數控仿真軟件在教學中的若干問題論文

　　摘要：近年來，我國高職院的數控技術專業多采用數控機床仿真軟件進行專業教學，隨著仿真軟件的功能不斷完善，其使用量也在逐漸增加，而在教學過程中的大量使用數控仿真軟件又會產生新的問題。文章就此對數控機床仿真軟件在教學過程中的優缺點進行分析并在此基礎上提出了改進意見以提高仿真教學的效果。

　　關鍵詞：高職教育;數控仿真;教學效果

　　中圖分類號：TN958 文獻標識碼：A

　　文章編號：1674-1145 (2009) 03-0160-02

　　由于社會對數控技術類人才的大量需求，在我國的高職院校數控技術專業學習的學生人數也不斷增加，由于學校實際的機床數量有限，難以達到滿意的教學效果，也使得學生難以滿足企業對加工、編程維修一體化復合型人才的需求。為了克服硬件的不足多數高職學校在數控技術專業教學過程中便大量采用數控仿真軟件教學，數控機床仿真軟件可以讓人在沒有任何數控機床操作經驗下，完成模擬機床加工，具有形象的三維視角，使初學者易熟悉機床的面板，并進行零件的仿真加工。這樣的教學方式雖然起到一定的成效但也存在不足。

　　一、數控仿真教學的優點

　　(一)形象易懂是理論到實際操作的良好過渡

　　對于數控專業而言從理論學習到數控機床實際操是一個很大的過渡，學生往往要將課堂上講的工藝分析、對刀、編程、加工操作等用到實際，而面對機床已不熟悉和緊張以致產生撞刀等誤操作，不僅降低數控機床的精度而且存在一定程度的安全隱患。數控機床仿真軟件是將操作過程通過圖形模擬出來，學生可以通過多仿真機床的操作在無任何危險的情況下，來熟悉機房;面板，理解加工過程為后面要進行的實操做好鋪墊工作。

　　(二)操作方便，數控系統類型多樣

　　操作數控仿真軟件只須學生運用鼠標和鍵盤按照實際機床操作的過程來點擊窗口按鍵完成操，可以進行工件的裝夾，刀具的更換，并能運用CAM軟件導入程序，配以冷卻液進行動態模擬仿真加工等。操作方便不存在任和材料設備損耗。并且由于仿真軟件內有市場上常用的各類數控機床的系統如西門子、法那科、華中數控等，在硬件系統有限的情況下可以接觸到更多機床系統，并通過對不同系統類型的學習進行對比、總結，為將來走向工作崗位做好從分的準備。

　　1.價格低廉降低教學成本。高職院校數控專業教學的一個關鍵問題便是機床設備，即有無足夠的數控機床用于教學。如果種類和數量達不到要求無法進行實踐性教學便很難培養出動手能力強，實操水平過硬的高技能型數控人才。十幾位同學共用一臺車床，無法教學，而兩三人一臺，則需要十臺以上的數控車床，再加上數控銑床及數控加工中心的配備則需要大量資金。而且即使購買機床還存在更新的問題。如果采用數控機床仿真軟件教學，則只需配備足夠的計算機，以及支付一定的軟件使用費，便可開展教學，這則在很大程度上降低辦學成本。

　　2.學習時間靈活，教師工作量減輕。將數控仿真引入教學，學生便有了更多的練習時間，既可以在學校機房練習，也可以在自己的電腦上裝載數控機床仿真軟件練習，并將自己遇到的問題先進行獨立思考，或與同學商討，最后再帶到課堂向老師請教，使學習不僅僅只局限在課堂之內。如果按照傳統的機床教學模式，教師要帶上幾十個學生進行現場教學，由于場地限制，往往老師在機床前面進行操作演示并使勁的講，而站在后面的學生卻只能費勁地聽，有時由于人數多還看不清楚，很影響教學效果，如果幾人一組則老師也要重復多遍，運用仿真教學則可以在機房教學，人數多，工作量減輕。

　　二、仿真軟件教學存在的問題

　　(一)安全問題

　　企業制造車間是事故高發地帶，往往由于一時的疏忽或誤操作便會造成人員和設備事故，而培養技能型人才的學校為了避免以后事故的發生，應在教學過程中培養學生的安全意識和規范操作很是重要的。而如何規范操作在理論教學中不能引起學生的足夠重視，而在后續進行的數控仿真教學中也是無法體現，因而便造成實際操作中的安全隱患。如數控車床仿真教學時裝夾工件只須設置參數，實際裝工件是則要手動操作，用三角卡盤夾緊工件后要將卡盤扳手去掉后再轉主軸，還有換刀位置是否安全也沒有概念，往往換刀時使刀具打到工件上等等，而仿真用慣了便沒這種意識。

