數(shù)控加工仿真系統(tǒng)在數(shù)控教學和鑒定中的應用研究

田應濤

摘要： 計算機技術(shù)不斷發(fā)展，數(shù)控加工仿真系統(tǒng)越來越完善，在教學中起到了非常大的作用。數(shù)控加工仿真系統(tǒng)安全、經(jīng)濟實用。教師在繁重的教學活動中得到了釋放，能夠集中精力幫助學生分析、解決實際問題，保證了教學質(zhì)量，使教學效果得到了顯著增強，并提高了鑒定考試的通過率。

關(guān)鍵詞： 職業(yè)技術(shù)學校數(shù)控加工應用技術(shù)專業(yè)數(shù)控加工仿真系統(tǒng)應用研究

全球知識經(jīng)濟的發(fā)展，使機械工程成為一個跨越機械、電子、計算機、信息、控制、管理和經(jīng)濟等多學科的綜合技術(shù)應用學科，數(shù)控加工應用技術(shù)專業(yè)應運而生，這對傳統(tǒng)意義上的機械加工專業(yè)教育提出了新的更高的要求。

一

常規(guī)的原理課程的講解一般分兩部分，一部分在教室講解原理，另一部分在實驗室講解實際操作，這樣必然增加了課時，也使教學內(nèi)容不連續(xù)。

計算機輔助控制系統(tǒng)是以計算機為媒體開發(fā)的，通用性較強，在屏幕上能夠顯示和機床操作面板一模一樣的界面；以動態(tài)的模擬顯示代替機床實際運行并且還能夠提示操作信息，如編程錯誤信息和操作失誤機床碰撞報警信息等，使數(shù)控機床的編程操作易于課堂化教學，從而既減少了機床設備和實習的損耗，又大大提高了教學效率。

數(shù)控加工仿真系統(tǒng)功能較為完善，其中語法診斷和模擬示教功能可以使學生進行人機交互式學習，即由學生輸入NC程序，在模擬運行過程中，系統(tǒng)能及時提供錯誤信息，刀具相對移動軌跡，以及最終加工的立體效果，學生經(jīng)過簡單判斷就能很容易地發(fā)現(xiàn)和修改NC程序的錯誤，從而大大減輕了教師批改學生NC程序作業(yè)時的負擔，使教師能夠集中精力幫助學生解決實際問題，保證了教學質(zhì)量，使教學效果得到了顯著增強。

數(shù)控加工仿真系統(tǒng)是結(jié)合機床廠家實際加工制造經(jīng)驗與高校（含職業(yè)技術(shù)學院、中等專業(yè)學校、技工學校和職業(yè)學校）教學訓練一體所開發(fā)的一種機床控制虛擬仿真系統(tǒng)軟件，可以滿足大批量學生的教學需求。數(shù)控加工設備價格昂貴、占地面積大，而數(shù)控仿真系統(tǒng)軟件可以在微機平臺上運行，解決了培訓時學員多機床設備少的問題，并為學校節(jié)省了大量設備購置經(jīng)費。它可以對數(shù)控裝置進行仿真操作，實踐課程教學的目的主要是對原理的驗證。學生可利用此軟件進行仿真操作，同樣會收到真實設備的教學效果。

此系統(tǒng)還可以依據(jù)不同的客戶要求進行設計，尤其適于初學者的入門過程。通過該軟件可以使學生達到實物操作訓練的目的，并且安全可靠。通過動態(tài)的仿真操作，教學過程易教易學，教學效果顯著增強。

其優(yōu)點在于：（1）系統(tǒng)完全模擬真實CNC機床的控制面板和屏幕顯現(xiàn)，可輕松操作。（2）在虛擬環(huán)境下對NC代碼的切削狀態(tài)進行檢驗，操作安全。（3）用戶可看到真實的三維加工仿真過程，仔細檢查加工后的工件，可以更迅速地掌握CNC機床的操作過程，過程逼真。（4）采用虛擬機床替代真實機床進行培訓，在降低費用的同時獲得更佳的培訓效果，使用更經(jīng)濟。

數(shù)控加工仿真系統(tǒng)具有FANUC、SIEMENS等眾多數(shù)控系統(tǒng)功能，學生通過在PC機上操作該軟件，能在很短時間內(nèi)掌握數(shù)控車、數(shù)控銑及加工中心的操作，可手動或CAD/CAM編程和加工。教師通過網(wǎng)絡教學，監(jiān)看窗口滾動控制，可隨時獲得學生信息。其具有多媒體教學的特點。

二

如何運用這套軟件進行教學呢？我們在教學中主要從以下幾個方面進行探索與實踐。

1.靈活應用教學方法，變學生被動學習為主動學習。

現(xiàn)在，由于大部分學習基礎(chǔ)好的學生選擇上大學，職業(yè)技術(shù)學校教學很困難，傳統(tǒng)的教學方式已很難使學生接受，因此，利用先進的教學方法、教學手段提高學生的學習興趣顯得尤為重要。數(shù)控專業(yè)教師應有較高的教學水平和教學能力，有較強的數(shù)控職業(yè)能力即數(shù)控編程能力、工藝處理能力、實際動手能力、自動編程能力，能較為嫻熟地運用行動導向的教學方法，在課堂教學真正體現(xiàn)以學生為主體，突出顯示學生動手動腦的活動，變學生被動學習為主動學習。在教學過程中，教師起引導作用，即對學生活動中遇到困難或無法下手的問題進行引導、講解。在課堂教學中每節(jié)課的知識點盡可能集中，深入淺出，便于學生掌握編程方法與技巧。

