數(shù)控加工仿真在數(shù)控教學中的應用

張　樺

隨著我國職業(yè)教育事業(yè)的飛速發(fā)展，以及數(shù)控加工技術(shù)在機械制造業(yè)中的廣泛應用，數(shù)控人才成為市場急需的人才。如何盡快地培養(yǎng)出滿足市場需要、掌握數(shù)控機床編程知識和操作技術(shù)的數(shù)控技能型人才，成為數(shù)控教學工作者必須認真思考和研究解決的問題。

一、采用數(shù)控加工仿真技術(shù)的必要性

在傳統(tǒng)的操作教學中，數(shù)控機床編程與操作的有效訓練必須在真實的機床上進行。但隨著學生人數(shù)的不斷增加，問題逐漸突顯出來。首先，有限的機床數(shù)量難以保證每位學生有足夠的上機操作時間；并且，數(shù)控機床屬于高科技產(chǎn)品，品種多、價格高，數(shù)控機床的操作訓練如果完全依賴數(shù)控機床進行實作訓練，投入成本太高。其次，學生在真實機床上操作具有一定的危險性，訓練中的錯誤操作經(jīng)常會導致設備的損壞，甚至引發(fā)人身傷害事故?？傊?，傳統(tǒng)的機床操作訓練方法效率低、教師工作量大、實習訓練費用高，已經(jīng)不能適應當前發(fā)展的要求。探索一種新的數(shù)控加工技術(shù)教學模式來取代傳統(tǒng)的訓練方式，成為必然趨勢。筆者認為，數(shù)控加工仿真技術(shù)的出現(xiàn)，是解決這一問題的重要途徑。

二、什么是數(shù)控加工仿真技術(shù)

數(shù)控加工仿真技術(shù)，模擬實際機床加工環(huán)境及其工作狀態(tài)，是一個應用虛擬現(xiàn)實技術(shù)于數(shù)控加工操作技能培訓的仿真軟件。目前，國內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)了各種數(shù)控加工仿真教學系統(tǒng)，并且也運用于數(shù)控操作人才培訓的教學之中。利用計算機仿真培訓系統(tǒng)進行學習和培訓，不僅可以迅速提高被培訓人員的理論、操作水平，而且安全、可靠，培訓費用低。

數(shù)控仿真系統(tǒng)的核心是虛擬數(shù)控機床，而虛擬數(shù)控機床又是虛擬制造技術(shù)中的一個重要執(zhí)行單元。它不僅在數(shù)控加工過程中為產(chǎn)品設計提供了可制造性的分析，而且在數(shù)控系統(tǒng)的學習和培訓中，為被培訓人員提供了完善的學習方法和學習環(huán)境。數(shù)控仿真系統(tǒng)完全模擬真實零件的加工過程，可以檢驗各種數(shù)控指令是否正確，能提供與真實機床完全相同的操作面板，其調(diào)試、編輯、修改和跟蹤執(zhí)行等功能也一應俱全。

三、數(shù)控加工仿真軟件在教學中的應用

1．在數(shù)控編程教學中引入數(shù)控仿真軟件

數(shù)控編程是一門綜合性很強的課程，它不僅僅是數(shù)控指令代碼的編寫，更是數(shù)控加工工藝的編寫，需要考慮許多工藝問題。同時，數(shù)控編程又是一門抽象、枯燥的課程。特別是初學者，面對一串串的數(shù)控代碼程序，不能夠確定所編寫的程序是否正確，缺乏直觀性和吸引力。數(shù)控仿真軟件的引入，能夠使學生在學習編程的同時進行模擬加工，易于發(fā)現(xiàn)編程中的不足之處，使編程的教學變得直觀、具體，提高學生的學習興趣，教學效果也明顯得到提高。

2．在機床操作中使用數(shù)控仿真軟件

學生在操作數(shù)控機床之前，首先用數(shù)控仿真軟件練習，熟悉數(shù)控機床面板和操作方法。由于仿真軟件不存在安全問題，使得學生可以大膽地、獨立地進行練習，發(fā)現(xiàn)并改正操作中的錯誤。之后，操作數(shù)控機床時，可以將加工出錯率及事故發(fā)生率降低到最低程度。

數(shù)控仿真軟件的應用還可以緩解機床數(shù)量不足的問題。由于仿真軟件相對數(shù)控機床而言，其成本較低，可以較多地配置終端，在部分學生操作數(shù)控機床的同時，其余學生用仿真軟件練習，統(tǒng)籌安排操作機床的時間。另外，學生在使用仿真軟件之后，操作數(shù)控機床的熟練程度相對來講有所提高，加工零件的時間相對就會縮短。

數(shù)控仿真軟件的應用還可以降低訓練成本。操作數(shù)控機床的熟練程度是經(jīng)過多次練習才能提高的，直接使用數(shù)控機床進行練習需要投入大量的刀具、材料，訓練的成本較高。采用數(shù)控仿真軟件進行訓練，是一種虛擬的加工，刀具、材料可以任意設定。訓練時，學生仿真軟件等操作熟悉到一定程度再使用數(shù)控機床加工，可以使訓練成本大大降低。

數(shù)控仿真軟件的應用還可以拓寬同學們的視野，認識更多的數(shù)控系統(tǒng)與數(shù)控機床，提高學生的就業(yè)競爭力。當前的數(shù)控技術(shù)已經(jīng)很普及，數(shù)控系統(tǒng)也是百花齊放，有若干種數(shù)控系統(tǒng)，每種系統(tǒng)又會根據(jù)市場開發(fā)出一系列的產(chǎn)品，每個機床廠家又會有自己的機床面板，結(jié)合廠家的情況使用不同的數(shù)控系統(tǒng)。因此，學生到工作崗位上之后所遇到的機床類型也是不同的。在數(shù)控教學中，學校不可能擁有每一種數(shù)控系統(tǒng)、每個廠家的機床面板，而數(shù)控仿真軟件解決了這一問題?，F(xiàn)有的數(shù)控仿真軟件一般都有當前較為普及的數(shù)控系統(tǒng)和機床控制面板，學生在仿真軟件中可以學習到不同的數(shù)控系統(tǒng)和機床面板，認識不同的數(shù)控系統(tǒng)和機床的操作方法。

（作者單位：河南省開封市高級技工學校）