浅谈数控仿真软件在中职数控教学中的应用
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作者: 缑建文 岳巍
摘 要 数控加工技术是一种先进的制造技术，要掌握好这种技术，数控教学必须同数控实训相结合，本文探讨了通过在实际的教学过程中，应用数控加工模拟仿真软件，激发学生学习数控的积极性，来提高教学效果和实训效果，解决了实训中存在的一些问题。
关键词 数控加工模拟仿真 数控加工技术 中职
中图分类号：G718.3 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2013）12-0018-02
数控专业学生面临理论联系实际的问题，如果学生能掌握数控仿真模拟软件的使用方法，就可以独立练习编程、操作机床进行切削。通过对南京斯沃数控仿真软件在教学中的长期应用，我发现传统的机床操作培训方法效率低、教师工作量大、费用高，在此给老师和学生推荐一款更适合教学的数控仿真软件，为数控专业的学生操作初期进行仿真练习提供方便。
一、数控加工仿真系统
随着虚拟现实技术及计算机技术的发展，利用计算机仿真培训系统进行学习和培训，不仅可以迅速提高被培训人员的理论、操作水平，而且非常安全，可靠性好，培训费用低。目前在国内已经出现了各种数控加工仿真教学系统，如上海宇龙、北京斐克、南京宇航、广州超软、南京斯沃等不同的数控加工仿真软件。上述这些教学系统既能单机系统独立运行，又能实现在线运行。其培训设施只需一台计算机，数控机床模拟操作在显示屏显示的仿真面板上进行，而零件切削过程由机床模拟通过三维动画演示。实践证明采取这种方法能进一步提高操作者的实际操作技能。
二、数控加工仿真系统构建
虚拟数控初床一般是通过以下的构建平台来实现上述功能：
1.NC解释平台。NC解释平台包括NC解释器和NC验证器。任务分配数据库从任务调度中接受数控代码并将其翻译为虚拟机床的部件、刀具等运动的信息，并将其通过计算模块来模拟机床的响应，NC解释器能够被自由地配置，从而能够模拟任何一种数控机床的CNC控制器。
2.NC验证器。能够验证NC代码的语法是否正确。
3.刀具库。刀具库应包括一台数控机床所需要的所有刀具，并能自由配置刀具库中的刀具号，从而能模拟多种数控机床的换刀形式及切削加工的要求。
4.仿真平台。仿真平台包括刀具轨迹仿真、切削力仿真、加工精度仿真、三维动画仿真、加工工时统计分析。仿真平台是虚拟数控机床的核心技术，操作者可以在虚拟的环境中进行机床运动和切削过程等的仿真，从中获得相关的加工数据。如进给轴的位移、换刀状态、主轴转速、进给量、切削时间，通过加工过程的仿真，了解机床的操作，验证NC代码的正确性。
5.计算平台。计算平台用来完成虚拟数控机床中各种计算，如根据NC代码计算力旺琴件新的几何形状，根据刀具的材料、运行时间、琴件的材料性质和网滑介质的性质计算刀具补偿。这些计算结果是虚拟数控机床在应用于虚拟制造过程中加工方案评价以及可制造性分析所必须的。
6.操作运行平台和监控平台。在虚拟环境中完全实现真实机床上的监控硬件和软件控制简易机床来增加虚拟数控机床的真实感，并且可以进行典型零件的实验加工，让初学者有种身临其境的感觉。尤其是为初学数控编程者实际调试加工，节约了大量的材料和能源。
三、数控仿真系统功能及在教学中的应用
1.界面友好、新颖，画面视觉上呈淡蓝色，三维立体感较强，CRT显示面板、操控功能面板可随鼠标做拖动，随时进行隐藏、显示移动，机床操作界面也可实现全屏幕及缩放。值得一提的是系统上集成了各种数控机床制造厂商的操控面板。
2.数控仿真系统的刀库有自定义功能，可以自己定义刀杆长度，刀片厚度，刀片类型，甚至刀片边长。在参数设置里增加了刀架的前、后位变化，刀位数也可选四工位、八工位。
3.对刀与建立工件坐标系的易操作性和准确性是软件的一个重要功能。使用表明，数控仿真系统的失误率是最低的，几乎达到100%，这里需要说明的是，软件只要鼠标移动到切削层，数值就自动显示出来。软件还有一个对刀的快捷方法，就是点击“功能”，点击一下“快速对刀”按键，当前刀具即可快速移动到工件的大径或中心，各种刀具均可使用此功能，十分方便。
4.数控仿真系统网络教学功能：（1）用户管理。通过服务器注册用户名和密码，学生可以在局域网内任何一台PC登陆数控仿真系统网络版，达到统一管理与监控。（2）习题管理。服务器可以增加、编辑习题。教师发送习题图片，学生答题，互发解答，方便与学生的交流。（3）网络监控。可根据注册信息，记录学生操作过程，服务器远程控制和查询学生的登陆和退出以及加工操作，同时教师可以对多个屏幕广泛传授教学。（4）考试考务系统。包括题库管理，试卷管理，考试过程管理，数据管理，准考证管理，考试成绩管理以及试卷自动评分技术，这些问题可以轻松解决，从而避免编程时人为出错或工艺不合理造成工件报废。
从我校引入数控仿真系统效果看，数控仿真软件在整体上有软件界面细腻，三维造型做得形象、新颖的优势。无论是程序调用、操作、对刀、运行都很贴近实际机床功能，仿真范围也比较宽泛。学生在学习数控编程理论时，课堂的教学变得更加生动、更加具体，激发学生的学习兴趣，教学效果明显得到提高。同时该系统还可以减轻老师的工作强度，减少工件材料和能源的消耗，节约了实践环节培训成本，效果十分显著，成为数控教学中一种不可替代的重要手段。
参考文献：
[1]黄筱调，赵松年.机电一体化技术基础及应用[M].北京：机械工业出版社，1994.
[2]徐伟.数控机床仿真实训[M].北京：电子工业出版社，2004.
[3]李河水.机械数控加工仿真软件的教学应用[M].南方农机，2007，（5）.
（责任编辑 刘 馨）
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