宇龙数控加工仿真软件 数控加工仿真系统在数控教学和鉴定中的应用研究

　　摘 要： 计算机技术不断发展，数控加工仿真系统越来越完善，在教学中起到了非常大的作用。数控加工仿真系统安全、经济实用。教师在繁重的教学活动中得到了释放，能够集中精力帮助学生分析、解决实际问题，保证了教学质量，使教学效果得到了显著增强，并提高了鉴定考试的通过率。
　　关键词： 职业技术学校 数控加工应用技术专业 数控加工仿真系统 应用研究
　　全球知识经济的发展，使机械工程成为一个跨越机械、电子、计算机、信息、控制、管理和经济等多学科的综合技术应用学科，数控加工应用技术专业应运而生，这对传统意义上的机械加工专业教育提出了新的更高的要求。
　　一
　　常规的原理课程的讲解一般分两部分，一部分在教室讲解原理，另一部分在实验室讲解实际操作，这样必然增加了课时，也使教学内容不连续。
　　计算机辅助控制系统是以计算机为媒体开发的，通用性较强，在屏幕上能够显示和机床操作面板一模一样的界面；以动态的模拟显示代替机床实际运行并且还能够提示操作信息，如编程错误信息和操作失误机床碰撞报警信息等，使数控机床的编程操作易于课堂化教学，从而既减少了机床设备和实习的损耗，又大大提高了教学效率。
　　数控加工仿真系统功能较为完善，其中语法诊断和模拟示教功能可以使学生进行人机交互式学习，即由学生输入NC程序，在模拟运行过程中，系统能及时提供错误信息，刀具相对移动轨迹，以及最终加工的立体效果，学生经过简单判断就能很容易地发现和修改NC程序的错误，从而大大减轻了教师批改学生NC程序作业时的负担，使教师能够集中精力帮助学生解决实际问题，保证了教学质量，使教学效果得到了显著增强。
　　数控加工仿真系统是结合机床厂家实际加工制造经验与高校（含职业技术学院、中等专业学校、技工学校和职业学校）教学训练一体所开发的一种机床控制虚拟仿真系统软件，可以满足大批量学生的教学需求。数控加工设备价格昂贵、占地面积大，而数控仿真系统软件可以在微机平台上运行，解决了培训时学员多机床设备少的问题，并为学校节省了大量设备购置经费。它可以对数控装置进行仿真操作，实践课程教学的目的主要是对原理的验证。学生可利用此软件进行仿真操作，同样会收到真实设备的教学效果。
　　此系统还可以依据不同的客户要求进行设计，尤其适于初学者的入门过程。通过该软件可以使学生达到实物操作训练的目的，并且安全可靠。通过动态的仿真操作，教学过程易教易学，教学效果显著增强。
　　其优点在于：（1）系统完全模拟真实CNC机床的控制面板和屏幕显现，可轻松操作。（2）在虚拟环境下对NC代码的切削状态进行检验，操作安全。（3）用户可看到真实的三维加工仿真过程，仔细检查加工后的工件，可以更迅速地掌握CNC机床的操作过程，过程逼真。（4）采用虚拟机床替代真实机床进行培训，在降低费用的同时获得更佳的培训效果，使用更经济。
　　数控加工仿真系统具有FANUC、SIEMENS等众多数控系统功能，学生通过在PC机上操作该软件，能在很短时间内掌握数控车、数控铣及加工中心的操作，可手动或CAD/CAM编程和加工。教师通过网络教学，监看窗口滚动控制，可随时获得学生信息。其具有多媒体教学的特点。
　　二
　　如何运用这套软件进行教学呢？我们在教学中主要从以下几个方面进行探索与实践。
　　1.灵活应用教学方法，变学生被动学习为主动学习。
　　现在，由于大部分学习基础好的学生选择上大学，职业技术学校教学很困难，传统的教学方式已很难使学生接受，因此，利用先进的教学方法、教学手段提高学生的学习兴趣显得尤为重要。数控专业教师应有较高的教学水平和教学能力，有较强的数控职业能力即数控编程能力、工艺处理能力、实际动手能力、自动编程能力，能较为娴熟地运用行动导向的教学方法，在课堂教学真正体现以学生为主体，突出显示学生动手动脑的活动，变学生被动学习为主动学习。在教学过程中，教师起引导作用，即对学生活动中遇到困难或无法下手的问题进行引导、讲解。在课堂教学中每节课的知识点尽可能集中，深入浅出，便于学生掌握编程方法与技巧。
