數(shù)控仿真軟件在數(shù)控教學(xué)中的應(yīng)用

呂紅清

（濟(jì)源市職業(yè)技術(shù)學(xué)校，河南 濟(jì)源 459000）

1 “雙證書”制度要求數(shù)控教學(xué)必須進(jìn)行仿真教學(xué)

黨的十四屆三中全會(huì)通過的《關(guān)于建立社會(huì)主義市場經(jīng)濟(jì)體制若干問題的決定》指出:“要建立各種職業(yè)的資格標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)行學(xué)歷文憑和職業(yè)資格兩種證書制度，逐步實(shí)行公開招聘、平等競爭、促進(jìn)人才合理流動(dòng)”。雙證書制度是國家對職業(yè)教育制度調(diào)整和改革的體現(xiàn)，是市場經(jīng)濟(jì)條件下開發(fā)利用和合理配置人力資源，發(fā)展勞動(dòng)力市場的重大舉措。經(jīng)過這么多年的實(shí)施，職業(yè)學(xué)校的畢業(yè)證書和職業(yè)資格證書已經(jīng)成為學(xué)生完成學(xué)業(yè)的憑證，是他們進(jìn)入職業(yè)領(lǐng)域的“通行證”和“金鑰匙”。

河南省勞動(dòng)和社會(huì)保障廳《關(guān)于數(shù)控加工專業(yè)采用仿真技術(shù)開展職業(yè)技能鑒定的通知》（豫勞社職技【2007】26號）要求:河南省數(shù)控操作工技能鑒定自2008年起開展的數(shù)控類職業(yè)技能鑒定必須包含數(shù)控仿真。所以從學(xué)生的發(fā)展來說，我們應(yīng)該進(jìn)行仿真軟件的教學(xué)。

2 使用數(shù)控仿真軟件的優(yōu)點(diǎn)

（1）降低實(shí)習(xí)投入與成本。首先，數(shù)控機(jī)床是先進(jìn)制造設(shè)備的典型代表，其造價(jià)高、維修難。如果要使每個(gè)學(xué)生都有充足的實(shí)習(xí)時(shí)間，那么實(shí)習(xí)設(shè)備的投入、維修和實(shí)習(xí)材料的損耗是一筆巨大的開支。以建立一個(gè)30人實(shí)習(xí)的數(shù)控車實(shí)訓(xùn)基地為例，要想取得較好的實(shí)習(xí)效果，至少需要15臺數(shù)控車床。即便是國產(chǎn)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床價(jià)格就在8萬元左右，最少需要120萬元設(shè)備投入，還有每學(xué)期2萬元左右的實(shí)習(xí)耗材。如果采用數(shù)控仿真軟件來教學(xué)，只需要30臺4500元左右的計(jì)算機(jī)，加上每個(gè)節(jié)點(diǎn)1500元左右的仿真軟件，綜合下來只需要18萬元設(shè)備投入和每學(xué)期0.3萬元左右的維護(hù)費(fèi)用。這樣既滿足了教學(xué)需求，而且一人一機(jī)，可以保證每個(gè)學(xué)生有充足的學(xué)習(xí)時(shí)間，優(yōu)化教學(xué)效果。

其次，數(shù)控設(shè)備的關(guān)鍵部件是數(shù)控系統(tǒng)?，F(xiàn)在市場上的數(shù)控系統(tǒng)生成廠家眾多，比較知名的國外的有西門子、FANUC、三菱FAGOR、HAAS等，國內(nèi)的有華中、廣數(shù)、凱恩帝、華興等。學(xué)校不可能每種系統(tǒng)都購買，只能集中力量購買某一個(gè)或幾個(gè)，有利于教學(xué)、管理與維修。但是從學(xué)生就業(yè)的角度來考慮，在學(xué)校應(yīng)了解盡可能多系統(tǒng)。從這一點(diǎn)來說，仿真軟件最適合教學(xué)需求。以斯沃?jǐn)?shù)控仿真為例，它就包括21大類，76個(gè)系統(tǒng)，163個(gè)控制面板，具有編程和加工功能。學(xué)生通過該軟件的學(xué)習(xí)，就能在短時(shí)間內(nèi)掌握多種系統(tǒng)數(shù)控類機(jī)床操作方法，可檢驗(yàn)手動(dòng)編程或讀入CAM數(shù)控程序加工。既達(dá)到了學(xué)生實(shí)物操作訓(xùn)練的目的，又可大大減少設(shè)備投入。

