芻議仿真軟件在數(shù)控編程教學中的應用

福州市第一技工學校 郭 鈴

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芻議仿真軟件在數(shù)控編程教學中的應用

福州市第一技工學校 郭 鈴

簡要介紹了數(shù)控加工仿真軟件，分析了在數(shù)控編程教學中應用仿真軟件的可行性，并結合教學實踐，對如何在數(shù)控編程教學中應用仿真軟件進行了探討，以期進一步提高教學效率和教學質量。

仿真軟件 數(shù)控編程 教學實施

數(shù)控編程是數(shù)控專業(yè)的核心課程之一，這門課程中有很多抽象的指令，學生較難理解和掌握。老師在授課過程中，怎樣才能讓學生掌握這些指令呢？經過幾年的教學實踐，筆者認為利用仿真軟件所特有的性能可以較好解決這一問題。

1 數(shù)控加工仿真軟件概述

數(shù)控加工仿真系統(tǒng)是指通過數(shù)控編程，用三維圖形或者二維圖形的方式演示零件加工過程的仿真軟件。它包括以下功能：毛坯、夾具、刀具的定義與選用，零件基準設置和測量，數(shù)控程序輸入、編輯和調試，加工過程動態(tài)模擬，提示編程錯誤、操作錯誤、機床碰撞等各種錯誤信息。這種數(shù)控仿真軟件實現(xiàn)了對數(shù)控加工全過程的仿真，可以滿足數(shù)控編程教學的需要。

2 應用仿真軟件教學的可行性

2.1 有利于貫徹技校教學原則，滿足教學要求

2.1.1直觀性原則

常規(guī)理論教學中，通常是老師講解編程指令的格式，解釋其各參數(shù)的含義，要求學生對這些內容進行思考、理解、掌握。但學生如果對其中的某個知識點不理解，就容易產生畏難情緒，喪失了學習興趣，甚至開始抵觸這門課程。面對這種狀況，可以在教學的過程中充分利用仿真軟件，把文字描述變成動態(tài)的圖像，化抽象為形象，增強真實感，符合這個年齡段學生的認知規(guī)律，激發(fā)學生的學習興趣。

以FANUC系統(tǒng)的外徑粗車復合循環(huán)指令G71的教學為例：如果采用板書的方式講解G71指令，因為無法實時動態(tài)地展示加工過程中刀具的運動軌跡，多數(shù)學生對這種專業(yè)的講解不能接受，無法想象刀具如何分層切削，何為背吃刀量Δd，何為退刀量Δe等。此時，采用仿真軟件進行輔助教學，可以精確地展示出刀具的走刀路線及坐標變化，便于學生理解指令的作用和各個參數(shù)的含義。這樣，通過講解與仿真軟件運用相結合的方法，引導學生進行觀察，幫助學生分析總結，讓學生從感性認識提高到理性認識，從而更好地理解和掌握指令。

2.1.2掌握知識與發(fā)展智力相結合原則

教師利用數(shù)控仿真軟件講解各指令的實際應用，可以讓學生清晰地觀察到不同指令不同的走刀方式，進而引導學生思考在加工某個工件時有哪些不同方案？學生因為對指令有了直觀認識，往往會分析出多種不同的解決方案，并在教師的指導下，對各種方案進行分析比較，進而引導學生從單純的模仿向自主探究式學習轉化。正是因為運用了仿真軟件進行輔助教學，使各種方案的比較變得方便快捷，激發(fā)了學生的學習潛能和探索意識，拓寬學生的思路，提高學生解決問題的能力。

2.1.3因材施教原則

學生掌握知識的能力是存在差異的。在傳統(tǒng)的教學中，教師受條件限制，無法及時準確了解學生之間的差異。應用仿真軟件，可以及時發(fā)現(xiàn)學生在數(shù)控編程中存在的問題，使教師能夠及時了解學生情況，并利用多媒體網絡系統(tǒng)，針對不同學生存在的不同問題，進行個別輔導；同時還可以針對不同層次的學生提出不同程度的要求，讓每個學生都學有所成，調動學習主動性和積極性，真正做到因材施教。

2.2 有利于區(qū)分指令，加深理解

數(shù)控編程指令的區(qū)分包括：一類是不同數(shù)控系統(tǒng)（比如FANUC、華中、西門子等系統(tǒng)）相同功能指令之間的區(qū)分，這些指令的區(qū)分主要是格式上的不同，掌握起來相對容易；另一類是同一數(shù)控系統(tǒng)內不同指令的區(qū)分，這些指令雖有一定的相似性卻又不同。比如FANUC系統(tǒng)的G71、G73兩個復合循環(huán)指令，這兩個指令都是外徑粗車循環(huán)指令，在格式上很相似，但由于走刀路線不同，相應的應用場合也有所區(qū)別。G71的走刀路線是矩形式分層切削，只有最后一刀才是沿著零件的輪廓走刀加工，常用于加工尺寸單調變化的工件，如果用來加工帶內凹或外凸的工件，會造成該部分最后一刀切削深度過大；G73的走刀路徑是始終沿著零件的輪廓慢慢逼近，可用于加工各種工件，但對某些工件則顯得效率太低。學生在G71和G73指令的應用場合上往往容易混淆。通過數(shù)控仿真軟件，就可以清楚地觀察兩個指令不同的走刀方式，從而便于學生區(qū)分兩個指令，加深學生對指令的理解。

