元的数控机床,却能解决50-150个学生的初阶段的技能训练问题,学生可以轻松对实习过程进行初始化,对未能完成的实习实行项目保存,对已完成的实习课题进行调入回顾,而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。

因此应用数控加工仿真系统可以减少考生占用数控机床的时间约50%,学生可以将编程与程序校验时间放在计算机上完成,然后通过数据传输将所编程序输入数控机床,对零件进行加工,安全性及效率均大为提高。