　　2.恰当运用数控加工仿真系统，充分发挥其在课堂教学中的作用。
　　数控加工仿真系统主要应用于数控编程与操作这一理论教学课程，还可作为数控操作技能训练的辅助工具。教师应十分重视数控加工仿真系统在教学中的应用方法，摆正数控加工仿真系统在教学中的位置，既不能完全依赖数控加工仿真系统放弃教师在教学中的引导作用，又不能在教学中教师唱独角戏采用常规的教学模式而忽视数控加工仿真系统的应用，应该科学地、充分地发挥数控加工仿真系统在教学中的作用。
　　3.科学安排教学内容，循序渐进掌握数控编程与操作技巧。
　　在教学过程中教学内容的安排分为三个模块。其一为基础模块，主要讲解与训练最常用的FANUC数控系统中的数控车床、数控铣床、数控加工中心的编程方法、操作及应用，这一模块是教学重点，必须使学生熟练掌握，灵活应用；其二为提高模块，主要讲解与训练SIEMENS数控系统的三种机床的编程与操作，帮助学生进一步增强不同在数控系统下对不同数控机床的编程方法的理解与应用能力；模块三为拓展模块，主要讲解国产数控数控系统中的华中数控系统和广州数控系统中的数控车床的编程与操作方法，扩大学生的知识面，提高学生对不同操作系统、不同操作面板的编程与操作能力。这三个模块的教学可根据学生不同层次进行安排，中专中技层次难度较低，高技大专层次难度稍大，三个模块课时较多。这样，学生在从业时能够信心十足地面对所操作的数控机床，较快适应所从事的工作。
　　4.正确进行教学评价，增强学生的学习意识和自觉性。
　　教学时所进行的教学评价包括学生的自我评价、学生相互之间的评价和教师评价。上机应用数控加工仿真系统进行数控编程与操作练习时以教师评价为主，对每次的练习成绩及时登记。评价方法包括口头评价和试题测评，而试题测评方法包括课题测评及期末测评。教师对学生进行口头评价时应注意方式和语言的选择，对做得不好的学生不采用直接批评的方法，只是指出该学生哪些地方做得好，哪些不太好，应如何改进。课堂测试应有较强的目的性，不是难为学生，而是通过对学生进行测试，增强学生的学习意识，提高学习热情，增强学习的自觉性和自信心，因此，测试题应与课堂教学、上机应用数控加工仿真系统的练习要求相适应。考前的复习应有较强的目的性，不应超出范围，课程的总评成绩不过分注重一次期末考试结果，而是更多地、客观地关注学生在整个学习过程中的学习效果。教师有明确的教学目的，逐个系统、逐种机床进行讲解及安排练习，因人施教，因材施教，恰到好处。
　　数控操作工按国家职业技能鉴定标准分成两大内容：理论考核和技能考核。其中技能考核分成五个模块：数控机床操作（利用手工编程加工实际零件）、工艺编制、CAD计算机绘图、数控机床现场排故分析与讲解、CAM自动编程模块。数控机床三、四级操作工技能考核仅考核其中第一模块，即手工编程加工零件的数控机床操作模块。如果按常规考核将技能操作考核模块全部安排在数控机床上进行，一般需占用数控机床4—6小时。我们采用数控加工仿真系统软件辅试，考生拿到所考核的零件图纸后，先在数控加工仿真系统的数控车（或铣）床上手工编程，检验合格后将程序通过数据传输送入数控机床进行加工，这样减少了在机床上手工编程、输入程序、校验程序、仿真加工的时间，占用数控机床仅约2小时，使占机时间至少缩短50%，鉴定效率大为提高，同时也大大提高了鉴定时的安全性。为了减少刀具和材料的消耗、进一步缩短上数控机床操作时间，也可将操作题目分成两个零件，将难度大的零件用手工编程在数控加工仿真系统上模拟加工，而将难度较小、用材较少的零件模拟仿真后再在数控机床上加工。
　　对数控加工仿真软件在教学和鉴定中的应用研究尚处于研究探索阶段，只要积极思考其在应用中产生的问题，主动采取应对措施，正确发挥其在教学和鉴定中的作用，就一定能收到事半功倍的效果。
　　参考文献：
　　［1］杰必克.数控车说明书.
　　［2］宇龙.数控仿真系统说明书.