怎樣將數(shù)控加工仿真系統(tǒng)與實際機床的教學與訓(xùn)練有機地結(jié)合起來

【摘 要】數(shù)控加工仿真軟件是結(jié)合機床廠家實際加工制造經(jīng)驗與學校教學訓(xùn)練所開發(fā)的一種機床控制虛擬仿真系統(tǒng)軟件，本文以數(shù)控仿真軟件在專業(yè)教學中的應(yīng)用為基礎(chǔ)，闡述了數(shù)控仿真軟件在教學應(yīng)用中的注意點以及合理使用的方法。

【關(guān)鍵詞】仿真軟件；數(shù)控教學；思考

一、數(shù)控仿真軟件簡介

隨著數(shù)控加工在機械制造業(yè)中的廣泛應(yīng)用，數(shù)控操作者的大量培訓(xùn)便成為迫切的問題。目前，數(shù)控編程和操作的有效培訓(xùn)必須在實際機床上進行，這既占用了設(shè)備加工時間，又具有風險，因為培訓(xùn)中的誤操作可導(dǎo)致昂貴設(shè)備的損壞。而數(shù)控仿真加工軟件系統(tǒng)可以模擬實際設(shè)備加工環(huán)境。數(shù)控加工仿真軟件是結(jié)合機床廠家實際加工制造經(jīng)驗與學校（包括普通高校、職業(yè)技術(shù)學院，中等專業(yè)學校、技工學校等）教學訓(xùn)練所開發(fā)的一種機床控制虛擬仿真系統(tǒng)軟件，可以滿足大量的學生的教學需求，為學校節(jié)省了大量設(shè)備購置經(jīng)費，解決了培訓(xùn)時學員多、機床設(shè)備少的問題。目前，比較常見的數(shù)控加工仿真軟件有VNUC、南京宇航、上海宇龍、浙大晨光等。

二、數(shù)控仿真軟件在數(shù)控專業(yè)教學中的作用

1.利用數(shù)控仿真軟件可以充分利用現(xiàn)有資源，彌補數(shù)控設(shè)備不足

為學校節(jié)約經(jīng)費。數(shù)控專業(yè)設(shè)備的投入量是很大的，如果要使每個學生有充足的實習時間，可能要投入上百萬甚至上千萬，這對一般的職業(yè)學校的財力顯然是難以承受的。如建立以滿足50人實習的數(shù)控車床實習場地，毎個實習崗位安排兩名學生，就需要25臺數(shù)控車床。每臺數(shù)控車床以8萬元計算，就得需要200萬元設(shè)備投資費。而若采用數(shù)控仿真軟件進行實習教學，則需要50臺計算機，每臺以6000元計算（含軟件費）則只需42萬元即可，同樣滿足了教學需要，而且由于是一人一機，可以保證每個學生有充分的時間來動手，提高實訓(xùn)效果。

2.利用數(shù)控仿真軟件能有效的結(jié)合理論學習，實現(xiàn)同步教學

和其它專業(yè)課一樣，數(shù)控專業(yè)課程也是非常抽象的學科，它注重的是實踐性。比如對刀過程實際是很容易的事情，但用傳統(tǒng)的教學方法，盡在課堂上紙上談兵，大多學生很難理解，但如果用仿真軟件一邊演示一邊教學，通過動畫學生就很容易理解，而且通過自己親自動手操作來加深認識，理論和實踐相互滲透交叉，實現(xiàn)同步教學，使抽象內(nèi)容形象化，提高了學生的學習積極性和自主性，提高了教學質(zhì)量。

3.數(shù)控仿真軟件的授課功能強大

使教師可以廣播教學的形式將自己的操作過程演示在每位學生的電腦的屏幕上，使得所有學生都能觀看到操作過程，而練習功能則能讓學生在了解加工過程后獨立進行操作，一邊教師能夠及時了解教學效果并進行必要的指導(dǎo)。學生在數(shù)控仿真系統(tǒng)上先通過觀察老師操作掌握加工方法，然后進行獨立練習，能夠達到在很短時間內(nèi)熟練操作各種數(shù)控機床的目的，操作過程中即使出現(xiàn)人為的編程或操作失誤，系統(tǒng)也會有相應(yīng)的提示，這使得操作變得生動、形象起來，同時還不會危及機床和人的安全。

4.利用數(shù)控仿真軟件能調(diào)動學生的學習積極性，培養(yǎng)創(chuàng)新意識

對于職業(yè)學校學生來講，由于學生基礎(chǔ)知識普遍薄弱，基礎(chǔ)差，理解能力不強，而數(shù)控專業(yè)課程又有極高的抽象性，加上教學過程的枯燥乏味，很容易讓學生長生厭煩情緒，教學效果不理想。而數(shù)控仿真軟件以其和實際機床相同的用戶界面和可操作性，很大程度上激發(fā)了學生學習的積極性，學生可以對所學的知識及時強化，從而較快的提高訓(xùn)練成績，激發(fā)學習自信心，挖掘內(nèi)在潛力，形成好學習氛圍，一定程度上培養(yǎng)其刻苦鉆研和創(chuàng)新精神。

