数控仿真软件在数控编程与加工教学中的应用

金魁

大连职业技术学院机械工程技术系 辽宁大连 116033

数控仿真软件在数控编程与加工教学中的应用

金魁

大连职业技术学院机械工程技术系 辽宁大连 116033

利用数控仿真软件在数控编程与加工课程教学过程中进行床身运动、刀具轨迹、工艺参数选择等的仿真，可以提高学生对数控加工过程的理解，提高数控程序编写的能力，及时检验程序的正确性。

数控仿真模拟软件；数控编程加工；教学质量

数控仿真软件是一款在计数机中进行数控操作加工仿真的专业软件，可以同时进行刀具轨迹和机床运动仿真。数控仿真软件采用三维显示及虚拟现实技术，对数控加工过程的模拟达到极其逼真的程度，并且机床的运行过程和虚拟的工厂环境也能被模拟出来，以检验加工过程中可能存在的问题。目前，比较常见的数控仿真软件有斯沃仿真、上海宇龙、南京宇航等。

1 数控加工仿真软件应用于数控编程与加工教学中的必要性和可行性

数控编程与加工主要讲授数控车铣床、加工中心的编程、工艺及机床的操作等内容，是一门工科院校数控专业学生所必须掌握的专业课，具有较强的理论性和实践性。但在传统的数控教学中，教师的理论教学只能在课堂上进行，涉及机床的具体操作时，学生只能凭想象，因此很难掌握相关数控知识。数控仿真软件就解决了上述问题。它利用计算机仿真技术，把数控机床搬到计算机中，搬到教室里，利用投影仪把机床和机床操作面板显示在投影仪上，教师利用仿真软件边讲理论知识边实践，把所讲理论知识落实在机床操作中。这样一来，教师可以讲一段就操作一下机床，使理论知识很好地和实践结合。同时，仿真软件可以把实习车间搬到教室，教师讲完课程后可以布置实际操作的作业，让学生在计算机上进行仿真加工，加工出工件后可以利用仿真测量功能进行测量，检验加工零件的准确性，系统能自动判断对错，并给出成绩，大大提高教学效率。

2 教学过程中的仿真应用

对于初次接触数控编程加工的学生来说，往往难以理解不同床身的运动差异，对各种指令的刀具运动轨迹的判断力不强，对工艺参数的选择会影响加工结果的认识不深。

在教学过程中，使用数控仿真模拟加工软件对数控机床的床身运动、刀具轨迹、工艺参数选择进行仿真讲解，可以较大地提高学生对数控加工过程的理解，加深对数控编程指令的认识，培养对工艺参数选择的能力。下面以实例的形式分别说明上海宇龙仿真软件在数控车床编程与加工重要章节的教学中的应用。

2.1 数控仿真软件在数控编程加工中的应用

学生在传统的课堂教学中进行编程部分的学习时，只能凭想象进行，对加工代码的含义以及代码格式的应用已经是感到难以理解，还要去想象工件的结构特点如何选用合适的数控加工代码表达出来就更困难了。例如，讲述G71粗车循环代码以及介绍其代码的特点时，单凭教师的黑板教学模式，学生是很难理解和掌握的。因此，在教学中利用数控仿真模拟软件描述G71粗车循环代码的应用，它完全模拟真实数控机床的操作面板和屏幕显示，能对编写的程序刀具切削加工路线的正确性进行验证，操作安全、方便。这样就可看到真实的二维或三维仿真加工过程（如图1、图2所示）；可以很直观地观察工件在加工过程中出现的各种情况；可以帮助学生更迅速地掌握数控机床的操作，过程逼真；可以使学生在仿真操作过程中产生真实感，让学生更快地熟悉数控加工过程，掌握各类数控机床的基本操作和数控系统的编程指令。

图1 仿真零件加工轨迹

图2 仿真零件加工结果

2.2 对刀操作的仿真应用

对刀操作是进行数控加工前必须完成的操作步骤。对刀的目的是确定程序原点在机床坐标系中的位置，对刀点可与程序原点重合，也可在任何便于对刀之处，但该点与程序原点之间必须有确定的坐标联系。如果用传统的教学方法，仅在课堂上纸上谈兵，大多数学生都难以理解；如果利用模拟软件一边演示一边教学，通过车刀和工件的运动就能很好地帮助和引导学生理解这部分内容。

例如，将工件对刀基准点建立在工件的右端面轴心处，应用数控加工仿真软件的模拟功能演示如下：1）用外圆车刀先试切表面B，测量外圆直径后，按OFSETSET→补正→形状，输入“外圆直径值”，按“测量”键，刀具“X”补偿值即自动输入到几何形状里，如图3所示；2）用外圆车刀再试切外圆端面A，按OFSETSET→补正→形状，输入“Z 0”，按“测量”键，刀具“Z”补偿值即自动输入到几何形状里，如图4所示。

3 数控加工仿真软件使用中应注意的问题

图3

图4

适度、合理地利用模拟软件可增强数控教学效果。教师应十分重视它在教学中的应用方法，但还需摆正它在教学中的位置，既不能完全依赖它，而放弃教师在教学中的引导作用，也不能在教学中只采用粉笔、黑板的教学模式而忽视模拟软件的应用，应该科学、充分地发挥它在教学中的作用。作为加工模拟软件，只是加工过程的模拟而非真实的加工，无法代替学生在真实切削加工中的感受，无法真正代替真实机床。以大连职业技术学院各种应用于数控教学的仿真模拟软件来说，它们的操作面板和实际机床虽然相同，但与真实加工有很大的不同，包括切削深度和刀具的进给速度选择与实际加工有些不同，操作步骤有所差别，而且还有不能对零件的加工质量进行检验等问题；学生在使用中往往容易忽视切削用量的选择、数控刀具的选用、零件的装夹方法以及加工质量的控制，而学生一旦进行实际加工，便可能出现打刀、影响实际零件的加工质量、降低生产效率等问题。因此，模拟软件只能用于学生练习掌握各种指令和操作的辅助工具，还须安排相应学时的数控机床实训操作，通过实践操作设备来弥补以上的不足。

4 结束语

仿真技术已经逐步成为数控教学过程中重要的手段，它既可以减少占用实验设备的时间，又可以提高学生对数控加工的认识，更为学生提供了检验自行编写程序正确与否的手段。总之，将数控仿真软件应用到数控编程与加工教学中，充分发挥其优势，能显著提高教学质量。

[1]华丽娟,曾建文.浅谈《数控加工技术》教学改革[J].上海电机学院学报,2002(4):60-62.

[2]上海宇龙仿真软件工程有限公司.宇航数控仿真软件使用说明书[M].上海,2008.

Use CNC simulation software teaching process in the CNC bed movement, the tool path,process parameters selection of the simulation, can improve students’ understanding of CNC machining process, improve the ability of numerical control programming, timely inspect the correctness of the program.

CNC machining simulation software; numerical control programming processing; teaching quality

G434

B

1671-489X(2012)15-0139-02

10.3969 /j.issn.1671-489X.2012.15.139

CNC Simulation Software in Numerical Control Programming and Processing of Teaching Application of Teaching//Jin Kui

Author’s address Dalian Vocational Technology College, Dalian, Liaoning, China 116033

作者：金魁，助理实验师，主要从事数控机床操作的教学和科研工作。