数控仿真软件在教学中的应用

马勇侠

摘要：数控仿真系统就是学生通过在电脑上利用软件进行编程和建模，将加工过程用二维图形或三维图形以动态形式演示出来的软件，使在传统数控教学中，需要在数控实验室或实习工厂才能完成的大部分教学演示功能在计算机虚拟软件环境中就能实现，使数控教学模式变得更加灵活、方便。

关键词：数控仿真系统；数控教学；实训

随着计算机技术、自动化及智能技术在制造业中的广泛应用，数控技术的发展成为制造工业现代化的重要基础，在新技术急剧发展，大规模数控人才的需求下，我们学校也积极响应开办数控技术专业，用以培养更多的数控人才。与此同时，伴随而来的是数控设备昂贵与资金短缺的矛盾日益凸显。昂贵的数控设备费用和学校短缺的资金制约了各个学校数控人才的培养，数控加工仿真软件的出现缓解了这个矛盾。

一、数控仿真系统介绍

数控仿真系统就是学生通过在电脑上利用软件进行编程和建模，将加工过程用二维图形或三维图形以动态形式演示出来的软件，使在传统数控教学中，需要在数控实验室或实习工厂才能完成的大部分教学演示功能在计算机虚拟软件环境中就能实现，使数控教学模式变得更加灵活、方便。全面的仿真数控加工的过程，包括机床设定、定义毛坯、刀具准备、G代码处理、面板操作等，操作的安全性很高，不会因为学生的错误操作而造成人身伤害，更不会损坏机床；不需要原材料，投入资金少，占地小，不会造成资源的浪费；利用网络可以搭建交流平台，为师生提供良好的交互空间等。有虚拟现实型的，能够虚拟仿真出类似于真实三维数控加工环境。这类软件有上海宇龙的数控加工仿真系统，南京斯沃数控仿真软件（SSCNC），北京斐克科技有限公司的VNUC系统等等。

二、数控仿真软件在教学中的作用

与传统的教学模式相比，仿真教学对教学效果的提高起到了积极的影响，主要体现在以下几个方面。

1、弥补设备不足，节约教学成本。利用数控仿真软件可以弥补数控设备不足，充分利用现有资源，为学校节约大量的教学经费和设备投资费用数控的机床的种类繁多，价格昂贵。如果学生实训以数控机床来完成的话，投入大，成本高。数控机床教学与实习不比钳工或电工实习 ，他的设备投入量是很大的，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， 这对一般的职业院校财力显然是难以承受的。仿真软件的使用，不仅可以解决设备不足的问题，还增加了学生的实训时间和动手机会，从而减少在数控设备上的资金投入，提高了学生对数控机床和加工的熟练程度，同时也减少了工件材料和能源的消耗，节约了教学成本。

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，数控课程也是非常抽象的学科，它注重的是实践性。学生很多，加上职业学校的学生基础素质较差，并且好動，教师只有一个，在机床上授课是不太可能。更何况初学时学生对数控机床的操作和编程指令不熟悉，在实际机床操作时，难免会出现误操作甚至会有事故。比如对刀过程，其实是很容易的事情，但如果用传统的教学方法，仅在课堂上纸上谈兵，大多数学生将难以理解，但如果利用仿真软件一边演示一边教学，通过车刀对工件的仿真切削，学生就很容易理解。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的学习积极性。采用数控仿真软件，可以有效的检验学生所编制的程序和选择的加工路线是否得到优化；装夹和定位方式以及工艺安排是否合理；选择的刀具和刀具补偿是否正确。同时，还可以通过测量，对所加工的工件进行尺寸测量等。

3、验证程序编制的正确性，减少实际操作中出错的机会。在实际机床操作时，程序的校验都是通过图形模拟功能来完成校验，这样机床的占用时间较长，图形模拟也只能看到零件大概轮廓，对程序中的一些错误诊断不出。学生可以在实际操作机床前，利用数控仿真系统输入程序，观察零件的加工过程，检查程序编制是否正确。从而较快的提高训练成绩，激发学习的信心，一定程度上培养刻苦钻研和创新精神，形成好学氛围。

4、拓宽学生的知识面。学校购买的机床大多数是FANUC系统，也有少数学校购买的是华中系统，但企业使用的西门子系统、广州数控等系统比较多。为了使学生在毕业后有更多的就业选择，在进行仿真教学时可以不仅仅练习FANUC系统编程、加工，还应拓展数控系统的学习。利用仿真软件学习其他企业常用的数控系统的编程和操作，使学生了解并掌握不同系统、不同数控机床编程与操作方法。提高学生对不同系统、不同操作面板的编程与操作的适应能力，拓展学生知识面。

5、提高理论教学效果，调动学生的学习积极性。如果将数控仿真软件引入理论教学，可以在课堂上将学生编写的程序逼真地演示出来，可以及时发现程序中存在的问题，对指令的理解更加容易，学生可以在教室中看到和实际加工基本相同的加工过程，学生更容易理解数控加工操作及加工过程。这不但有利于激发学生学习兴趣，提高数控理论教学效果，更有助于学生编程能力的提高，也为以后的实际操作奠定了坚实的基础。 事实证明，数控仿真教学是一种节约成本，安全有效的教学模式和教学途径与此同时，而数控仿真系统以它灵活、安全、易实施的优点应用于现代数控技术教学中。

总之，随着仿真软件的较快发展，有的与实际加工已相差很小，具有较高的仿真模拟效果。但是两者之间始终还有差距存在，采用数控仿真软件进行模拟加工时，学生也无法切身体验到在实际加工中安全生产的重要性。二者不能混为一谈相互替代，只有在教学中科学、合理、有效的利用仿真软件才能为教学服务。并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，收到了事半功倍的效果。

参考文献：

[1]王贵明主编 《数控实用技术》 北京 机械工业出版社，2001

[2]《数控系统及仿真技术》，毕俊喜，机械工业出版社，2013.6.1.