仿真軟件在數(shù)控教學(xué)中的應(yīng)用研究

楊彥碩

摘 要：近年來隨著我國的高端制造業(yè)的飛速發(fā)展，數(shù)控加工在制造業(yè)中的地位越來越重要，數(shù)控人才需求巨大。各職業(yè)院校紛紛開設(shè)了數(shù)控專業(yè)，但是整體還存在設(shè)備不足、實訓(xùn)花費巨大等問題，采用仿真軟件進行數(shù)控教學(xué)就成為了解決這些問題的首選途徑。筆者結(jié)合自身多年數(shù)控教學(xué)經(jīng)驗對仿真軟件在數(shù)控教學(xué)中的應(yīng)用進行了分析，并提出了一些建議。

關(guān)鍵詞：仿真軟件；數(shù)控加工；數(shù)控教學(xué)；應(yīng)用

近些年來隨著我國制造業(yè)尤其是高端、精密制造業(yè)的飛速發(fā)展，對于數(shù)控人才的需求在質(zhì)量上和數(shù)量上都提出了新的要求。為了滿足社會對人才的需求，從本科到高職和中職院校紛紛開設(shè)了數(shù)控專業(yè)，也加大了在購置數(shù)控機床方面的投入，但是目前各院校來看數(shù)控機床的數(shù)量大部分難以滿足學(xué)生實訓(xùn)的需求。在教學(xué)中合理應(yīng)用仿真軟件可以鍛煉學(xué)生編程能力，增加學(xué)生實踐機會，提高學(xué)生學(xué)習的積極性，有效地緩解設(shè)備不足的問題，因此在教學(xué)中將仿真軟件和機床操作相結(jié)合已經(jīng)成為了目前各大院校的一致做法。

一、仿真軟件簡介

仿真軟件是一種基于VR和計算機圖形技術(shù)并與數(shù)控編程相結(jié)合的軟件。簡單來說就是將程序輸入到計算機后，計算機根據(jù)計算將現(xiàn)實中刀具的運動軌跡、切削速度等因素進行模擬加工和演示。目前職業(yè)院校中采用的較多的仿真軟件主要有兩種。第一種是動態(tài)仿真軟件，該軟件模擬出接近真實的加工場景供操作者與系統(tǒng)進行交互已達到接近真實操作效果的目的。第二種是將零件設(shè)計、三維造型、自動編程和過程仿真集成在一起的軟件系統(tǒng)。這類軟件除了能夠模擬加工過程之外還能夠輔助進行零件的設(shè)計，而且其自動編程與手工編程相比更加準確也更規(guī)范有助于提高操作者的編程能力。

二、仿真軟件在數(shù)控教學(xué)中的積極作用

仿真軟件的應(yīng)用改變了以往數(shù)控加工教學(xué)的方式，應(yīng)用仿真軟件進行數(shù)控教學(xué)有許多優(yōu)勢，其主要有以下幾個方面：

（一）緩解設(shè)備不足，節(jié)省教育資源

眾所周知數(shù)控機床的種類較多而且價格在教學(xué)設(shè)備中屬于比較昂貴的，動輒數(shù)十萬上百萬的投資決定了大多數(shù)院校難以擁有足夠多的數(shù)控機床供學(xué)生實訓(xùn)使用，而且在實訓(xùn)過程中耗材和刀具的消耗也十分巨大。數(shù)控加工仿真軟件能夠滿足大部分實訓(xùn)項目的要求，其實訓(xùn)中所用的資金也十分有限。采用仿真軟件可以增加學(xué)生的實訓(xùn)時間，提供學(xué)生的操作水平的同時降低設(shè)備采購的費用和實訓(xùn)耗材費用，將更多的資金用于其他教學(xué)領(lǐng)域。

（二）安全性好，容錯能力強

安全性首先指的是實訓(xùn)學(xué)生的人身安全，雖然每年實訓(xùn)之前都會進行安全培訓(xùn)教師也會對其進行操作規(guī)范性的培訓(xùn)，但是市場有關(guān)于數(shù)控機床實訓(xùn)的安全事故發(fā)生；其次指的是機械設(shè)備的使用安全，在使用G00等指令時如果學(xué)生因為疏忽或者操作失誤就可能導(dǎo)致撞刀等事故，而數(shù)控機床的維修費用十分昂貴也給實訓(xùn)教學(xué)帶來了不必要的費用。而仿真軟件在完全虛擬的環(huán)境下運行，不會造成學(xué)生傷害事故也不會損壞機械設(shè)備，可以放心的進行訓(xùn)練。而且在仿真過程中也可以對編制的程序進行檢驗，發(fā)現(xiàn)程序存在安全隱患或者其他問題及時進行修改，能夠幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)自身問題。

