仿真軟件在數控編程課程教學中的應用

唐友亮 劉萍　張金花　朱東峰

【摘 要】數控編程課程是一門理論性與實踐性非常強的課程，課程教學目的是培養(yǎng)學生能夠掌握一定的編程與操作的技能。在本課程的教學中，筆者將仿真軟件應用到數控編程的教學中。實踐表明這種教學方式，不僅可以使教師更方便、生動地完成教學任務，而且提高了學生的課堂學習興趣，鍛煉了學生的動手能力，達到了本課程預期的教學效果。

【關鍵詞】數控編程；仿真軟件；應用

數控編程是我院自動化（數控技術）專業(yè)的一門專業(yè)主干必修課程，它以培養(yǎng)學生熟練掌握數控機床的基本編程與操作加工技能為目標。傳統(tǒng)的教學方式一般是老師在上面講編程指令，學生在下面聽講和做筆記，往往一堂課下來，學生筆記做了不少，但腦子卻是一片空白，根本不清楚指令是如何控制機床加工的，教學效果也較差。隨著計算機的普及和數控仿真軟件的出現，數控編程課程教學方法也應隨之改變。

1 數控仿真軟件的特點

數控加工仿真軟件是基于虛擬現實的仿真軟件，源自美國的虛擬現實技術。數控仿真軟件有一個完整的集成化設計環(huán)境，具有直觀的圖形界面和較為齊全的數控系統(tǒng)，完善的虛擬機床操作功能，功能強大的切削加工仿真能力。目前，比較常見的數控加工仿真軟件有南京斯沃仿真軟件、VNUC數控仿真軟件、南京宇航仿真軟件、上海宇龍仿真系統(tǒng)等，它們均具有數控機床的常規(guī)功能，不僅有對計算機配置要求低、系統(tǒng)兼容性好和運行成本低的特點，而且還有可利用的網絡搭建的練習與考核平臺，方便學生的練習和教師對學生學習的考核。數控加工仿真軟件是一種專業(yè)的數控機床編程與操作的模擬應用軟件，在數控課程的教學和數控職業(yè)技能培訓與考核中具有很大的應用市場和發(fā)展前景。

2 仿真軟件在數控編程課程中的應用實例

下面筆者以具體的教學內容來說明仿真軟件在數控編程課程中的教學過程。在講解粗精加工循環(huán)指令G71＼G70（以FANUC0i-T為例）時，筆者設計了這樣一個教學任務，要求完成圖1所示零件的加工，其中毛坯為已經粗加工過的 50mm圓棒料，材料為45#鋼。

圖1 零件圖

對于該教學任務，課堂的教學過程是這樣設計的：任務布置——仿真演示該零件的加工過程——提出問題與指令講解——工藝分析與安排加工工藝——加工程序編制——啟動與操作仿真軟件——分步與整體演示加工程序——任務總結與鞏固練習。

（1）任務布置。通過多媒體課件布置圖1所示的加工任務，并作簡單的說明，讓學生知道本節(jié)課要解決的任務是什么。

（2）仿真演示該零件的加工過程。課前先完成該零件加工前的一切準備工作（零件的加工程序編制好、毛坯和刀具設置好、完成對刀操作等等），上課時利用仿真軟件直接演示該零件加工過程。讓學生對整個的過程有個初步的印象，并產生如何完成該任務的思考。

（3）提出問題。針對完成該任務需要的新知識，提出問題。該例中關鍵問題是如何解決大毛坯余量切削問題，接著引入講解粗精加工循環(huán)指令G71＼G70。

（4）工藝分析與安排加工工藝。工藝分析與安排加工工藝主要包含的內容有對零件加工要求的分析、加工工藝的安排、設備的選取、刀具及加工參數的確定等等。

（5）加工程序編制。按照安排好的工藝過程和確定的工藝參數，編制該零件的加工程序。

（6）啟動與操作仿真軟件。啟動仿真軟件，通過仿真軟件形象的演示數控機床的啟動、回零、程序輸入、對刀等操作，讓學生了解和掌握數控機床的基本操作技能。

（7）單步運行演示與程序連續(xù)運行演示。利用仿真軟件可以反復操作的優(yōu)點，單步運行演示、連續(xù)運行演示、軌跡查看、仿真結果分析等相結合的方法，讓學生加深零件切削過程和對G70/G71指令的理解，更好的掌握指令應用的場合。圖2為本例利用仿真軟件的模擬加工軌跡與仿真加工結果的截圖。

圖2 仿真結果圖

（8）任務總結與鞏固練習。最后對本次教學任務進行總結，布置相應的類似零件加工的鞏固練習題，并要求學生利用仿真軟件完成零件的仿真加工。

3 數控加工仿真軟件在數控教學中的應用效果

為了驗證數控仿真軟件在數控教學中應用的效果，筆者對我院11級數控技術專業(yè)兩個班級實施了兩種教學方法：數控（1）班采用傳統(tǒng)教學方法，數控（2）采用借助數控仿真軟件進行教學的方法。本節(jié)教學之后進行了課堂編程的測試和調研。測試結果表明（下轉第73頁）（上接第22頁）采用了數控仿真軟件教學班級（即數控（2）班）的學生編程的正確率達92%，而采用傳統(tǒng)教學方式的班級的學生編程的正確率只有68%。參與調研的學生反映在教學中采用仿真軟件的教學方式生動直觀，能夠充分調動他們學習的興趣和積極性，便于他們理解和掌握所學指令的含義。

4 結束語

綜上所述，將數控仿真軟件應用到數控編程課程的教學中，不僅使教學過程更加直觀、形象，極大地提高了學生的學習興趣，使學生感覺數控編程和機床操作易懂、易學和實用，而且采用數控仿真軟件教學也為學生提供了一個方便的學習與實踐操作平臺，增加了學生的平時學習操作機床的機會，對培養(yǎng)學生的數控機床編程與操作技能具有較好的效果。

【參考文獻】

[1]李小靜.數控加工仿真軟件在項目教學中的應用[J].唐山學院學報，2009（6）：97-100.

[2]李琪，楊欣.仿真軟件在模擬電子技術課程項目教學中的應用[J].赤峰學院學報，2013（8）：35-37.

[3]唐友亮.“理實練一體化”方法在數控技術課程教學中的探索與實踐[J].高教論壇，2011（1）：108-109.

[4]王丹，陳存銀.數控仿真軟件在數控編程與加工項目化教學中的應用[J].制造業(yè)信息化，2014（2）：142-143.

[責任編輯：薛俊歌]