数控仿真软件在数控技术教学中的应用

丁艳

【摘要】数控仿真软件在数控技术的教学中发挥着举足轻重的作用；介绍了几款国内外常用的数控仿真软件以及数控仿真软件在数控教学中的优势和局限性，阐述了仿真软件在教学中的具体应用。

【关键词】数控仿真软件数控教学应用

【中图分类号】 G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2014）06C-0183-02

在数控加工的教学过程中，仿真加工是一个很重要的环节，是连接数控加工理论知识学习环节和操作加工环节的桥梁。数控技术知识复杂而抽象，利用仿真软件可以让学生在实训课前预习数控机床操作，课后复习巩固机床操作要领，在一定程度上降低了实训成本，也避免了一些安全操作问题。同时，仿真加工不受时间、地点的限制，方便学生自主学习数控机床操作和检验自编程序，也不受实训中心设备类型、数控系统类型的限制。近几年的教学实践效果表明数控仿真教学是一种安全有效的教学模式和教学手段。

一、常用数控仿真软件简介

目前，国内常用的数控仿真软件有联高VNUC、上海宇龙、南京斯沃等软件，它们具有以下几个特点：校验数控程序的正确性，防止因错误程序导致的生产错误甚至事故；检测刀具轨迹中可能存在的错误，从而避免工件过切，并提供刀具碰撞干涉检查；能够提供全面的数控仿真加工过程，包括毛坯和刀具的定义、装夹方式的选择、工件的测量、刀具补偿值的设置等；提供多种主流数控系统的仿真环境，数控面板操作与真实数控系统几乎一致；硬件配置需求低，一般的个人电脑即可实现数控的仿真加工，并能够与多种计算机操作系统兼容；具有良好的交流互动平台，教师通过广播的方式在学生屏幕上演示教学内容，教师也可以通过自己的屏幕观看每个学生的实时操作情况。国内的数控仿真软件尤其适合于教学使用和数控加工初学者。

国外最常见的数控仿真软件是由美国CGtech公司开发的VERICUT数控仿真软件，在通用机械、军工、航天等领域广泛应用，在数控仿真软件中处于领先地位。VERICUT软件能够根据需要开发出和自身所拥有的实际机床相一致的虚拟机床，还可以对刀具和夹具系统直接进行造型建模，也可利用外部CAD软件建模，完成毛坯与夹具系统的装配、夹具系统与机床工作台的装配，确保仿真中各系统之间的相互位置与实际加工完全一致，这是优于其他仿真软件的突出特点。VERICUT是基于工艺过程的仿真软件，能及时发现工序划分、工件定位、装夹中存在的工艺漏洞或隐患，能验证加工程序、工艺优化及定量分析加工结果，但VERICUT软件不具备数控面板、机床面板操作仿真功能和师生交互平台，通常应用于企业和具备一定数控加工知识的专业人员。

二、数控仿真软件在教学中的应用优势

（一）充分利用教学资源，虚拟加工，安全性高，便于初学者学习。对于初学者在真实操作机床加工之前，利用数控仿真软件让初学者先熟悉机床面板和基本操作，能够减少因学生操作失误造成的设备损耗。例如在讲解对刀时，初学者对于对刀的原理和方法不够熟悉，直接在机床上操作容易造成学生的操作失误，若利用仿真软件演示对刀的方法，并让学生反复操作练习，再到机床上练习，既能够加深学生的理解，使抽象的内容形象化，又在一定程度上降低了实训成本，也减少了安全隐患。

（二）利用数控仿真软件能有效配合理论学习，实现同步教学。编程的理论知识对于高职学生来说具有一定的抽象性，按传统的教学方式授课，学生难以理解，甚至会产生厌学情绪。在教学过程中，若采用边讲解边演示，即教师讲授完理论知识，就通过仿真软件进行演示和验证，这样理论和实践知识相互交叉渗透，使抽象的内容形象化、具体化，学生更容易理解。

（三）利用仿真软件能够充分调动学生的学习积极性，提高学生的学习参与度。先学习理论知识，再利用数控仿真软件进行操作和验证，既能强化和巩固所学知识，学生又能从仿真中找到操作的乐趣和成就感，激发了学生的学习热情，形成良好的学习氛围。

（四）可检验程序，便于自主学习。对于高职学生来说编写数控加工程序是个难点，程序编写的正确率较低，通常在语法和刀具路线上出现问题，不能直接在真实机床上进行加工，学生可以利用仿真软件校验编写的数控加工程序，不受时间和地点的限制，课后也可以利用仿真软件自学编程知识和校验自编程序，方便自主学习。

