軟件仿真
——數(shù)控教學過程中的雙刃劍

蔣 霽

(泰州機電高等職業(yè)技術學校，江蘇泰州 225300)

據(jù)相關資料統(tǒng)計，現(xiàn)在中國在全球制造業(yè)所占的份額，早在2006年就已經占到8%，總量上超過日本，成為全球第二大制造大國。隨著中國世界工廠地位的進一步確定，對機械制造業(yè)專門化人才的需求與日俱增，而機械制造業(yè)的現(xiàn)代化可以說與勞動者的素質是休戚相關的。目前很多的職業(yè)院校都開設了數(shù)控類相關專業(yè)，從很大層面上來說這與市場需求的關系是非常大的。

在數(shù)控專業(yè)的教學過程中，數(shù)控編程和數(shù)控機床的操作可以說是一個核心內容，其教學質量的高低某種程度上可以直接決定數(shù)控專業(yè)學生的綜合能力的高低，更是衡量一個學校數(shù)控教學水平的重要標尺，也是學生能否順利就業(yè)、取得滿意收入的重要砝碼。通過在教學過程中對斯沃、斐克等系列仿真軟件的應用，個人認為數(shù)控軟件仿真手段是一把雙刃劍：用好了，可以做到教學相長，對提高整體教學水平相當有利；但如果用得不好，也會對后期教學，包括學生步入企業(yè)的工作，帶來一些不良影響。

當前在很多學校，為了提高教學質量紛紛投資建設了各種類型的數(shù)控仿真實驗室。究其原因有以下幾點有利之處：

1 降低教學成本對教學的不良影響

要辦好數(shù)控類相關專業(yè)，設備投資就是一個不可回避的問題。但數(shù)控機床往往價格比較昂貴，日常維護、維修費用高昂，且各個主流數(shù)控系統(tǒng)無論從編程，還是操作而言，都有著很大的差異性。要想學生在校期間所有主流系統(tǒng)都有所涉獵的話，學校的整體投入會相當大。采用數(shù)控仿真軟件、建設仿真實驗室的造價，要遠遠低于購買機床設備的造價。數(shù)控機床編程與操作教學的實訓不比其他專業(yè)，要滿足相關教學要求，動輒可能花費上百萬甚至更高。而采用仿真軟件，不僅可以做到一人一機，保證每個學生有充足的學習時間，而且可以節(jié)約大量的資金。

2 一定程度上可以解決理論教學與實踐相脫節(jié)的問題

專業(yè)課程的學習，很多時候是非?？菰锏?，尤其職業(yè)學校的學生基礎普遍較差，在數(shù)控編程課程教學過程中，如果一味采用傳統(tǒng)教學手段，效果是非常差的。比如數(shù)控機床對刀這一環(huán)節(jié)，到現(xiàn)場可能幾分鐘就能說明問題，但在課堂上老師費了很大功夫，學生可能還是似懂非懂。如果采用現(xiàn)場教學，一方面受機床數(shù)的限制，同時也受指導教師人數(shù)的限制。如果我們采用仿真軟件，不僅可以解決直觀性的問題，而且可以充分保證每個學生都有機會參與練習，這是在工廠現(xiàn)場很難做到的。

3 安全系數(shù)大大提高

數(shù)控機床的使用是存在一定的危險性的。在實踐教學階段，學生人數(shù)較多，學校機床臺數(shù)相對有限，所以往往一臺機床有幾個學生同時操作。如果學生對機床不熟悉、安全意識不強，很容易造成一些事故。如果學生在實訓之初，或者在理論課教學過程中，系統(tǒng)地經過相關機床操作的仿真練習，就可以把由于不熟悉機床而存在的安全隱患減少到最小程度。

4 技能考核的要求，技能大賽的催生

據(jù)了解，目前在不少省市的勞動部門組織的技能鑒定考核中，紛紛加強了對仿真軟件的應用要求，利用仿真軟件的試題及考核功能可以很方便地完成以往組織起來難度比較大的一些考核項目，甚至可以實現(xiàn)網絡化考核，有效解決了常規(guī)考核對考生編程能力考查不足，人工閱卷效率低，易出錯等一系列問題。

同時，各級各層次的技能大賽都在如火如荼地展開。技能大賽一方面鍛煉了師生的實踐動手能力，另一方面也是展示學校教育教學水平的重要窗口，同時也可以對廣大沒有參賽師生起到促進、鞭策的效果。所以各個學校對今年的大賽都非常之重視。各級大賽往往都是由理論考試、數(shù)控仿真和實踐操作三塊構成，數(shù)控仿真技能是考核中的重要一環(huán)。

