数控加工仿真系统在教学中的应用

摘 要：数控加工仿真系统安全、经济实用，不但减轻设备、场地的消耗，教师也在繁重的教学活动中得到释放，能够集中精力帮助学生分析、解决实际问题，保证了教学质量，使教学效果得到显著提高。

关键词：数控加工仿真系统； 在教学中应用； 提高教学效果

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2011）6-111-001

数控技术课程是一门实践性很强的课程，离开实践，就谈不上技能操作，实践是知识的转化，升华为技能的根本条件。而数控加工仿真系统是结合机床厂家实际加工制造经验与教学训练为一体所开发的一种机床控制虚拟仿真系统软件，数控仿真系统软件可以在微机平台上运行，可以满足大批量学生教学需求,并为学校节省了大量设备购置经费。它可以对数控装置进行仿真操作，学生可利用此软件进行仿真操作，同样会起到了真实设备的操作效果。常规的原理课程的讲解一般分两部分，一部分在教室讲解原理，另一部分在实验室讲解实际操作，这样必然增加了课时，也使教学内容不连续。用软件教学可以将两部分内容有机结合，也为学生的课前预习提供了条件。通过动态的仿真操作使教学过程易教易学、教学效果显著提高。

其优点在于：

1.系统完全模拟真实CNC机床的控制面板和屏幕显现,可轻松操作。

2.在虚拟环境下对NC代码的切削状态进行检验,操作安全。

3.用户可看到真实地三维加工仿真过程,仔细检查加工后的工件,可以更迅速地掌握CNC机床的操作过程，过程逼真。

4.采用虚拟机床替代真实机床进行培训,在降低费用的同时获得更佳的培训效果，使用更经济。

数控加工仿真系统具有FANUC、SIEMENS、华中数控等众多数控系统功能，由于仿真软件系统的可选性，我们在教学中就可以针对所需要的数控系统进行有计划教学。这样我们就可以将数控教学转换为数控编程（班级讲解）——数控模拟、仿真（计算机室）——实际加工（加工车间）三个部分。减轻了数控设备不足造成的影响，有效地缓解了实习指导教师的压力。学生通过在PC机上操作该软件，能在很短时间内就能掌握数控车、数控铣及加工中心的操作。可手动或CAD/CAM编程和加工，教师通过网络教学，监看窗口滚动控制，可随时获得学生信息。在教学中还具有多媒体教学的特点。

首先，由于计算机辅助控制系统是以计算机为媒体开发的，所以它的通用性较强，安装好后就可以在计算机上直接使用。在屏幕上能够显示和机床操作面板一模一样的界面；以动态的模拟显示代替机床实际运行并且还能够提示操作信息，如编程错误信息和操作失误机床碰撞报警信息等。使数控机床的编程操作易于课堂化教学，从而即节省了机床设备和实习消耗，又大大提高了教学效率。以SIEMENS数控加工仿真系统为例：在数控机床教学应用时，由于计算机内部各种软、硬件资源的支持使得系统在编程、操作时的效率大大提高。如在手工编辑NC程序时可利用各种文本编辑软件EDIT或Windows下的记事本及写字板等，可以快速编辑程序并以NC为扩展名存入磁盘。其主要特点是存储容量大，能够储存更多数量的和更长的NC程序文件。并且在NC程序输入、修改、拷贝方面都显得非常简单，乃至程序的转送也很方便，还可利用U盘拷贝或联网来实现这一过程。

其次，计算机辅助机床控制系统依据计算机强大的显示功能和全中文的结构设计，并配以丰富多彩、自然友好界面显示，使学生一进入本系统就被深深的吸引，从而能够激发学生学习兴趣和动力。模拟演示功能更为真实可靠，图形大小、颜色、观察视角以及刀具的形状等都可由操作者自行设计以满足不同监控要求。当程序执行时，程序段、坐标值、出错信息以及工件与刀具的相对移动的切削过程同时显示在同一窗口内，使操作者能够一目了然，随时监控机床运行的状态体验真实的加工过程。该系统具有机床规格大小设置，可定义刀具形状、切削用量，如数控铣床上钻头、镗刀、球头刀、圆角刀，数控车床上的外圆刀、镗刀、切刀、螺纹刀，可以实时监控刀具加工轨迹及图形缩放控制。机床外形也可显示并具有关门保护、零件加工后的测量和保存视窗作业的功能。

数控加工仿真系统功能较为完善，适于教学的使用。其中语法诊断和模拟示教功能可以使学生进行人机交互式学习。即由学生输入NC程序，在模拟运行过程中，系统能及时提供错误信息以及刀具相对移动轨迹的显示以及最终加工的立体效果，再由学生经过简单判断就能很容易地发现和修改NC程序的错误，从而避免教师直接对学生的指责伤害学生的自尊，也大大减轻了教师批改学生NC程序作业时的繁重负担。使教师能够集中精力以帮助学生解决实际问题，保证了教学质量，使教学效果得到显著提高。

在操作方面，由于数控加工仿真系统采用了与数控机床操作系统相同的面板和按键功能，并且使用数控加工仿真系统在操作中即使出现人为的编程或操作失误也不会危及机床和人身安全，反而学生还可以从中吸取大量的经验和教训。所以说它是初学者理想的实验、实践工具，只要经过短期的专门训练，学生很快就能够适应数控系统的实际操作方法，从而为以后的技能的进一步深造打下了坚实的基础。在教学中边教边学、边学边做、在学中做、在做中学，学生的积极性被调动起来，老师也在繁琐的教学活中得到解放，和学生一样都感到非常轻松，大大提高了教学效果。学生的编程与操作能力也有了非常明显的效果。

随着我校的日异发展，软硬件已经逐步到位。我相信，我们的教学改革将进一步深化，在各个学科、各个领域都会得到相应的发展，并且会取得更大的成绩。我们做为教学一线有经验的教育工作者都应发挥团结合作的精神，尽力为学校的建设、改革，为社会进步和为社会高技能人才的培养、国家昌盛做出自己的贡献。