（2）優(yōu)化教學(xué)效果。數(shù)控教學(xué)一般分為兩塊進(jìn)行:數(shù)控編程與數(shù)控操作，仿真軟件對這兩塊的教學(xué)都有很大的幫助。首先學(xué)生要想掌握數(shù)控編程的方法，就必須有大量的練習(xí)。但是教師面對眾多的學(xué)生和繁雜的程序，很難檢查出編程中存在的問題，例如:少輸入一個(gè)小數(shù)點(diǎn)，把“G01X100.Z10.0”輸成“G01X100.Z100.”；數(shù)字0看成字母O，把“G01X100.Z10.0”輸成“G01X1OO.Z10.0”。當(dāng)我們采用仿真軟件以后，只要把程序輸入，軟件能自動(dòng)檢測出軟件中所存在的問題，極大的減輕了教師的工作量。其次從數(shù)控操作方面來說，仿真軟件也能極大的提升教學(xué)效果。以數(shù)控操作中最基本的對刀為例，因?yàn)椴僮鲝?fù)雜，步驟較多，直觀性差，又因場地所限，教學(xué)效果很難理想。如果采用仿真軟件，可以面對全體學(xué)生，清楚地演示具體的操作步驟，教學(xué)效果事半功倍。綜合來說，引入數(shù)控仿真軟件后，學(xué)生從編程、輸入到加工，都可以模擬，而且軟件的數(shù)控面板和真實(shí)機(jī)床一樣，學(xué)生可以從任意角度來觀察工件的加工過程，直觀性強(qiáng)，更有利于學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握。

（3）提高安全防范系數(shù)。實(shí)習(xí)是培養(yǎng)技能的必由之路，安全問題卻令人頭疼，適當(dāng)采用仿真程序教學(xué)可以有效保障實(shí)習(xí)安全。數(shù)控機(jī)床由于編程、輸入、操作時(shí)步驟繁雜，在首件試切時(shí)，一般很難保證產(chǎn)品不出問題。比如說在編寫程序“G00X40.0Z-10.0”時(shí)不小心寫成“G00X40.0Z-100.0”，如果不能及時(shí)檢查出來，輕則撞刀，重則會(huì)損壞機(jī)床主軸，影響設(shè)備安全。而在軟件驗(yàn)證中，當(dāng)程序中存在類似問題時(shí)，軟件會(huì)提醒你“小心撞刀”，防止事故的發(fā)生。而且經(jīng)過仿真軟件驗(yàn)證的程序可以直接傳輸?shù)綑C(jī)床運(yùn)行，防止輸入的錯(cuò)誤，還可以減少輸入的時(shí)間；同時(shí)仿真中出現(xiàn)的各種狀況可以幫助學(xué)生吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。事實(shí)證明，通過仿真練習(xí)，學(xué)生可以較好的掌握數(shù)控機(jī)床的操作步驟，大大減少各種錯(cuò)誤的操作，確保設(shè)備的安全。

3 數(shù)控仿真軟件的缺點(diǎn)

（1）它不利于學(xué)生安全意識的養(yǎng)成。在實(shí)操中，操作者只要稍有失誤，機(jī)床就會(huì)按照你的錯(cuò)誤命令運(yùn)行，造成機(jī)器的損壞或操作者的傷亡，這要求人在加工時(shí)必須按照操作規(guī)范進(jìn)行。比如在數(shù)控車床上換刀時(shí)必須讓刀具遠(yuǎn)離工件，倘若學(xué)生在仿真中沒有到換刀點(diǎn)就進(jìn)行換刀，仿真系統(tǒng)會(huì)彈出即將“撞刀”提示，在這種情況下，大多數(shù)學(xué)生只是修改一下程序二根本沒有意識到這樣的“撞刀”其實(shí)就是一次安全事故，從而在實(shí)際加工中出現(xiàn)麻痹，引起真正的安全事故。

（2）仿真軟件的功能比較單一，不能等同于實(shí)際機(jī)床。數(shù)控仿真軟件中的各類機(jī)床只能做到面板、編程指令基本相同，而其中一部分指令，很大一部分操作方法還是存在一些不同之處，有不少功能在仿真軟件上還體現(xiàn)不出來。如華中系統(tǒng)的藍(lán)圖功能、極坐標(biāo)編程等指令，在仿真上無法模擬，很容易使學(xué)生認(rèn)為實(shí)際機(jī)床不具備這些功能。其次，數(shù)控加工仿真系統(tǒng)只是加工過程的模擬并非真實(shí)加工過程，它無法代替真實(shí)切削加工。因此，學(xué)生在利用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)進(jìn)行編程與操作練習(xí)時(shí)，往往容易忽視切削用量的選擇、刀具的選用、零件的裝夾等方面，一旦到了實(shí)際生產(chǎn)中便可能出現(xiàn)打刀現(xiàn)象或影響實(shí)際零件的加工質(zhì)量、降低生產(chǎn)效率等問題。

綜上所述，可以看出仿真軟件在數(shù)控教學(xué)中因?yàn)橥度胄?、費(fèi)用低、效果好、安全系數(shù)高，被廣泛使用，取得了良好的教學(xué)效果。但因仿真和實(shí)際操作尚存在差距，只能用于初期感性訓(xùn)練和基本程序的練習(xí)，而不能把整個(gè)教學(xué)活動(dòng)完全放在軟件上；同時(shí)數(shù)控實(shí)習(xí)教師對實(shí)際加工必須有足夠的重視，有效地組織數(shù)控教學(xué)，才能使我們的數(shù)控教學(xué)既科學(xué)又客觀，既高效又實(shí)用。