2.恰當運用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)，充分發(fā)揮其在課堂教學中的作用。

數(shù)控加工仿真系統(tǒng)主要應用于數(shù)控編程與操作這一理論教學課程，還可作為數(shù)控操作技能訓練的輔助工具。教師應十分重視數(shù)控加工仿真系統(tǒng)在教學中的應用方法，擺正數(shù)控加工仿真系統(tǒng)在教學中的位置，既不能完全依賴數(shù)控加工仿真系統(tǒng)放棄教師在教學中的引導作用，又不能在教學中教師唱獨角戲采用常規(guī)的教學模式而忽視數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的應用，應該科學地、充分地發(fā)揮數(shù)控加工仿真系統(tǒng)在教學中的作用。

3.科學安排教學內(nèi)容，循序漸進掌握數(shù)控編程與操作技巧。

在教學過程中教學內(nèi)容的安排分為三個模塊。其一為基礎(chǔ)模塊，主要講解與訓練最常用的FANUC數(shù)控系統(tǒng)中的數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控加工中心的編程方法、操作及應用，這一模塊是教學重點，必須使學生熟練掌握，靈活應用；其二為提高模塊，主要講解與訓練SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)的三種機床的編程與操作，幫助學生進一步增強不同在數(shù)控系統(tǒng)下對不同數(shù)控機床的編程方法的理解與應用能力；模塊三為拓展模塊，主要講解國產(chǎn)數(shù)控數(shù)控系統(tǒng)中的華中數(shù)控系統(tǒng)和廣州數(shù)控系統(tǒng)中的數(shù)控車床的編程與操作方法，擴大學生的知識面，提高學生對不同操作系統(tǒng)、不同操作面板的編程與操作能力。這三個模塊的教學可根據(jù)學生不同層次進行安排，中專中技層次難度較低，高技大專層次難度稍大，三個模塊課時較多。這樣，學生在從業(yè)時能夠信心十足地面對所操作的數(shù)控機床，較快適應所從事的工作。

4.正確進行教學評價，增強學生的學習意識和自覺性。

教學時所進行的教學評價包括學生的自我評價、學生相互之間的評價和教師評價。上機應用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)進行數(shù)控編程與操作練習時以教師評價為主，對每次的練習成績及時登記。評價方法包括口頭評價和試題測評，而試題測評方法包括課題測評及期末測評。教師對學生進行口頭評價時應注意方式和語言的選擇，對做得不好的學生不采用直接批評的方法，只是指出該學生哪些地方做得好，哪些不太好，應如何改進。課堂測試應有較強的目的性，不是難為學生，而是通過對學生進行測試，增強學生的學習意識，提高學習熱情，增強學習的自覺性和自信心，因此，測試題應與課堂教學、上機應用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的練習要求相適應。考前的復習應有較強的目的性，不應超出范圍，課程的總評成績不過分注重一次期末考試結(jié)果，而是更多地、客觀地關(guān)注學生在整個學習過程中的學習效果。教師有明確的教學目的，逐個系統(tǒng)、逐種機床進行講解及安排練習，因人施教，因材施教，恰到好處。

數(shù)控操作工按國家職業(yè)技能鑒定標準分成兩大內(nèi)容：理論考核和技能考核。其中技能考核分成五個模塊：數(shù)控機床操作（利用手工編程加工實際零件）、工藝編制、CAD計算機繪圖、數(shù)控機床現(xiàn)場排故分析與講解、CAM自動編程模塊。數(shù)控機床三、四級操作工技能考核僅考核其中第一模塊，即手工編程加工零件的數(shù)控機床操作模塊。如果按常規(guī)考核將技能操作考核模塊全部安排在數(shù)控機床上進行，一般需占用數(shù)控機床4—6小時。我們采用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件輔試，考生拿到所考核的零件圖紙后，先在數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的數(shù)控車（或銑）床上手工編程，檢驗合格后將程序通過數(shù)據(jù)傳輸送入數(shù)控機床進行加工，這樣減少了在機床上手工編程、輸入程序、校驗程序、仿真加工的時間，占用數(shù)控機床僅約2小時，使占機時間至少縮短50%，鑒定效率大為提高，同時也大大提高了鑒定時的安全性。為了減少刀具和材料的消耗、進一步縮短上數(shù)控機床操作時間，也可將操作題目分成兩個零件，將難度大的零件用手工編程在數(shù)控加工仿真系統(tǒng)上模擬加工，而將難度較小、用材較少的零件模擬仿真后再在數(shù)控機床上加工。

對數(shù)控加工仿真軟件在教學和鑒定中的應用研究尚處于研究探索階段，只要積極思考其在應用中產(chǎn)生的問題，主動采取應對措施，正確發(fā)揮其在教學和鑒定中的作用，就一定能收到事半功倍的效果。

參考文獻：

［1］杰必克.數(shù)控車說明書.

［2］宇龍.數(shù)控仿真系統(tǒng)說明書.