网络化数控教学系统的研究和开发

徐建

南阳市高级技工学校

网络化数控教学系统的研究和开发

徐建

南阳市高级技工学校

随着计算机技术、互联网技术的不断深入发展与应用，网络化的数控机床成为现代数控机床的发展趋势，然而我国相应的机制、机电等专业人才培训相对滞后。在我国的传统教学中，数控操作与编程序操作都需进行实际操作，这需要学校加大设备的投入。而现阶段数控教学一般采用单机教学，教学系统的设计不能满足数控机床系统网络化发展需求。作者就网络时代数控教学过程中存在的问题进行分析，如何建立网络化教学系统提出自己的见解，以供参考。

网络化；数控教学系统；研究开发

1 前言

计算机与网络技术的广泛应用，引起世界经济的转型，新的网络经济加速了全球经济一体化的发展进程。网络化已在各行各业中得到广泛的应用，在这样的大环境下，制造、加工企业的网络化发展成为企业发展的新方向。而数控的网络化发展主要是实现数控代码的远程上传与下送。远程计算机可能生产环节中的任意一台计算机，通过网络、服务器，协调机床的加工，同时保存数控代码，在远程计算机的协助下进行产品生产，生产环节中人员、资源、设备与生产活动分布于网络的各个环节。如何才能实现远程操作，需要大批的网络化数控操作技术人员，这是现阶段网络化数控教学发展的重中之重。

2 数控教学存在的问题分析

随着制造业网络化发展的不断深入，制造业数控数量、数控化率成为国家现代工业化的重要标志。对机电、机制等专业人才的需求，给我国高校机电、机制等人才培养带来新的发展机遇与挑战，在网络环境下，网络化数控教学面临许多亟待解决的问题。

2.1 学校硬件设施投入严重不足。在数控教学设备的投入上与实际教学需要还存在很大的差距，数控加工技术的培养，需要将理论与实践相结合，但现在在我国的各高校，对于数控机床的购买投入严重不足，设备落后，不能满足培养人才之需要。

2.2 师资力量薄弱，教师的综合素质有待提高。数控机床设备不但价格昂贵，而且技术要求高、结构复杂、功能繁多，对于教师与维护人员都要求有较高的技术水平，传统的教学方式，不能很好的将理论与实践相结合，教师理论知识丰富，缺乏实践经验，学生很难在短时间内掌握数控技术。由于学校硬件设施的缺乏，学生亲自操作，实践的机会少。同时，教师对理论知识熟悉，也缺乏实践操作经验，在教学的过程中存在安全隐患。

3 网络化数控教学体系的构建

现代化的数控机床设备，需要工作人员既有丰富的数控技术知识，又能熟练的操作技能。网络一体化的数控教学体系，是把教学、培训有机的结合，实现教学内容、老师与设备之间形成三位一体的新型网络数控教学体系。

3.1 数控教学系统结构分析。数控教学系统设计主要是使学生学习到数控技术应用，在构建数控教学系统的过程中，需要有数控实训基地，让学生真实的体验数控生产氛围。由于数控教学设备配置严重不足，学生实训体验的机会较少，并且存在不安全因素，现阶段我国高校主要利用数控仿真系统，有效的解决教学难题。同时，在数控机床进行操作的过程中，操作者随时需要在线帮助，就需要一个教学辅助系统帮助完成教学。另外，还需要对数控技术的理论知识与教学结果进行检验，完成师生互动、教学效果评价等。因而完整的数控教学体系主要由数控仿真、教学辅助、教学交互和考试系统组成

3.2 数控仿真系统结构分析。数控仿真系统是模拟真实的生产环境，在相对安全、优越的条件下，对真实机床进行模拟操作。模拟仿真的主要形式有三维动画仿真和三维实体几何仿真。系统设计要遵从准确性、有效性、实用性和可扩展性的原则。设计一个数控加工过程仿真的总体系统结构，表达数控加工过程和数控加工系统，依照制造业对数控加工过程的功能需求进行构建。仿真系统的整体结构包括几何建模、运动模型、数控程序翻译、碰撞干预检查、材料切除、加工动画、加工过程仿真的结果输出七个模块组成。数控加工仿真系统技术关键包括系统的总体结构设计、加工设备的建模技术、刀具（定义、管理与加载）、CNC程序的优化与检查、加工过程中碰撞检测技术及CNC仿真技术。

3.3 教学辅助系统。教学辅助系统包括数控机床操作内容和数控技术理论知识，把文字与动态演示相结合，在学生进行实际操作的过程中，学习更多的理论知识，有效的解决了数控理论与实践相结的问题。数控教学辅助系统主要包括：数控技术基础（包括数控机床的结构、加工工艺、数控相关知识链等）、数控编程（指令系统、指令代码及相关知识链接等）和数控机床操作（开机、操作面板、主功能、相关知识链接等）三个部分，

3.4 教学交互和考试系统。教学交互与考试系统是对数控机床仿真教学软件进行拓展，根据数控机床仿真教学实际需要而构建，利用网络、多媒体技术和DELPHE开发纯软件的教学方式与考试系统，进而为仿真软件教学、考试提供良好的教学环境。根据数控仿真系统的逻辑需要，可把教学交互与考试系统分为教学、考试及控制三个部分。教学部分主要具有广播教学、分组教学、电子举手及学生示范等功能；考试部分可分成编辑试卷、考试组织、评阅以查询成绩等功能；控制部分主要是对学生学习屏幕、学习机进行监控。通过教学交互与考试系统可以更直观的了解学生学习过程中存在问题及学生学习的效率，根根监测结果，制定有效的教学方案，才能在教学中做到有的放矢。

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