　　(二)操作問題

　　熟練的仿真軟件操作并不代表熟練的實際機床操作，仿真軟件只是一個過渡工具，現場實操和仿真是兩種不同的狀態，前者需要有熟練的操作技能并且在操作時集中注意力以應對突然出現的問題，而后者則完全是在放松情況下完成。由于進行長時間的仿真練習便使學生自認為對機床操作也是如此熟練，而正是這種不謹慎的心理作用產生問題。如用GOO快速移動刀架還沒來得及反應時已撞刀，或是運行加工程序有錯誤時，找不到復位(或急停)按鍵。還有當程序自動運行時不是集中注意觀察走刀路先有無問題，而是在四處張望，出現問題手忙腳亂不知所措。

　　(三)程序問題

　　1.仿真機床雖然有加工過程的動態模擬，但并不能讓學生對切削三要素：切削速度、背吃刀量、進給量有一直觀的感覺，這則會影響學生在實際操作時不能很好的將理論知識與實際生產緊密聯系選擇合適切削用量進行數控加工程序的編制，經常是在出現撞刀、蹦刃等情況下才明白。

　　2.學生在編制加工程序時會遇到一些問題，如一些程序在數控仿真機床上可以用，在同類型真實數控機床上卻不能用，當加工中出現報警，對于問題出在哪里趕到茫然。如在法那科車床進行進行加工時出現報警“下一指令未指定C01”，經檢查程序中有C01，而且仿真可以做，到了實際機床上則是程序中倒角太小，實際無法加工。

　　3.還有一個嚴重問題，便是數控仿真軟件會出錯，誤導學生，使學生對與原本沒有很好理解的指令錯誤理解。在實際加工中出現報警而無法解決。如仿真時利用西門子數控系統車削循環指令LCYC95加工時沒有考慮增減特性也可以進行加工，而到機床上導致無法加工。

　　(1)對刀具的認識問題。由于數控仿真系統的刀庫中刀具多，很多學生在選用時只看外形，而不弄清楚每把刀具的作用，到了實際中還照樣。例如仿真中精車刀和螺紋車刀都是尖的，就有同學來用螺紋車刀進行外圓切削。數控仿真中的刀具一直都無變化，工件的表面也沒法檢查。因而也無法很好認識到實際加工存在的刀具磨損，以及工件表面粗糙度的影響，進而影響零件加工時的工藝分析。

　　(2)機床保養、維護的意識淡漠。由于仿真系統不存在維護和保養，即使出現問題重啟系統便可解決。因此學生對數控機床維護和保養觀念淡漠，實訓時老師雖再三強調也很難達到要求。例如油位不夠產生的報警學生不知如何解除。還有學生在機床操作時隨意按鍵就像做仿真練習一樣，而忘記數控機床是生產型設備并不是玩具，是有壽命的。特別相回零觸點是有限次的，而不是像仿真軟件那樣無限使用。

　　三、改進措施

　　社會上需要的數控技術人才既要有扎實的理論基礎又要有過硬的操作水平，即對機床操作熟練又能進行工藝分析編制加工程序，還要有一定的磨刀水平。但由于在教學過程中大量使用仿真軟件教學并不能培養出優秀的人才，所以應當利用其優點，改進不足：

　　1.仿真軟件使用要適度，目標定在熟悉面板操作等加工過程，并且在仿真教學過程中穿插現場教學。

　　2.教師應首先明確仿真軟件與實際機床的區別，并引導學生進行相互比較，認識到仿真軟件的不足，而不是完全依賴仿真軟件。

　　3.重視安全教育，規范化操作，讓學生養成良好的機床保養與維護知識。

　　4.在有限條件下盡可能多進行從圖紙的工藝性分析到編程加工的實操練習。

　　5.專項進行刀具知識的系統學習，讓學生正確理解刀具參數含義，進行正確選有用，并能磨刀。

　　四、結語

　　數控仿真軟件在數控技術專業教學中的作用不可低估，但也必須清楚的認識到應用時雖之而來的問題，改進其不足才能更好的利用。筆者依據本校數控技術專業的教學經驗進行總結，提出改進措施，并在指導后續的實踐教學過程中效果明顯。

　　參考文獻

　　[1]劉繼平.高職院校數控技術實訓基地建設現狀調查及發展對策[J]湖南工業職業技術學院學報，2008，(4).

　　[2]劉雄偉.數控機床操作與編程培訓教程[M].機械工業出版社，2005.

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