三、数控仿真软件在教学中的应用

仿真加工教学以实际加工为依据，按照“零件图分析——制定加工工艺——编写数控加工程序——设置仿真初始化环境——对刀——录入程序——仿真加工——测量分析”等环节进行，其中零件图分析、制定加工工艺和编写数控加工程序环节在仿真教学前的理论课上已经完成，仿真教学时只做简单复习，重点放在后面的环节。

设置仿真初始环境：主要完成数控系统的选择、对仿真环境进行初始化的设置、机械回零、设置毛坯、装夹毛坯和设置刀具等步骤。

对刀：对于没有数控加工基础的学生，教师必须严格按照实际对刀的方法讲解和演示对刀步骤。一些仿真软件还为用户提供了快速对刀的快捷功能，例如斯沃仿真软件，对于已具备数控加工基础的学生，若只做加工程序校验，则可以省略对刀的繁琐步骤，利用该功能实现快速对刀，但一定要跟学生强调真实机床没有快速对刀功能，必须按照对刀步骤进行对刀。

录入程序：数控仿真软件一般既支持数控系统面板输入程序，也支持计算机键盘输入程序，对于初学的学生应要求其在数控系统面板上录入程序，有利于其熟悉数控系统面板上各按钮的功能和使用，能够在真实加工中快速、准确地输入程序。一些仿真软件还提供了快速录入程序功能，即将数控加工程序保存为文本文件，再传输到仿真软件里，例如宇龙仿真软件和斯沃仿真软件。对于具备一定数控加工经验的学生可以采用此种方法快速录入程序，但无论使用何种方式录入程序，务必提醒学生在加工前单击复位键，让光标停留在程序起始处。

零件加工：在仿真加工过程中，可以通过旋转、缩放、剖视图、透明显示等功能直观全面地观察到整个加工过程。通过仿真加工可以判断刀具轨迹的合理性、是否存在刀具空走刀、干涉和撞刀等情况。

测量分析：加工完成后通过对工件的测量，可检验和分析数控加工程序的正确性和合理性。仿真软件提供了特征点测量、特征线测量和距离测量等测量功能，满足用户各种测量要求。

教学中使用的仿真软件为南京斯沃仿真软件，该软件界面友好，三维造型形象、逼真，各种功能与实际机床贴切，基本能够满足教学上的要求，并提供了刀具快速定位和快速模拟等快捷功能，对于已具备数控加工经验的学生，能够简化一些仿真步骤，有利于学生进行有重点的针对性练习，但一定要跟学生重点强调仿真加工与实际加工的不同点，以免在实际加工中造成事故。另外，斯沃仿真软件具备自定义刀具库，学生可以根据实际情况修改刀片形状、尺寸以及刀杆、刀柄。教学中教师还可以把整个加工演示过程录制下来，保存成AVI媒体格式文件，在课堂上用媒体播放，有益于增加学生的感观认识。

四、数控仿真软件的局限性

虽然数控仿真软件在操作界面和操作方式上与真实加工已非常贴近，但在某些方面上仍然有较大差距，例如虽然仿真软件中的数控系统面板与真实机床几乎一致，但由于数控机床厂家众多，数控机床面板与真实机床的操作面板上还有一定的差别。另外，对于某些功能仿真软件还无法做到，需要进一步改进和完善，比如无法反映出切削用量的选择对加工效果的影响，没有刀尖圆弧半径补偿功能，不能做G71指令车内孔仿真。

数控仿真软件技术在教学中发挥着举足轻重的作用，缩短了学生熟悉真实机床操作的时间，大大降低了学生初次操作数控机床的恐惧心理。运用数控仿真软件辅助教学，使学生能够较快熟悉机床操作界面和操作机床加工零件的步骤，动态直观地观察机床加工零件的过程，校验程序的正确性，减少了在真实机床上操作的失误率，同时为每个学生提供了动手操作机会，调动了学生的学习积极性，取得较好的教学效果。虽然数控仿真软件仍存在一些局限性，但教师只要能够善以利用，并能扬长避短，一定能收到事半功倍的教学效果。

【参考文献】

［1］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（4）

［2］魏林，李琦．利用VERICUT软件进行数控仿真加工教学研究［J］.辽宁高职学报，2010（8）

［3］阳涛．数控仿真软件在教学中的应用［J］.现代制造技术与装备，2011（2）

（责编丁梦）