2.3 有利于激發(fā)學生求成欲和互助欲，提高教學效率

在編程過程中,學生可以應用仿真軟件實時檢測指令的應用是否正確，編的程序是否可行，并自行修改或與其他同學討論后修改，從而使學生體驗到努力后獲得成功的喜悅，實現(xiàn)自我價值。例如，學生在應用G71編程時往往會錯定循環(huán)起點（學生如果沒有毛坯的概念，只是把循環(huán)起點定義在圖紙工件外一點，而不是待加工毛坯外一點，定義出來的循環(huán)起點常常落在毛坯上），從而導致加工時首刀切削深度太大而無法加工。而如果應用仿真軟件檢測程序的可行性，學生就會發(fā)現(xiàn)所編程序存在的錯誤，從而進行思考或與他人展開討論，想方設法改正錯誤，力爭仿真加工成功。這樣，學生的成功欲得到滿足，互助欲又被激發(fā)出來，使學生對這門課產生濃厚的學習興趣。

此外，在學生編的程序中存在各種各樣的錯誤，而程序是不允許有錯誤的。但是，教師要全部檢查出這些錯誤，不僅需要耗費大量的時間和精力，而且難免掛一漏萬。針對這種狀況，借助數(shù)控加工仿真軟件，模擬加工學生編的程序，可以直接反饋出程序中的各種錯誤，學生能夠根據(jù)系統(tǒng)的提示，自行改正多數(shù)的錯誤，教師只起到引導的作用。這既節(jié)約了大量的時間，也提高了教學效率。

2.4 有利于降低教學成本，保證良好的教學效果

數(shù)控編程是一門實踐性很強的學科，需要學生通過實踐操作加深對理論知識的理解。由于種種原因，絕大多數(shù)的學校都無法配備足夠的數(shù)控機床供學生實習，即使個別學校擁有足夠的數(shù)控機床，學生在實習的過程中經常會消耗大量的刀具、材料，甚至損壞機床，以致于教學成本太高。有了數(shù)控仿真軟件以后，不僅可以減少設備的投入，還能保證良好的教學效果。

3 教學的實施

教學有法，但無定法，貴在得法。在實施教學的過程中，應采用多樣化的教學方法，增強課堂教學的形象性，掃清學生認知上的思維障礙，以激發(fā)學生的求知欲望和學習興趣?；谝陨险J識，筆者在使用仿真軟件輔助教學時，采用講解、演示、觀察、練習、點評相結合的方法，由簡入繁、循序漸進地引導學生突破難點、掌握重點。

首先，要精講。對指令的格式、參數(shù)、作用進行講解，并借助仿真軟件演示重點指令的運行，引導學生注意觀察比較加工路線、坐標變化及機床動作，讓學生對重點指令有直觀的認識，幫助學生掌握指令的重要之處。這不僅充分發(fā)揮了直觀教學的積極作用，而且可以為學生提供更多的練習時間。

其次，要精練。在系統(tǒng)學習指令后，選擇一些富有針對性、典型性、階梯性的練習題，讓學生思考、分析，并編寫程序，再將程序輸入仿真軟件中，進行仿真加工。在這個過程中，要以學生練習、研討為主，老師指導為輔，讓學生通過練習更好地掌握相關指令，并培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力。

最后，要點評。對學生在練習過程中出現(xiàn)的共性問題，通過軟件的廣播功能，統(tǒng)一進行講解、演示，排除學生理解的誤區(qū)。此外，還可以選取一些學生編的典型程序，在課堂上予以演示，讓學生分析出其中的優(yōu)缺點，并進行點評。在點評過程中，以激勵性的語言評價較為出色的程序，用發(fā)展性語言評價程序中的不足之處。這樣不但調動了不同層次學生的學習積極性，而且樹立了學生的自信心，達到鞏固知識，深化知識應用的目的。

總之，在數(shù)控編程的教學中充分利用數(shù)控仿真軟件，不僅可以豐富教學手段，還可以激發(fā)學生的學習興趣，調動學生學習的積極性，培養(yǎng)學生的獨立思考能力和創(chuàng)新意識，有效地提高了教學效率和教學質量。

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