仿真软件在数控编程课程教学中的应用

唐友亮 刘萍　张金花　朱东峰

【摘 要】数控编程课程是一门理论性与实践性非常强的课程，课程教学目的是培养学生能够掌握一定的编程与操作的技能。在本课程的教学中，笔者将仿真软件应用到数控编程的教学中。实践表明这种教学方式，不仅可以使教师更方便、生动地完成教学任务，而且提高了学生的课堂学习兴趣，锻炼了学生的动手能力，达到了本课程预期的教学效果。

【关键词】数控编程；仿真软件；应用

数控编程是我院自动化（数控技术）专业的一门专业主干必修课程，它以培养学生熟练掌握数控机床的基本编程与操作加工技能为目标。传统的教学方式一般是老师在上面讲编程指令，学生在下面听讲和做笔记，往往一堂课下来，学生笔记做了不少，但脑子却是一片空白，根本不清楚指令是如何控制机床加工的，教学效果也较差。随着计算机的普及和数控仿真软件的出现，数控编程课程教学方法也应随之改变。

1 数控仿真软件的特点

数控加工仿真软件是基于虚拟现实的仿真软件，源自美国的虚拟现实技术。数控仿真软件有一个完整的集成化设计环境，具有直观的图形界面和较为齐全的数控系统，完善的虚拟机床操作功能，功能強大的切削加工仿真能力。目前，比较常见的数控加工仿真软件有南京斯沃仿真软件、VNUC数控仿真软件、南京宇航仿真软件、上海宇龙仿真系统等，它们均具有数控机床的常规功能，不仅有对计算机配置要求低、系统兼容性好和运行成本低的特点，而且还有可利用的网络搭建的练习与考核平台，方便学生的练习和教师对学生学习的考核。数控加工仿真软件是一种专业的数控机床编程与操作的模拟应用软件，在数控课程的教学和数控职业技能培训与考核中具有很大的应用市场和发展前景。

2 仿真软件在数控编程课程中的应用实例

下面笔者以具体的教学内容来说明仿真软件在数控编程课程中的教学过程。在讲解粗精加工循环指令G71＼G70（以FANUC0i-T为例）时，笔者设计了这样一个教学任务，要求完成图1所示零件的加工，其中毛坯为已经粗加工过的 50mm圆棒料，材料为45#钢。

图1 零件图

对于该教学任务，课堂的教学过程是这样设计的：任务布置——仿真演示该零件的加工过程——提出问题与指令讲解——工艺分析与安排加工工艺——加工程序编制——启动与操作仿真软件——分步与整体演示加工程序——任务总结与巩固练习。

（1）任务布置。通过多媒体课件布置图1所示的加工任务，并作简单的说明，让学生知道本节课要解决的任务是什么。

（2）仿真演示该零件的加工过程。课前先完成该零件加工前的一切准备工作（零件的加工程序编制好、毛坯和刀具设置好、完成对刀操作等等），上课时利用仿真软件直接演示该零件加工过程。让学生对整个的过程有个初步的印象，并产生如何完成该任务的思考。

（3）提出问题。针对完成该任务需要的新知识，提出问题。该例中关键问题是如何解决大毛坯余量切削问题，接着引入讲解粗精加工循环指令G71＼G70。

（4）工艺分析与安排加工工艺。工艺分析与安排加工工艺主要包含的内容有对零件加工要求的分析、加工工艺的安排、设备的选取、刀具及加工参数的确定等等。

（5）加工程序编制。按照安排好的工艺过程和确定的工艺参数，编制该零件的加工程序。

（6）启动与操作仿真软件。启动仿真软件，通过仿真软件形象的演示数控机床的启动、回零、程序输入、对刀等操作，让学生了解和掌握数控机床的基本操作技能。

（7）单步运行演示与程序连续运行演示。利用仿真软件可以反复操作的优点，单步运行演示、连续运行演示、轨迹查看、仿真结果分析等相结合的方法，让学生加深零件切削过程和对G70/G71指令的理解，更好的掌握指令应用的场合。图2为本例利用仿真软件的模拟加工轨迹与仿真加工结果的截图。

图2 仿真结果图

（8）任务总结与巩固练习。最后对本次教学任务进行总结，布置相应的类似零件加工的巩固练习题，并要求学生利用仿真软件完成零件的仿真加工。

3 数控加工仿真软件在数控教学中的应用效果

为了验证数控仿真软件在数控教学中应用的效果，笔者对我院11级数控技术专业两个班级实施了两种教学方法：数控（1）班采用传统教学方法，数控（2）采用借助数控仿真软件进行教学的方法。本节教学之后进行了课堂编程的测试和调研。测试结果表明（下转第73页）（上接第22页）采用了数控仿真软件教学班级（即数控（2）班）的学生编程的正确率达92%，而采用传统教学方式的班级的学生编程的正确率只有68%。参与调研的学生反映在教学中采用仿真软件的教学方式生动直观，能够充分调动他们学习的兴趣和积极性，便于他们理解和掌握所学指令的含义。

4 结束语

综上所述，将数控仿真软件应用到数控编程课程的教学中，不仅使教学过程更加直观、形象，极大地提高了学生的学习兴趣，使学生感觉数控编程和机床操作易懂、易学和实用，而且采用数控仿真软件教学也为学生提供了一个方便的学习与实践操作平台，增加了学生的平时学习操作机床的机会，对培养学生的数控机床编程与操作技能具有较好的效果。

【参考文献】

[1]李小静.数控加工仿真软件在项目教学中的应用[J].唐山学院学报，2009（6）：97-100.

[2]李琪，杨欣.仿真软件在模拟电子技术课程项目教学中的应用[J].赤峰学院学报，2013（8）：35-37.

[3]唐友亮.“理实练一体化”方法在数控技术课程教学中的探索与实践[J].高教论坛，2011（1）：108-109.

[4]王丹，陈存银.数控仿真软件在数控编程与加工项目化教学中的应用[J].制造业信息化，2014（2）：142-143.

[责任编辑：薛俊歌]