數控仿真軟件在實訓中的應用論文
數控仿真軟件在實訓中的應用論文【1】
摘要： 本文著重探討如何合理有效地利用好實訓時間，讓學生在短期內掌握數控編程和操作的基本理論和實踐知識，結合本校數控實訓經驗，探討了數控仿真軟件在數控實訓中的作用和使用方法。
關鍵詞： 數控實訓;工程實訓;數控仿真軟件;數控教學
0 引言
隨著科學技術的發展和經濟的市場化，高校人才培養的理念也發生了根本性的轉變，著重強調素質教育。
數控編程是一門對科學思維和實踐操作能力要求很高的實訓內容，如果僅僅通過單純的理論教學和實踐上機操作，容易使初學者感到抽象、難學，再加上學生知識結構、學習習慣等諸多不利因素[2]，無法有效地利用工程實訓的有限時間，掌握數控機床的編程和操作技能。
在統觀傳統數控教學的優缺點的基礎上，我們發現，引入數控仿真軟件可以避免傳統教學的缺點，讓學生在數控實訓有效的時間內，在數控機床數量有限和指導教師人數有限的條件下，通過理論教學、實踐操作和仿真軟件交互使用的這一教學方法，可以提高教學效果，促進學生學習的興趣和動力，保證了教學的安全，取得了良好的教學效果。
1 傳統數控教學特點
在傳統的數控實訓中，因為數控機床的數量有限，指導教師的人數也有限，導致一般是10-15人左右圍聚在一臺數控機床旁邊，聽老師講解數控機床具體操作方法，導致大多數學生因無法看到數控機床具體操作面板，而無法認真聽講或者聽課效果很差。
由于數控機床屬于昂貴設備，學校購買數控機床的數量有限，教師人數有限，指導學生單獨上數控機床操作的時間受限，并且數控機床的錯誤操作容易引起安全事故的發生，因此，使用傳統的數控教學方法進行的數控實訓效果很差，學生無法在有限時間內達到高校數控實訓的目的和要求。
2 數控仿真軟件在數控實訓中的應用
2.1 數控仿真軟件 數控仿真是應用計算機技術對數控加工操作過程進行模擬仿真的一門新技術。
該技術面向實際生產過程的機床仿真操作，加工過程三維動態的逼真再現，能使每一個學生，對數控加工建立感性認識，可以反復動手進行數控加工操作，有效解決了因數控設備昂貴和有一定危險性，很難做到每位學生“一人一機”的問題，在培養全面熟練掌握數控加工技術的實用型技能人才方面發揮顯著作用[3]。
數控仿真軟件是應用計算機的編程和建模，將加工過程用二維圖形或者三維圖形的動態形式演示出來的軟件，使在傳統數控教學中，需要數控實驗室或者實習工廠才能完成的大部分教學演示功能在虛擬軟件環境中就能實現，使數控教學模式變得更加靈活、方便。
2.2 數控仿真軟件在數控實訓中的作用 數控仿真軟件在數控實訓中的使用，改變了傳統的教學方式，對數控實訓的效果有重要的影響，主要表現在以下幾個方面。
①數控仿真軟件可以模擬真實數控機床加工，使數控實訓教學變得生動形象，易于理解學習。
數控仿真軟件提供了多種數控仿真系統，可以全面仿真加工的整個過程，學生可以多方位了解數控機床結構，通過仿真軟件的模擬加工，掌握實際數控機床的操作方法。
②數控仿真軟件提供了學習數控機床操作的安全平臺，避免了數控機床操作時易于發生的安全隱患。
在使用數控仿真軟件進行加工時，所有的加工都是在虛擬環境中進行，不會因為學生的錯誤操作引起人身安全問題，也不會損壞機床。
③數控仿真軟件的使用可以節省教學設備的投資，減少材料的消耗。
如果按照傳統的方法來進行數控實訓，學生在操作的過程中要消耗大量的材料，并且集中實訓期間，連續40天，每天都有學生參加數控實訓，數控機床的保養和維護無法滿足需要，如果一臺機器運轉不良，將會導致整個數控實訓受到嚴重阻礙。
在數控實訓中如果引入數控仿真軟件，可以避免機器長期運轉得不到維護的問題，也可以減少原材料的消耗。
