數(shù)控仿真軟件在教學(xué)中的應(yīng)用研究

丁杰+劉踐豐

（北京石油化工學(xué)院，北京 102617）

摘要：本文通過(guò)對(duì)數(shù)控仿真軟件在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程的應(yīng)用，分析了仿真軟件對(duì)教學(xué)的影響。數(shù)控仿真軟件能夠突破傳統(tǒng)的教學(xué)方法，對(duì)提高教學(xué)效果有著深遠(yuǎn)意義。在數(shù)控教學(xué)的過(guò)程中采用模擬仿真軟件能有效的解決教育資源稀缺、資金不足、學(xué)生鍛煉機(jī)會(huì)少等突出問(wèn)題，是理論與實(shí)踐相結(jié)合的有效方式，這有利于引導(dǎo)學(xué)生更加容易理解理論知識(shí)，幫助學(xué)生有效掌握數(shù)控知識(shí)。但是，仿真軟件也有其局限性，它不能完全取代實(shí)際加工。只有合理利用仿真軟件，在實(shí)踐教學(xué)中有機(jī)結(jié)合，才能有效地發(fā)揮其作用，并收到理想的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：數(shù)控；仿真；教學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）13-0264-02

在數(shù)控實(shí)習(xí)教學(xué)中適當(dāng)應(yīng)用軟件仿真，合理地選用數(shù)控仿真軟件，有利于提高數(shù)控教學(xué)效果。在實(shí)踐中掌握仿真軟件所適用于的對(duì)象和范圍，可以有效地幫助教師組織教學(xué)內(nèi)容，改善教學(xué)效果，減少機(jī)床負(fù)擔(dān)。通過(guò)多年的教學(xué)積累，數(shù)控仿真軟件可以在教學(xué)實(shí)踐中起到輔助的作用，既能緩解教學(xué)實(shí)踐資金短缺的矛盾，又可以使理論與實(shí)踐完美結(jié)合，激發(fā)學(xué)生主觀(guān)能動(dòng)性，增加學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，提高熟練程度。數(shù)控仿真軟件的應(yīng)用對(duì)教學(xué)方式來(lái)說(shuō)是一種改革，它降低了教學(xué)成本，改變了傳統(tǒng)的教學(xué)方式，使抽象問(wèn)題更加形象化。

數(shù)控仿真軟件的應(yīng)用推動(dòng)了傳統(tǒng)教學(xué)模式的發(fā)展，使原來(lái)以課題理論教學(xué)為主的模式得到改變，原來(lái)涉及機(jī)床實(shí)際操作時(shí)，學(xué)生只能靠空間想象，教師講解也多是紙上談兵，所以學(xué)生很難理解數(shù)控知識(shí)，教學(xué)效果不甚理想。此外，由于實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地環(huán)境差、學(xué)生數(shù)量多、數(shù)控機(jī)床的數(shù)量有限，很難保證學(xué)生實(shí)際操作的獨(dú)立練習(xí)時(shí)間，并且學(xué)生作為初學(xué)者，很容易因?yàn)椴僮鞑划?dāng)導(dǎo)致設(shè)備損壞，在真實(shí)機(jī)床上的操作存在一定的危險(xiǎn)性，甚至造成人身傷害等重大事故。

一、數(shù)控仿真軟件應(yīng)用于教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)

1.解決設(shè)備不足問(wèn)題，節(jié)約成本、降低損耗。由于數(shù)控機(jī)床價(jià)格比較貴，類(lèi)型繁多，如果學(xué)生的實(shí)踐操作完全依賴(lài)于機(jī)床上的實(shí)際練習(xí)，那么就需要投入大量的資金，并且練習(xí)消耗的零件成本也很大。而采用數(shù)控仿真軟件后，可以將大部分練習(xí)過(guò)程固定在機(jī)房完成，這樣學(xué)生既增加了練習(xí)時(shí)間，能夠提高數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程的熟練程度，又能降低成本投入，甚至原材的使用率幾乎為零，不會(huì)造成廢品和次品，這樣就減少了零件材料和能源的損耗，降低了教學(xué)成本。另外，軟件安裝容易，操作簡(jiǎn)單，所占空間只是機(jī)房，占地面積小，維護(hù)費(fèi)用較低。如此既解決了學(xué)生多、數(shù)控設(shè)備少、學(xué)生工位不夠的矛盾，又能夠達(dá)到事半功倍的效果。

