数控加工仿真在数控教学中的应用

张　桦

随着我国职业教育事业的飞速发展，以及数控加工技术在机械制造业中的广泛应用，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认真思考和研究解决的问题。

一、采用数控加工仿真技术的必要性

在传统的操作教学中，数控机床编程与操作的有效训练必须在真实的机床上进行。但随着学生人数的不断增加，问题逐渐突显出来。首先，有限的机床数量难以保证每位学生有足够的上机操作时间；并且，数控机床属于高科技产品，品种多、价格高，数控机床的操作训练如果完全依赖数控机床进行实作训练，投入成本太高。其次，学生在真实机床上操作具有一定的危险性，训练中的错误操作经常会导致设备的损坏，甚至引发人身伤害事故。总之，传统的机床操作训练方法效率低、教师工作量大、实习训练费用高，已经不能适应当前发展的要求。探索一种新的数控加工技术教学模式来取代传统的训练方式，成为必然趋势。笔者认为，数控加工仿真技术的出现，是解决这一问题的重要途径。

二、什么是数控加工仿真技术

数控加工仿真技术，模拟实际机床加工环境及其工作状态，是一个应用虚拟现实技术于数控加工操作技能培训的仿真软件。目前，国内已经出现了各种数控加工仿真教学系统，并且也运用于数控操作人才培训的教学之中。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，而且安全、可靠，培训费用低。

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重要执行单元。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，为被培训人员提供了完善的学习方法和学习环境。数控仿真系统完全模拟真实零件的加工过程，可以检验各种数控指令是否正确，能提供与真实机床完全相同的操作面板，其调试、编辑、修改和跟踪执行等功能也一应俱全。

三、数控加工仿真软件在教学中的应用

1．在数控编程教学中引入数控仿真软件

数控编程是一门综合性很强的课程，它不仅仅是数控指令代码的编写，更是数控加工工艺的编写，需要考虑许多工艺问题。同时，数控编程又是一门抽象、枯燥的课程。特别是初学者，面对一串串的数控代码程序，不能够确定所编写的程序是否正确，缺乏直观性和吸引力。数控仿真软件的引入，能够使学生在学习编程的同时进行模拟加工，易于发现编程中的不足之处，使编程的教学变得直观、具体，提高学生的学习兴趣，教学效果也明显得到提高。

2．在机床操作中使用数控仿真软件

学生在操作数控机床之前，首先用数控仿真软件练习，熟悉数控机床面板和操作方法。由于仿真软件不存在安全问题，使得学生可以大胆地、独立地进行练习，发现并改正操作中的错误。之后，操作数控机床时，可以将加工出错率及事故发生率降低到最低程度。

数控仿真软件的应用还可以缓解机床数量不足的问题。由于仿真软件相对数控机床而言，其成本较低，可以较多地配置终端，在部分学生操作数控机床的同时，其余学生用仿真软件练习，统筹安排操作机床的时间。另外，学生在使用仿真软件之后，操作数控机床的熟练程度相对来讲有所提高，加工零件的时间相对就会缩短。

数控仿真软件的应用还可以降低训练成本。操作数控机床的熟练程度是经过多次练习才能提高的，直接使用数控机床进行练习需要投入大量的刀具、材料，训练的成本较高。采用数控仿真软件进行训练，是一种虚拟的加工，刀具、材料可以任意设定。训练时，学生仿真软件等操作熟悉到一定程度再使用数控机床加工，可以使训练成本大大降低。

数控仿真软件的应用还可以拓宽同学们的视野，认识更多的数控系统与数控机床，提高学生的就业竞争力。当前的数控技术已经很普及，数控系统也是百花齐放，有若干种数控系统，每种系统又会根据市场开发出一系列的产品，每个机床厂家又会有自己的机床面板，结合厂家的情况使用不同的数控系统。因此，学生到工作岗位上之后所遇到的机床类型也是不同的。在数控教学中，学校不可能拥有每一种数控系统、每个厂家的机床面板，而数控仿真软件解决了这一问题。现有的数控仿真软件一般都有当前较为普及的数控系统和机床控制面板，学生在仿真软件中可以学习到不同的数控系统和机床面板，认识不同的数控系统和机床的操作方法。

（作者单位：河南省开封市高级技工学校）