仿真軟件一般都是綠色軟件，不用安裝，只要有一臺普通的電腦，就可以安裝使用。
學生可以在機房練習，也可以在自己的電腦上練習，節約了學生學習的時間，提高了學習的效率。
④仿真軟件可以激發學生學習數控編程和數控機床操作的動力。
學生在使用數控仿真軟件中，可以通過直觀形象的加工過程，增加學習數控機床和編程操作的動力，激發學生的自信心，挖掘學生的內在潛力。
2.3 數控實訓中要把數控軟件和傳統教學相結合
2.3.1 傳統數控實訓方法 在以往的數控實訓中，我們的數控實訓開展方法是，教師在課堂上講解數控編程的基本方法，要求學生學完數控編程之后提交一個手工編程的程序。
學生在數控車間學習數控機床的原理和操作方法，這一項要求學生能夠用給定的程序完成一個簡單零件的加工操作。
傳統的數控教學方法在執行過程中，學生感覺學習枯燥、單調;在編寫數控程序提交給教師中，增大了教師的工作量;在機床操作實訓中，學生因為對刀失誤或者忘記關艙門等失誤，導致安全問題頻出，教學的效果不是很理想。
我校工程訓練中心在數控實訓中根據傳統教學方法的不足，經過認真分析問題原因，參照兄弟院校成功的經驗，多次修改我校數控實訓的教學方法，并根據本校學生實訓的特點，把傳統的數控教學方法和仿真軟件進行結合，使得學生在短期的數控實訓中，快速掌握數控編程的基本原理和數控機床的基本操作，取得了良好的教學 效果。
2.3.2 仿真軟件和傳統教學有效結合的教學流程 針對學生實訓時都是集中實訓，數控實訓的時間一般是2天。
在這個前提下，學生開始學習數控機床的基礎理論知識，內容主要包括學生實訓所要用到的數控機床的編程方法。
通過數控編程理論知識的學習，要求學生掌握自己將要使用的數控機床的數控編程方法。
學生在學習期間有不明白的地方，可以找老師咨詢，也可以自己查閱我們編寫的《機械制造技術實踐》中關于數控編程部分的內容。
在學生掌握了基本的編程方法之后，學生開始在數控車間學習機床操作，實訓教師會給學生講解數控機床的面板和操作方法，主要講解如何對刀，學生在教師的指導下，練習對刀。
因為對刀是數控加工中非常重要的一部分內容，所以要求每個學生都在機床上練習如何對刀。
經過前面的學習，學生已經具備編寫數控編程軟件的能力和數控機床的基本操作能力，很多學生因為看到仿真軟件可以快速加工出零件，對數控仿真軟件操作產生了興趣，已經開始想自己設計加工零件了。
這時，教師對學生加以引導，讓學生觀看以往同學設計的零件圖樣，啟發學生自主設計零件圖樣，激發學生的創造力。
學生在模擬仿真加工后，可以提交自己仿真加工完成的作品給老師，教師可以對學生作品評分，并挑選部分設計加工得比較好的零件，組織學生在數控車間里使用數控機床進行實際加工。
2.3.3 教學效果 在把仿真軟件和傳統的數控教學相結合進行數控實訓后，我校的數控實訓避免了以往數控實訓中出現的問題，數控仿真軟件本身的優勢極大地調動了學生學習數控編程的積極性，在每次實訓中，學生都很積極主動地設計和加工，獨立完成數控實訓的要求。
針對我校集中實訓的特點和要求，教學效果明顯提高。
3 總結
雖然仿真軟件有很多優點，但是也有一些不足之處，比如，學生在選擇工藝參數時都很隨意;學生多次錯誤操作導致軟件系統出現問題;學生的安全意識降低等等。
我校數控實訓把數控仿真軟件和數控實訓結合在一起，還處于嘗試階段，該教學方法改善了傳統數控教學的弊病，提高了數控實訓的教學效果。
在實訓中，我們要努力揚長避短，發揮數控仿真軟件的優勢，有效合理地把數控仿真軟件和數控實訓結合起來，提高數控實訓的教學質量。
參考文獻：
[1]王彥章.數控仿真軟件在數控教學中的應用[J].科技創新導報，2011(15).
