数控仿真软件在数控培训中的应用分析

长春理工大学光电信息学院机电工程分院 刘倩宏

仿真技术是一门多学科的综合性技术，它以控制论、系统论、相似原理和信息技术为基础，以计算机和专用设备为工具，利用系统模型对实际的或设想的系统进行动态试验。仿真是一种有效的方法，可以减少风险，缩短设计和制造的周期，并节约投资。

数控加工仿真软件是利用计算机来模拟实际的加工过程。在数控机床教学过程中使用仿真软件，可以验证数控加工程序的可靠性，减少毛坯的损耗，提高了学习的效率。

一、数控仿真软件简介

数控仿真加工是应用计算机技术对数控加工操作过程进行的模拟加工。国内广泛应用的数控仿真软件主要有上海宇龙、南京宇航和斯沃、北京斐克、广州超软等。其中上海宇龙数控仿真软件在各大院校和培训机构应用最为广泛。我校就是采用的上海宇龙数控仿真软件，其特点主要有：

(1)提供了多种机床和控制系统。

(2)具有丰富的刀具材料库。

(3)机床操作全过程仿真。软件可以仿真机床操作的整个过程：毛坯定义、工件安夹、压板安装、安装刀具、机床手动操作、自动加工、模拟走刀路线等。

(4)具有灵活的考试系统和师生互动交流窗口。学生遇见问题时也可以直接通过交流窗口，进行提问。

二、数控仿真软件在数控培训教学中的应用实例

如图1所示零件，用上海宇龙仿真软件选用华中数控系统，先进行该零件的模拟加工，验证程序正确与否，尺寸要求是否能达到图纸要求，经仿真加工正确无误后，再进行实际加工。

图1

1.工艺分析

该零件的毛坯尺寸定义为Φ30mmΧ70mm，选用1号刀为粗加工外圆车刀，2号刀为精加工外圆车刀。

2.工艺路线

调用1号刀，采用G71粗加工循环车削工件外轮廓，2号刀精加工。

3.编制程序

4.仿真加工过程

(1)选择华中数控系统。

(2)定义毛坯为Φ30mmΧ70mm。

(3)选择刀具(1号刀、2号刀)。

(4)采用试切法将1号、2号刀具进行对刀。

(5)选择磁盘程序，调用O0001程序进行循环加工。

三、数控仿真在培训教学中的优点

(一)数控仿真软件可以解决学校资金短缺的问题

数控机床是一种机电一体化的新型设备，价格昂贵，一台设备一般需几十万元，加上日常维护费用，耗材费用，对学校来说是一笔巨大的投入。而数控仿真相对便宜，一个仿真机房的成本只有十几万元，加上软件费用，约三十万元左右，还可以供几十人同时操作，大大缓解了学校的资金压力。

(二)数控仿真软件可以让学生有更多的动手机会

一般来说，由于机床设备有限，学生实际操作机床时都是分组进行，组内同学也是各司其职，各自进行设计、编程、操作、测量等工作。这样，每位同学都不能经历一次完整的加工过程。因此，为培养学生独立完成操作的能力，就需要给学生更多的操作空间。在机床设备不足的情况下，使用数控仿真软件能轻松的实现。

(三)可以降低实际操作中出错的概率

学生初学编程时，难免会有疏忽或操作中的失误，错误的程序既浪费操作时间，又浪费加工材料。如果在实际操作之前，让学生把编写的程序在仿真系统中加以检验，观察加工的过程和结果，这样就可以及时发现错误，不但节省了时间，而且降低了设备损坏率，甚至避免发生安全事故。

(四)可以提高课堂教学的效率

实训车间场地大，学生多，设备有限，在常规教学中，如果将教学现场设置在车间内，那么组织教学就会变得非常困难，教师需分组多次进行重复讲解才能全部讲完。但使用计算机仿真，利用多媒体或网络教学软件，可以让所有学生同时学习到完整的操作过程，大大提高了教学的效率。

四、数控仿真在培训教学的缺点

(一)仿真软件无法完全反映加工的实际精度

在数控加工中，影响加工精度的因素有很多，例如毛坯装夹是否正确，主轴转速的快慢，进给量的大小，测量的精度等，只有全面控制了各个因素，才能加工出符合图纸要求的零件。但在数控仿真中，这些操作都是靠计算机完成的，通过简单的点击鼠标，就可以得到绝对精确的零件，这是完全不符合实际的。

(二)仿真软件部分指令不成熟

目前，国内的数控仿真软件都有或多或少的缺陷，如运行速度慢，程序不稳定等等。学校使用的一款数控车仿真软件，在执行G71循环指令时，第一刀不能切圆弧，否则就会出错，而实际的机床可以实现。为了避免这个问题，只能在圆弧前加上一段G01切直线的指令。学生在习惯以后，很容易把这个操作带入到实际的机床操作中，这样一来，就带入了不规范的操作，产生了多余的程序，降低了加工的效率。

(三)仿真软件不利于培养学生的动手能力和学习兴趣

数控仿真都是在计算机机房进行，环境较好，没有噪音，也很干净。但实际加工时，油污、噪音等都可能让学生望而却步。装夹刀具和工件，使用量具测量，调试、清理机床等，这些实际动手的技能都是在仿真软件里面学不到的。只有学生实际动手，才能掌握操作的技能；只有做出了真正的零件，才能感受到劳动的喜悦，才会有学习的兴趣和动力。

五、结语

经过综上的论述，数控仿真加工系统具有比较高的安全性、经济性、良好的可控制性、不受工作环境的限制等特点，在数控培训中可以弥补学校数控设备的不足、方便教师授课、利于学生学习等优点，其在培训中发挥着举足轻重的作用。但是数控仿真也有不足，过于依赖仿真教学不利于培养出真正的数控操作工和数控编程人员，我们应该以数控仿真作为教学的辅助软件，实际操作才是数控教学重点之所在。

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