怎样将数控加工仿真系统与实际机床的教学与训练有机地结合起来

【摘 要】数控加工仿真软件是结合机床厂家实际加工制造经验与学校教学训练所开发的一种机床控制虚拟仿真系统软件，本文以数控仿真软件在专业教学中的应用为基础，阐述了数控仿真软件在教学应用中的注意点以及合理使用的方法。

【关键词】仿真软件；数控教学；思考

一、数控仿真软件简介

随着数控加工在机械制造业中的广泛应用，数控操作者的大量培训便成为迫切的问题。目前，数控编程和操作的有效培训必须在实际机床上进行，这既占用了设备加工时间，又具有风险，因为培训中的误操作可导致昂贵设备的损坏。而数控仿真加工软件系统可以模拟实际设备加工环境。数控加工仿真软件是结合机床厂家实际加工制造经验与学校（包括普通高校、职业技术学院，中等专业学校、技工学校等）教学训练所开发的一种机床控制虚拟仿真系统软件，可以满足大量的学生的教学需求，为学校节省了大量设备购置经费，解决了培训时学员多、机床设备少的问题。目前，比较常见的数控加工仿真软件有VNUC、南京宇航、上海宇龙、浙大晨光等。

二、数控仿真软件在数控专业教学中的作用

1.利用数控仿真软件可以充分利用现有资源，弥补数控设备不足

为学校节约经费。数控专业设备的投入量是很大的，如果要使每个学生有充足的实习时间，可能要投入上百万甚至上千万，这对一般的职业学校的财力显然是难以承受的。如建立以满足50人实习的数控车床实习场地，毎个实习岗位安排两名学生，就需要25台数控车床。每台数控车床以8万元计算，就得需要200万元设备投资费。而若采用数控仿真软件进行实习教学，则需要50台计算机，每台以6000元计算（含软件费）则只需42万元即可，同样满足了教学需要，而且由于是一人一机，可以保证每个学生有充分的时间来动手，提高实训效果。

2.利用数控仿真软件能有效的结合理论学习，实现同步教学

和其它专业课一样，数控专业课程也是非常抽象的学科，它注重的是实践性。比如对刀过程实际是很容易的事情，但用传统的教学方法，尽在课堂上纸上谈兵，大多学生很难理解，但如果用仿真软件一边演示一边教学，通过动画学生就很容易理解，而且通过自己亲自动手操作来加深认识，理论和实践相互渗透交叉，实现同步教学，使抽象内容形象化，提高了学生的学习积极性和自主性，提高了教学质量。

3.数控仿真软件的授课功能强大

使教师可以广播教学的形式将自己的操作过程演示在每位学生的电脑的屏幕上，使得所有学生都能观看到操作过程，而练习功能则能让学生在了解加工过程后独立进行操作，一边教师能够及时了解教学效果并进行必要的指导。学生在数控仿真系统上先通过观察老师操作掌握加工方法，然后进行独立练习，能够达到在很短时间内熟练操作各种数控机床的目的，操作过程中即使出现人为的编程或操作失误，系统也会有相应的提示，这使得操作变得生动、形象起来，同时还不会危及机床和人的安全。

4.利用数控仿真软件能调动学生的学习积极性，培养创新意识

对于职业学校学生来讲，由于学生基础知识普遍薄弱，基础差，理解能力不强，而数控专业课程又有极高的抽象性，加上教学过程的枯燥乏味，很容易让学生长生厌烦情绪，教学效果不理想。而数控仿真软件以其和实际机床相同的用户界面和可操作性，很大程度上激发了学生学习的积极性，学生可以对所学的知识及时强化，从而较快的提高训练成绩，激发学习自信心，挖掘内在潜力，形成好学习氛围，一定程度上培养其刻苦钻研和创新精神。

5.利用数控仿真软件能使学生得到岗位技能的全面训练

在模拟仿真中，可设计出实际工作中可能发生的变化，包括机床故障和生产中极少出现的突然情况，让学生全面掌握加工方法和技巧。如在讲解直线插补指令G01和快速插补指令G00的应用于区别时，可在数控仿真软件中设计一个数控加工程序，分别使用直线插补指令G01和快速插补指令G00进行模拟。通过仿真，比较直观的观看到，学生就可以看到两个指令对工件造成的影响，从而加深认识，达到课堂教学中无法达到的效果。