[2]潘應暉.數控仿真軟件教學應用探討[J].武夷學院學報，2011(2).
[3]鄧遵義.數控仿真軟件在數控教學中的應用淺析[J].中國電力教育，2010(6).
數控仿真軟件在數控培訓中的應用【2】
【摘要】數控機床屬于高科技產品，品種多、價格高，一般學校很難承受此種消耗和投入，為此數控仿真軟件的應用在實際教學中比較廣泛。
與傳統的教學相比，該軟件操作方便，不但提高教學質量，而且加快數控技術人才的培養速度。
【關鍵詞】數控機床;數控仿真;教學質量
仿真技術是一門多學科的綜合性技術，它以控制論、系統論、相似原理和信息技術為基礎，以計算機和專用設備為工具，利用系統模型對實際的或設想的系統進行動態試驗。
仿真是一種有效的方法，可以減少風險，縮短設計和制造的周期，并節約投資。
數控加工仿真軟件是利用計算機來模擬實際的加工過程。
在數控機床教學過程中使用仿真軟件，可以驗證數控加工程序的可靠性，減少毛坯的損耗，提高了學習的效率。
一、數控仿真軟件簡介
數控仿真加工是應用計算機技術對數控加工操作過程進行的模擬加工。
國內廣泛應用的數控仿真軟件主要有上海宇龍、南京宇航和斯沃、北京斐克、廣州超軟等。
其中上海宇龍數控仿真軟件在各大院校和培訓機構應用最為廣泛。
我校就是采用的上海宇龍數控仿真軟件，其特點主要有：
(1)提供了多種機床和控制系統。
(2)具有豐富的刀具材料庫。
(3)機床操作全過程仿真。
軟件可以仿真機床操作的整個過程：毛坯定義、工件安夾、壓板安裝、安裝刀具、機床手動操作、自動加工、模擬走刀路線等。
(4)具有靈活的考試系統和師生互動交流窗口。
學生遇見問題時也可以直接通過交流窗口，進行提問。
二、數控仿真軟件在數控培訓教學中的應用實例
如圖1所示零件，用上海宇龍仿真軟件選用華中數控系統，先進行該零件的模擬加工，驗證程序正確與否，尺寸要求是否能達到圖紙要求，經仿真加工正確無誤后，再進行實際加工。
1.工藝分析
該零件的毛坯尺寸定義為Φ30mmΧ70mm，選用1號刀為粗加工外圓車刀，2號刀為精加工外圓車刀。
2.工藝路線
調用1號刀，采用G71粗加工循環車削工件外輪廓，2號刀精加工。
3.編制程序
O0001 N016Z100
%1111 N017M05
N001T0101 N018T0202
N002M03S1000 N019M03S1500
N003G00X30Z2.0 N020G00G40X30Z2
N004G01Z0F150 N021G00X0
N005X0.0 N022G01G42Z0F150
N006G00X30Z2.0 N023G03X12Z-6R6
N007G71U1.5R1P008Q014X0.3Z0.2F200
N024G01Z-22
N008G00X0.0 N025X18Z-32
N009G03X12Z-6R6 N026Z-42
N010G01Z-22 N027X24
N011X18Z-32 N028Z-52
N012Z-42 N029G00G40X120
N013X24 N030G00Z150
N014Z-52 N031M05
N015G00X100 N032M30
4.仿真加工過程
(1)選擇華中數控系統。
(2)定義毛坯為Φ30mmΧ70mm。
(3)選擇刀具(1號刀、2號刀)。
(4)采用試切法將1號、2號刀具進行對刀。
(5)選擇磁盤程序，調用O0001程序進行循環加工。
三、數控仿真在培訓教學中的優點
(一)數控仿真軟件可以解決學校資金短缺的問題