2.安全性高，易于學(xué)習(xí)。采用數(shù)控仿真軟件后，所有的實(shí)操練習(xí)都可以在虛擬的環(huán)境中完成，沒(méi)有安全隱患，也不會(huì)因?yàn)閷W(xué)生的誤操作對(duì)機(jī)床造成損壞和人身危險(xiǎn)，并且仿真系統(tǒng)有程序自檢功能，可以對(duì)學(xué)生編寫(xiě)的程序首先進(jìn)行糾錯(cuò)，這有利于學(xué)生掌握知識(shí)，也可以降低老師的工作強(qiáng)度。學(xué)生作為初學(xué)者，對(duì)機(jī)床并不能熟練掌握，如果直接在數(shù)控機(jī)床上操作，很可能會(huì)出現(xiàn)撞壞車(chē)刀、損壞工件的情況，這對(duì)機(jī)床損耗和材料都造成了浪費(fèi)。

3.提高直觀(guān)性，增強(qiáng)教學(xué)效果、方便教師授課?？梢詰?yīng)用數(shù)控仿真軟件的網(wǎng)絡(luò)功能，提供交互空間，構(gòu)建師生交流的平臺(tái)，使教師能夠在每個(gè)學(xué)生的屏幕上進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容演示，方便互動(dòng)教學(xué)，同時(shí)教師也可以對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤指導(dǎo)。學(xué)生通過(guò)仿真軟件對(duì)其所編寫(xiě)的程序進(jìn)行加工驗(yàn)證，能夠更好的理解數(shù)控技術(shù)，并提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和編程能力。數(shù)控仿真軟件是一種既經(jīng)濟(jì)實(shí)用、功能多樣、可模擬多種數(shù)控機(jī)床和不同的數(shù)控系統(tǒng)，又安全可靠的教學(xué)輔助工具。

4.便于驗(yàn)證程序編制的正確性，減少實(shí)際操作出錯(cuò)的機(jī)會(huì)。

通過(guò)數(shù)控仿真系統(tǒng)，學(xué)生在數(shù)控機(jī)床實(shí)際操作之前，可以先將程序?qū)敕抡孳浖M(jìn)行檢測(cè)，仿真軟件會(huì)模擬程序的實(shí)際加工過(guò)程，學(xué)生可以放大觀(guān)察零件，通過(guò)走刀路徑分析程序是否存在問(wèn)題。仿真結(jié)束后，再將程序通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)導(dǎo)入機(jī)床中，既可以節(jié)省時(shí)間，又可以提高學(xué)生實(shí)際操作中的安全性。可以說(shuō)，仿真系統(tǒng)的操作面板、零件加工的走刀過(guò)程與實(shí)際加工基本完全一樣。學(xué)生可從多個(gè)角度觀(guān)察到數(shù)控機(jī)床里面的加工過(guò)程，使得零件如何從毛坯加工到成品的過(guò)程更加直觀(guān)形象，學(xué)生能夠更好的理解數(shù)控機(jī)床加工，操作者也可先直觀(guān)地看到自己的加工工藝和加工方法是否存在問(wèn)題，再在數(shù)控機(jī)床上加工，如此能大大降低出錯(cuò)機(jī)率。

二、數(shù)控仿真軟件在教學(xué)中存在的問(wèn)題及解決辦法

1.忽視實(shí)訓(xùn)操作，只注重仿真。數(shù)控仿真融入到教學(xué)實(shí)踐中，改變了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，更加有利于學(xué)生和老師之間的互動(dòng)交流，有利于學(xué)生對(duì)數(shù)控加工過(guò)程的掌握。但是仿真軟件還是具有一定的局限性，它不可能把各種可能性都完全設(shè)想到，和實(shí)際加工的過(guò)程還是有些區(qū)別，不能完全替代學(xué)生實(shí)際操作感受和經(jīng)驗(yàn)積累。如果全部依賴(lài)數(shù)控仿真軟件來(lái)完成編程訓(xùn)練，學(xué)生只會(huì)紙上談兵，并未掌握實(shí)際操作和編程技能，也達(dá)不到預(yù)期的學(xué)習(xí)效果，還是應(yīng)該采取一些切實(shí)可行的方法。數(shù)控加工仿真軟件并非真實(shí)加工過(guò)程，它不能也不可能完全代替實(shí)際的訓(xùn)練教學(xué)，尤其是技能訓(xùn)練。學(xué)生往往容易忽視數(shù)控刀具的選用、零件的裝夾方法、切削用量的選擇，而這些重要的注意事項(xiàng)在實(shí)際操作中常常影響實(shí)際零件的加工質(zhì)量，產(chǎn)生撞刀、降低生產(chǎn)效率等問(wèn)題，由于是虛擬的操作，學(xué)生就會(huì)忽略這些因素，而在實(shí)際操作中造成損失和傷害。