（三）能夠?qū)W習多種型號和系統(tǒng)的數(shù)控機床

數(shù)控機床的系統(tǒng)及其型號多種多樣，不同的企業(yè)采用不同的設(shè)備傳統(tǒng)的教學(xué)方法難以保證培養(yǎng)的學(xué)生進入企業(yè)后能夠快速進入工作崗位。而目前的仿真軟件中一般都集成了國內(nèi)主流的操作系統(tǒng)和型號，可以在精通幾種數(shù)控機床的基礎(chǔ)上使學(xué)生熟悉不同型號的機床和操作系統(tǒng)，以便于學(xué)生畢業(yè)后迅速進入工作崗位。

（四）減少機床占用，增加操作時間

在傳統(tǒng)的實訓(xùn)中，在實際進行加工之前一般都會將程序輸入到數(shù)控機床后利用機床的圖形模擬檢驗功能對程序進行檢驗以防出現(xiàn)事故，這就導(dǎo)致每個學(xué)生占用機床的時間較長且操作時間較短。采用仿真軟件學(xué)生在使用機床操作前先使用軟件進行模擬，降低了單個學(xué)生占用機床的時間也就增加了學(xué)生操作機床的時間。

（五）提高學(xué)生學(xué)習興趣

職業(yè)院校尤其是中職院校的學(xué)生理論知識比較薄弱，而且缺乏學(xué)習的主動性而數(shù)控編程等課程十分枯燥，使學(xué)生缺乏學(xué)習興趣教學(xué)效果較差。仿真軟件具有很強的可操作性，能夠得到理論學(xué)習難以獲得的直觀感受，能夠很好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，從而提高教學(xué)效果。

三、仿真軟件在教學(xué)應(yīng)用中的建議

仿真軟件解決了許多數(shù)控機床教學(xué)中的問題，但是仿真軟件作為一種計算機模擬技術(shù)與實際的數(shù)控機床操作和加工還有不小的區(qū)別，難以完全替代數(shù)控機床實訓(xùn)教學(xué)。而且，在仿真軟件教學(xué)中還存在一定的問題，為了更好地應(yīng)用仿真軟件進行教學(xué)，還應(yīng)該采取一些切實可行的教學(xué)方法。

（一）合理安排教學(xué)進度

應(yīng)該將簡單的金工實習和數(shù)控加工編程和工藝課程安排在仿真軟件數(shù)控加工教學(xué)之前。金工實習使學(xué)生對機床以及不同的加工方法有一個感性認識，而數(shù)控編程和工藝課程使學(xué)生了解零件的加工工藝和程序的編制。只有掌握了上述知識才能更好的理解仿真軟件模擬加工的各個步驟，更好的將仿真軟件學(xué)習和實際加工相結(jié)合。

（二）合理穿插數(shù)控機床操作實訓(xùn)

為了避免過度依賴仿真軟件教學(xué)而造成的脫離實際生產(chǎn)，應(yīng)該在仿真軟件學(xué)習過程中適當?shù)卮┎鍞?shù)控機床的操縱實訓(xùn)。這樣既能提高學(xué)生編程、設(shè)計等能力，也能促進學(xué)生理論和實踐相結(jié)合。值得注意的是，學(xué)校應(yīng)該科學(xué)、合理的安排數(shù)控機床操作和仿真軟件實訓(xùn)，已達到充分利用軟件功能的同時又實現(xiàn)理論和實踐相結(jié)合的目的。

四、總結(jié)

在數(shù)控加工教學(xué)中利用仿真軟件可以有效地解決目前數(shù)控加工教學(xué)的諸多問題，但是仿真軟件畢竟和直接使用數(shù)控機床進行加工還有一定的差距。所以，再利用仿真軟件教學(xué)的過程中，一定要注重課程安排的合理性以及與實踐相結(jié)合，只有這樣才能更好的提高教學(xué)質(zhì)量。值得肯定的是，目前職業(yè)院校在利用仿真軟件教學(xué)方面取得了一些成果，在未來的職業(yè)教育中仿真軟件必將發(fā)揮更大的積極作用。

參考文獻：

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