三、数控软件的不足

1.学生无法通过仿真软件“感受”加工

作为一个仿真软件，它和实际数控机床还是存在很大的区别的，无法代替实际机床，也无法代替学生在真实切削加工时的感受。比如在仿真系统中刀具赱刀路径不明显，切削深度和刀具要求与实际不符，对到要求不高，加工完的成品表面粗糙度无法进行检验等等。而这些对一个学生来讲恰恰是非常重要的技能要求，需要学生反复实践加工去感受。

2.不利于学生严谨、认真工作态度的养成

在数控仿真软件中，软件虽能对学生的操作错误或违规操作做出提示或警告，但大多时候仿真系统没有就此锁定，学生还可以进一步操作，久而久之学生就会对弹出的提示或警示无动于衷。若在生产实践中以这样的工作态度工作，其工作成绩是可想而知的。

3.不利于学生安全生产意识的养成

在机械加工行业中，人是与机器打交道的，机器没有感情，这也就是说可能会伤着人。这要求人在加工时必须按照操作规范进行。倘若学生在仿真软件中把次序搞错，仿真系统会弹出即将撞刀的提示，在这种情况下，大多学生只是重新改变回零次序没有意识到这样的撞刀其实是就是一次安全事故，从而在实际加工中出现麻烦，引起真正的安全事故。

四、数控加工仿真软件在数控教学应用中要注意的问题

1.科学安排教学内容，循序渐进掌握数控编程与操作技巧

在利用数控加工仿真软件教学过程中，根据以就业为导向的思想，可将数控编程教学内容安排为两大模块，其一为基础模块，主要讲解与学校训练最常用的数控机床的编程方法、操作及应用，这一模块是教学重点，必须使学生熟练掌握、灵活应用，为学生上机床操作奠定良好基础。其二，为提高和拓展模块，利用仿真软件集合了各种数控系统界面于操作的优点，可在基础模块训练的基础上，主要讲解实习机床以外的机床编程与操作方法，扩大学生知识面，提高学生对不同操作系统、不同操作面板的编程与操作能力。这样，学生在就业时能够信心十足的面对所操作的数控机床，较快适应所从事的工作，提高他们的就业竞争力。

2.构建多元评价体系，提高学生学习意识和自觉性

教学评价直接影响学生学习的主动性和积极性，所以利用数控加工仿真评价学生仿真结果时要做到：第一，合理且有一定的弹性，答案不能限制的太死，只要合理就行，如一些仿真操作中学生实施方案的可行性讨论，实际操作过程中的加工路线等。第二，既要评价技能操作结果，又要评价技能操作的过程。第三，转换评价的主客体关系。对学生在课堂的技能操作情况及结果不仅仅由教师来评，还可以让学生自评或互评。如加工路线的制定、某些图样的理解、坐标点的计算，了采用学生讨论评价的方式，在研讨中发现问题，得出正确结果，学习的积极性、自主性也就调动起来了。

综上所述，数控仿真系统的引入，使学生在学习数控编程理论时，课堂的教学变得更加生具体，提高学生的学习兴趣，教学效果明显提高。对学生机床操作能力的培养，也起到了极大的提高和加强作用。同时该系统还减轻了教师的工作强度，避免了安全事故的发生，减少了工件材料和能源的消耗，节约了实践环节的培训成本。但它和真实车床实践操作之间始终还有差距存在，二者不能混为一谈，相互替代，只有在教学中科学、合理、有效地利用，仿真软件才能为教学服务。在教学过程中积极思考其在应用中产生的问题，主动应对措施，并将仿真训练与实践操作训练有机结合，就一定能发挥仿真教学的最佳效果，收到事半功倍的效果。

参考文献：

[1]张卫东.数控一体化实训——数控仿真东南大学出版社

[2]李燕.浅谈数控仿真系统在教学中应用

作者简介：

吴静（1984～），女，河北邢台威县人，毕业于河北工业大学，本科学历，助理讲师，研究方向为数控专业。endprint