數控機床是一種機電一體化的新型設備，價格昂貴，一臺設備一般需幾十萬元，加上日常維護費用，耗材費用，對學校來說是一筆巨大的投入。
而數控仿真相對便宜，一個仿真機房的成本只有十幾萬元，加上軟件費用，約三十萬元左右，還可以供幾十人同時操作，大大緩解了學校的資金壓力。
(二)數控仿真軟件可以讓學生有更多的動手機會
一般來說，由于機床設備有限，學生實際操作機床時都是分組進行，組內同學也是各司其職，各自進行設計、編程、操作、測量等工作。
這樣，每位同學都不能經歷一次完整的加工過程。
因此，為培養學生獨立完成操作的能力，就需要給學生更多的操作空間。
在機床設備不足的情況下，使用數控仿真軟件能輕松的實現。
(三)可以降低實際操作中出錯的概率
學生初學編程時，難免會有疏忽或操作中的失誤，錯誤的程序既浪費操作時間，又浪費加工材料。
如果在實際操作之前，讓學生把編寫的程序在仿真系統中加以檢驗，觀察加工的過程和結果，這樣就可以及時發現錯誤，不但節省了時間，而且降低了設備損壞率，甚至避免發生安全事故。
(四)可以提高課堂教學的效率
實訓車間場地大，學生多，設備有限，在常規教學中，如果將教學現場設置在車間內，那么組織教學就會變得非常困難，教師需分組多次進行重復講解才能全部講完。
但使用計算機仿真，利用多媒體或網絡教學軟件，可以讓所有學生同時學習到完整的操作過程，大大提高了教學的效率。
四、數控仿真在培訓教學的缺點
(一)仿真軟件無法完全反映加工的實際精度
在數控加工中，影響加工精度的因素有很多，例如毛坯裝夾是否正確，主軸轉速的快慢，進給量的大小，測量的精度等，只有全面控制了各個因素，才能加工出符合圖紙要求的零件。
但在數控仿真中，這些操作都是靠計算機完成的，通過簡單的點擊鼠標，就可以得到絕對精確的零件，這是完全不符合實際的。
(二)仿真軟件部分指令不成熟
目前，國內的數控仿真軟件都有或多或少的缺陷，如運行速度慢，程序不穩定等等。
學校使用的一款數控車仿真軟件，在執行G71循環指令時，第一刀不能切圓弧，否則就會出錯，而實際的機床可以實現。
為了避免這個問題，只能在圓弧前加上一段G01切直線的指令。
學生在習慣以后，很容易把這個操作帶入到實際的機床操作中，這樣一來，就帶入了不規范的操作，產生了多余的程序，降低了加工的效率。
(三)仿真軟件不利于培養學生的動手能力和學習興趣
數控仿真都是在計算機機房進行，環境較好，沒有噪音，也很干凈。
但實際加工時，油污、噪音等都可能讓學生望而卻步。
裝夾刀具和工件，使用量具測量，調試、清理機床等，這些實際動手的技能都是在仿真軟件里面學不到的。
只有學生實際動手，才能掌握操作的技能;只有做出了真正的零件，才能感受到勞動的喜悅，才會有學習的興趣和動力。
五、結語
經過綜上的論述，數控仿真加工系統具有比較高的安全性、經濟性、良好的可控制性、不受工作環境的限制等特點，在數控培訓中可以彌補學校數控設備的不足、方便教師授課、利于學生學習等優點，其在培訓中發揮著舉足輕重的作用。
但是數控仿真也有不足，過于依賴仿真教學不利于培養出真正的數控操作工和數控編程人員，我們應該以數控仿真作為教學的輔助軟件，實際操作才是數控教學重點之所在。
參考文獻
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[4]吳長有.數控仿真應用軟件實訓[M].北京：機械工業出版社，2008.
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