浅谈数控加工仿真系统在数控编程教学中的应用

祝铭

摘 要：如今社会对数控加工技术人才的需求越来越多，但传统的教学方式已经满足不了对学生数控编程教学课程的授课。数控加工仿真系统的出现，解决了教师单一方式讲授的弊端，能够帮助学生很好的理解，同时也减轻了设备、场地需求，减少了能源和材料的消耗。使理论课更加生动，实习课更加安全高效，保证了教学质量，使教学效果得到显著提高。

关键词：数控加工仿真系统；数控编程教学

随着计算机的发展，使机械制造成为一个跨越机械、计算机、控制、管理的综合技术应用学科，数控加工技术专业也随之产生，而传统教育方式早已满足不了其教学要求。为了提高教学效率和所培养学生的适用性，数控加工仿真系统的出现，很好的解决了以上问题，其不仅能满足学生的感观要求，又能解决数控设备、场地的需求，并能减少材料和能源的消耗。我们学校选择了上海宇龙公司数控加工仿真系统（以下简称仿真软件）的教学软件。该软件具有多系统、多机床的加工仿真模拟功能。我结合自己的这几年教学实践谈谈如何在数控教学当中充分利用好数控加工仿真系统。

一、把数控加工仿真系统应用到数控理论教学当中

理论是深入学习数控编程的基础，数控作为一项技术很强的学科，也是比较抽象的学科，要使学生良好的掌握数控的基本理论和编程的技巧，其教学不能像传统教学模式一样。从我教授数控编程这门课程到现在，每一届学生刚接触数控都认为数控非常神秘，就只是听说过，都没有感性的认识，课上在当我讲编程指令运行时，刀具怎樣运动，指令如何起作用，更是让许多学生不知所云，像听天书一样，这种状态如果在短期内得不到改善，学生的兴趣和积极性就会随之减退，从而影响学生的学习和教学效果。所以我在教学过程中一开始会带领学生去参观学校实习工厂的数控设备，简单的介绍其名称、功能、结构，让学生有感性的认识。讲编程时利用仿真软件为学生演示指令动作各个过程及零件加工过程，让学生很直观的看到机床的运动和指令的执行，充分理解指令的运动过程，达到教学的目的。后期随着课程的进行，慢慢的建立起对数控编程的理解。比如讲到圆弧粗车时，不管你怎么画图、写程序，学生听的效果都不是太好，而使用仿真软件，把程序编好，一边单步执行，一边讲解，就能很好的表现其加工过程。还有像循环指令G90，G71等，其走刀路线复杂，参数多，难理解，如果单独讲解是不能很好的呈现的，使用仿真软件，可以一步一动作，对照坐标的变化，讲解参数的设置及走刀路线，会很清晰的让学生理解指令的功能。那仿真软件作为一种图文并茂的教学手段是一种不可缺少的教学资源，在教学中起到了教与学的桥梁作用。

二、把数控加工仿真系统应用到数控实习教学当中

没有使用仿真软件之前，学生实习时老师基本上每一个人单独指导，学生熟悉面板，按键和简单操作要花费大量时间，使老师过于疲劳，学生也十分紧张。而当老师演示操作过程时，由于机床空间有限，大部分学生是看不到的，只能听老师口述，效果相当不好，有了仿真软件则可以模拟现场环境，把实习很难演示、教师口头很难讲授的内容清晰地演示出来，因此在机床操作之前在仿真软件上练习是一种有效的途径。学生也可以通过软件自我进行各种内容、各种形式的仿真练习，能够满足不同类型学生的不同学习要求。一般我会把当天要实习的内容先在仿真软件上操作一遍，讲解操作要领和注意事项，让每个学生都能清楚的看到。然后在让学生在仿真软件上多次重复的练习，如有问题我会及时解决，直到学生熟练掌握操作过程。之后再到机床上加工。这样不但减少了前期的时间浪费，还消除了一定的安全隐患，而在软件上我们可以重复加工，反复训练而没有机床的磨损，刀具、材料、能源的消耗。在数控实习教学中应用数控软件仿真系统，会对整个实习过程起到积极的作用，解决数控设备少，学生多的矛盾，因而仿真软件在我们学校中得到了广泛的应用。

三、数控仿真软件系统对学生的负面影响及解决方法

虽然仿真软件有好多优点，但是它毕竟是计算机软件，是模拟机床的加工过程。这就会给学生带来一些负面影响。

比如，我们选用标准的后置刀架的刀面向上的数控车床来加工零件，编程时主轴应当是M04反转指令，但如果写成M03主轴正转指令仿真软件同样可以加工。再就是进给量和切削深度，仿真软件中把进给量设为F8㎜/r，切削深度ap=15㎜时也能正常加工，并且也不报警，但是在一般条件下数控机床是不能在这样的切削用量之下工作的。我通过观察实习的学生，了解到他们在实习中会无意识的把仿真软件上的操作方法和编程方法就拿出用，结果有时就会出现报警，严重时会发生碰撞。像这种现象为什么会出现呢？经过我的分析，在技工学校学习的学生文化水平都不是很高，对一些操作和编程还只是单纯的死记硬背，自然就形成了记忆，所以我在以后的数控仿真软件教学过程中都以实际的加工来演示编程和操作，避免用仿真软件上一些不合理的操作和编程方法。再就是加强学生的普通车床的实际操作练习，让他通过练习自己来加深理解车削的过程和各切削用量之间的合理选取，这样他们再编程序或操作数控机床就不会出现上述问题了，这样从根本就解决了这个问题。因此，我们的数控教学只能用仿真软件进行初期感性训练和基本程序与指令代码的练习，而不能把整个教学活动完全放在软件上，并且在教学过程当中不断的给学生讲明白当前所授内容仿真软件和实际操作所存在的差距和容易出现的问题，必须对学生严加管理，使其对仿真软件有正确的认识，对实际操作加工有足够的重视，必须保证仿真软件教学得到充分的运用，同时又要保证实际操作的得到提高，这样学生才不能完全的被误导和依赖数控仿真软件。

随着仿真软件的较快发展，有的与实际加工相差很小，具有较高的仿真模拟效果，但是两者之间始终还是有差距存在，二者不能混为一谈相互替代，只有在教学当中合理、科学、有效、有选择地利用仿真软件才能使之为教学服务。我们不能把软件仿真作为理想的、真实的模型来认识，而只能将其作为认识事物的中介与桥梁，在教学中必须与实践操作相结合，才能削减其负面效应，发挥它的最佳教学效果。