5.利用數(shù)控仿真軟件能使學生得到崗位技能的全面訓(xùn)練

在模擬仿真中，可設(shè)計出實際工作中可能發(fā)生的變化，包括機床故障和生產(chǎn)中極少出現(xiàn)的突然情況，讓學生全面掌握加工方法和技巧。如在講解直線插補指令G01和快速插補指令G00的應(yīng)用于區(qū)別時，可在數(shù)控仿真軟件中設(shè)計一個數(shù)控加工程序，分別使用直線插補指令G01和快速插補指令G00進行模擬。通過仿真，比較直觀的觀看到，學生就可以看到兩個指令對工件造成的影響，從而加深認識，達到課堂教學中無法達到的效果。

三、數(shù)控軟件的不足

1.學生無法通過仿真軟件“感受”加工

作為一個仿真軟件，它和實際數(shù)控機床還是存在很大的區(qū)別的，無法代替實際機床，也無法代替學生在真實切削加工時的感受。比如在仿真系統(tǒng)中刀具赱刀路徑不明顯，切削深度和刀具要求與實際不符，對到要求不高，加工完的成品表面粗糙度無法進行檢驗等等。而這些對一個學生來講恰恰是非常重要的技能要求，需要學生反復(fù)實踐加工去感受。

2.不利于學生嚴謹、認真工作態(tài)度的養(yǎng)成

在數(shù)控仿真軟件中，軟件雖能對學生的操作錯誤或違規(guī)操作做出提示或警告，但大多時候仿真系統(tǒng)沒有就此鎖定，學生還可以進一步操作，久而久之學生就會對彈出的提示或警示無動于衷。若在生產(chǎn)實踐中以這樣的工作態(tài)度工作，其工作成績是可想而知的。

3.不利于學生安全生產(chǎn)意識的養(yǎng)成

在機械加工行業(yè)中，人是與機器打交道的，機器沒有感情，這也就是說可能會傷著人。這要求人在加工時必須按照操作規(guī)范進行。倘若學生在仿真軟件中把次序搞錯，仿真系統(tǒng)會彈出即將撞刀的提示，在這種情況下，大多學生只是重新改變回零次序沒有意識到這樣的撞刀其實是就是一次安全事故，從而在實際加工中出現(xiàn)麻煩，引起真正的安全事故。

四、數(shù)控加工仿真軟件在數(shù)控教學應(yīng)用中要注意的問題

1.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

在利用數(shù)控加工仿真軟件教學過程中，根據(jù)以就業(yè)為導(dǎo)向的思想，可將數(shù)控編程教學內(nèi)容安排為兩大模塊，其一為基礎(chǔ)模塊，主要講解與學校訓(xùn)練最常用的數(shù)控機床的編程方法、操作及應(yīng)用，這一模塊是教學重點，必須使學生熟練掌握、靈活應(yīng)用，為學生上機床操作奠定良好基礎(chǔ)。其二，為提高和拓展模塊，利用仿真軟件集合了各種數(shù)控系統(tǒng)界面于操作的優(yōu)點，可在基礎(chǔ)模塊訓(xùn)練的基礎(chǔ)上，主要講解實習機床以外的機床編程與操作方法，擴大學生知識面，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。這樣，學生在就業(yè)時能夠信心十足的面對所操作的數(shù)控機床，較快適應(yīng)所從事的工作，提高他們的就業(yè)競爭力。

2.構(gòu)建多元評價體系，提高學生學習意識和自覺性

教學評價直接影響學生學習的主動性和積極性，所以利用數(shù)控加工仿真評價學生仿真結(jié)果時要做到：第一，合理且有一定的彈性，答案不能限制的太死，只要合理就行，如一些仿真操作中學生實施方案的可行性討論，實際操作過程中的加工路線等。第二，既要評價技能操作結(jié)果，又要評價技能操作的過程。第三，轉(zhuǎn)換評價的主客體關(guān)系。對學生在課堂的技能操作情況及結(jié)果不僅僅由教師來評，還可以讓學生自評或互評。如加工路線的制定、某些圖樣的理解、坐標點的計算，了采用學生討論評價的方式，在研討中發(fā)現(xiàn)問題，得出正確結(jié)果，學習的積極性、自主性也就調(diào)動起來了。

綜上所述，數(shù)控仿真系統(tǒng)的引入，使學生在學習數(shù)控編程理論時，課堂的教學變得更加生具體，提高學生的學習興趣，教學效果明顯提高。對學生機床操作能力的培養(yǎng)，也起到了極大的提高和加強作用。同時該系統(tǒng)還減輕了教師的工作強度，避免了安全事故的發(fā)生，減少了工件材料和能源的消耗，節(jié)約了實踐環(huán)節(jié)的培訓(xùn)成本。但它和真實車床實踐操作之間始終還有差距存在，二者不能混為一談，相互替代，只有在教學中科學、合理、有效地利用，仿真軟件才能為教學服務(wù)。在教學過程中積極思考其在應(yīng)用中產(chǎn)生的問題，主動應(yīng)對措施，并將仿真訓(xùn)練與實踐操作訓(xùn)練有機結(jié)合，就一定能發(fā)揮仿真教學的最佳效果，收到事半功倍的效果。

參考文獻：

[1]張衛(wèi)東.數(shù)控一體化實訓(xùn)——數(shù)控仿真東南大學出版社

[2]李燕.淺談數(shù)控仿真系統(tǒng)在教學中應(yīng)用

作者簡介：

吳靜（1984～），女，河北邢臺威縣人，畢業(yè)于河北工業(yè)大學，本科學歷，助理講師，研究方向為數(shù)控專業(yè)。endprint