綜上分析，我們可以看到運用仿真軟件起碼有以下優(yōu)勢：

1)教學模式革新。做到了以學生為主體，能夠充分發(fā)揮學生的主體作用。能夠據(jù)此科學安排教學內容，便于學生循序漸進地掌握知識。

2)教學內容多樣。可以進行不同系統(tǒng)、不同機床的理論及實踐教學。

3)教學過程安全。理論教學及實踐教學的安全系數(shù)提高，在教學過程中允許學生“出錯”。

4)評價體系完整。能充分考核學生的綜合能力。

但事物都是有其兩面性的，對于建立在計算機技術基礎之上的數(shù)控仿真技術，在長期的實踐教學活動中，筆者發(fā)現(xiàn)其缺點也是同樣不可忽視的，其中有些如果處理不當?shù)脑挘赡軙斐珊車乐氐暮蠊Ｕ缫话央p刃劍一樣，用得好可以克敵制勝；用得不好，自身反受其害。

在實踐教學過程中，我們發(fā)現(xiàn)問題主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

(1)手工編程能力的弱化

傳統(tǒng)的數(shù)控編程教學，是逐條指令地介紹，然后通過典型工件的例題分析工藝過程，通過數(shù)控代碼的方式寫出程序?？梢哉f學生不了解指令，不了解工藝過程，不僅僅是看不懂程序，自己編程更是天方夜譚。而很多時候，尤其在一些車間現(xiàn)場，還是需要學生有現(xiàn)場手工編程的能力的。當我們教會學生用CAD/CAM軟件之后，自動生成加工程序，再通過仿真軟件進行驗證，出錯的幾率就會大大降低。但學生實際上只是了解了結果，對過程所知非常有限。所以，在教學過程中，自動編程與手工編程應該做到有機結合，不能厚此薄彼。

(2)加工參數(shù)設置的隨意化

數(shù)控加工依然屬于金屬切削加工，必須嚴格遵守金屬切削加工原理，才能保證加工的合理性(即刀具、機床的損耗在合理范圍之內，保證加工成本)及產品的質量。在仿真軟件處理的過程中，對這一塊強調往往不夠，學生在實踐過程中隨意設置參數(shù)的現(xiàn)象比較普遍。比方說，同樣條件下，機床主軸轉速為100r/min與1000r/min，對刀具的損耗、機床的磨損以及最終產品的質量影響是不一樣的。但目前的仿真軟件，限于技術，很難細化到這一塊。

(3)安全意識單薄化

機床加工產品是具有一定的危險性的，如果學生直接上手接觸真實的機床，由于對機器不熟悉，一般情況下不會做出過于危險的動作。但正如俗話所說：“淹死的往往是會游泳的”、“一瓶不動半瓶搖”，當學生對仿真軟件比較熟悉的時候，操作機床往往會把操作軟件的一些不良習慣也帶過來，這時可能就會產生一些致命的問題。

比如說撞刀，在實踐生產中，是屬于比較嚴重的事故，輕則工件報廢，刀具損壞，嚴重的還會導致機床主軸等重要部件損壞。但如果學生只操作過仿真軟件，沒有經歷過真正的機床實踐，他是體會不到這些的。

(4)易產生驕傲自滿情緒

機械制造加工可以說是一個長時間經驗的積累，具有高級技術水平的技術工人在任何時候都是一筆寶貴的財富。傳統(tǒng)的師傅帶徒弟的實踐教學手段其周期是很長的，而在職業(yè)學校中運用了綜合教學手段(尤其是仿真教學手段)后，教學周期和效果固然是與之前不可同日而語，但學生的自身積累往往是不夠的。由于學生在現(xiàn)代教學手段的幫助下，對于各種加工方式都會有一定程度的接觸，所以往往到了實踐環(huán)節(jié)會滋生驕傲自滿的情緒，誤認為數(shù)控加工就這么一回事兒，不能夠懷有一顆虛心。這樣就會對學生進一步提高技術水平帶來不良影響。

綜上所述，我們可以看到，數(shù)控仿真技術作為機械制造類專業(yè)學生學習數(shù)控技術的良師益友，幫助無疑是巨大的。但正如前文所述，這是一把雙刃劍，用好了可以克敵制勝，使教師的教學、學生的學習事半功倍。如果一味地依賴于現(xiàn)代計算機技術的成果，忽視傳統(tǒng)教學模式的應用，同樣也會給我們的教育教學工作帶來非常不利的影響。

參考文獻：

[1]楊益波，任建華.中國的世界工廠地位不會改變[N].中國經濟時報，2009-06-10.

[2]方新.數(shù)控機床與編程[M]. 北京：高等教育出版社，2007.