2.過(guò)分依賴(lài)編程軟件，手工編程能力差。數(shù)控機(jī)床教學(xué)的重點(diǎn)也是難點(diǎn)是零件編程，如果程序無(wú)法編寫(xiě)，更談不上操作。傳統(tǒng)的教學(xué)方法是教師不斷通過(guò)典型零件作為例題，分析加工工藝，老師講解各種代碼的含義，同學(xué)通過(guò)自己的理解，用代碼編寫(xiě)出零件的加工程序。而現(xiàn)在是老師教會(huì)學(xué)生如何使用仿真軟件，然后自動(dòng)生成加工程序，學(xué)生掌握的只是代碼的生成過(guò)程，對(duì)代碼的含義并不能夠理解，通過(guò)數(shù)控仿真模擬，程序基本上都是正確的，學(xué)生也不用費(fèi)心費(fèi)力的去自己編寫(xiě)。而采用手工編程就連最簡(jiǎn)單的零件代碼也要學(xué)習(xí)很長(zhǎng)時(shí)間，而且在生產(chǎn)企業(yè)中，有些企業(yè)根本沒(méi)有編程仿真軟件，過(guò)分依賴(lài)自動(dòng)編程會(huì)造成在企業(yè)的工作難以運(yùn)行。所以，全面掌握數(shù)控仿真軟件需要有機(jī)結(jié)合自動(dòng)編程和手工編程的靈活應(yīng)用，也需要長(zhǎng)期訓(xùn)練和積累經(jīng)驗(yàn)。

三、結(jié)語(yǔ)

數(shù)控仿真軟件的使用可以熟悉機(jī)床加工的各種方法，使學(xué)生掌握數(shù)控理論的同時(shí)提升學(xué)習(xí)興趣，使得課堂教學(xué)變得更加生動(dòng)，教學(xué)效果明顯，減輕了教師的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了工件材料消耗，節(jié)約了實(shí)踐環(huán)節(jié)的培訓(xùn)成本，提高了學(xué)生的機(jī)床操作能力。數(shù)控仿真軟件將數(shù)控編程和實(shí)踐操作有機(jī)結(jié)合在一起，通過(guò)做中學(xué)、學(xué)中做，使學(xué)生把學(xué)到的知識(shí)靈活地應(yīng)用到真正的實(shí)踐中去，降低了學(xué)校因?yàn)橘Y源短缺而產(chǎn)生的影響，提升了數(shù)控人才培訓(xùn)效率。數(shù)控仿真軟件存在優(yōu)點(diǎn)也有缺點(diǎn)，教師應(yīng)靈活掌握運(yùn)用，在模擬仿真過(guò)程中，可以設(shè)計(jì)出實(shí)際工作中可能發(fā)生的多種變化，使其更好地發(fā)揮在實(shí)踐教學(xué)中，例如正確處理事故、故障、生產(chǎn)中出現(xiàn)的突發(fā)情況等，來(lái)提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的實(shí)踐能力，全面訓(xùn)練學(xué)生的崗位技能。但是兩者之間還是存在一定的差距，不能相互替代，這就需要積極思考應(yīng)用中可能存在的問(wèn)題，將數(shù)控仿真軟件與學(xué)生的實(shí)踐訓(xùn)練有機(jī)結(jié)合，采取積極主動(dòng)的應(yīng)對(duì)措施，就一定能收到理想的教學(xué)效果。

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教改項(xiàng)目：北京石油化工學(xué)院一般教改項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：YB20161102

作者簡(jiǎn)介：丁杰（1979-），女，遼寧沈陽(yáng)人，研究生，碩士，實(shí)驗(yàn)師/工程師，就職于北京石油化工學(xué)院工程師學(xué)院，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)與制造。