浅谈数控仿真系统在中职数控理论教学中的应用
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作者: 辛春
[摘 要]：本文通过对数控仿真系统的实践及认识，分析了中等职业学校传统数控教学的不足，提出利用数控仿真系统改善数控教学，激发了学生的学习兴趣，提高了教学质量，真正做到“教——学——做”一体化教学。
[关键词]：中等职业教育 数控仿真系统 分组学习
当前，我国现代化建设进程不断加快，数控技术的广泛应用给传统制造生产方式、产品结构和产业结构带来了深刻的变化，数控人才也成为市场的急需人才，如何又快又好的培养出即掌握数控编程技术，又熟悉数控操作的技能型人才，已成为当前中等职业教育面临的主要问题之一，运用数控加工仿真系统结合实际机床操作是解决这一问题的有效途径。
一、传统数控教学情况分析
1、数控机床成本较高、投入较大
数控机床是集高速化、高精度化、功能复合化及控制智能化为一体的机床，型号众多，操作系统种类繁杂，而且数控车床、数控加工中心价格相对普通机床要高出很多，这些设备成本高，更新快，对于一般的中等职业学校来说很难承担得起。
2、数控机床消耗较大
数控机床精度高，灵敏度高，操作过程中一旦出现失误，有可能造成机床精度降低或者报废。对于中职学校来说，学生大都是初学者，操作过程中难免出现疏忽错误，机床自动运行时，容易造成设备损坏甚至人身事故。
3、数控编程验证困难
传统的数控教学方法是，教师先讲解指令，然后学生编程，对于学生编出的程序正确与否，全凭教师批改来验证。而且学生如果要更好的学习编程，须加大练习数量，这时学习的结果未必都能得到验证，降低学生学习的积极性。
4、数控实操教师任务量大
传统数控教学是将学生分成5～6人一组，由老师带领在实训机床前，对着操作面板、按钮逐一讲解，全班若30人，教师需要讲解5～6遍，实训基地环境嘈杂，须得保证每名学生都听到讲解内容，因此教师劳动量巨大，浪费课程时间多，且并不能保证每名学生在课堂上都能亲自动手练习，教学效果大大打了折扣。
为了解决以上问题，在降低成本、改进教学方法，改善教学手段的基础上，引进数控仿真系统。
二、数控仿真系统的特点及实际应用
数控加工仿真系统是基于虚拟现实的仿真软件。九十年代初，源自美国的虚拟技术是一种富有价值的工具，它可提升传统产业的层次，挖掘其潜力。虚拟现实技术在改造传统产业上的价值体现于：用于产品设计与制造，可以降低成本，避免新产品开发的风险；用于产品演示，可借多媒体效果吸引顾客、争取订单；用于培训，可用“虚拟设备”来增加员工的操作熟练程度，提高培训效率和成本。
目前，国内数控仿真系统主要有：上海宇龙、北京斐克、广州超软、南京宇航等。笔者所在的学校采用了上海宇龙软件工程有限公司的数控加工仿真系统。该系统可以实现对数控车床、数控铣床及数控加工中心加工全过程的仿真，其中包括毛坯、夹具、刀具的定义与选用，零件基准测量和设置，数控程序输入、编辑和调试，加工仿真以及各种加工错误检测功能。数控仿真系统具有如下特点：
1、数控仿真系统可以弥补数控设备、资金的不足
中等职业学校不能一一配备十几万甚至数十万的数控加工设备，但可以利用现有的微机室，再花几万元购置一套数控仿真系统，这样学生就可以每人一机，同样能够满足教学要求。我校利用现有的微机室又购买了一个有40个节点的数控仿真软件，可以同时满足40名学生同时上机操作，使学生很快上手，大大提高了学习效率。
2、数控仿真系统降低数控实训费用
在仿真系统上教学，没有实际的机床、刀具、材料及能源的消耗，特别是初学者，若直接在机床上操作，出现误操作是不可避免的，这样加速了昂贵机床的损耗，甚至使机床报废，也能避免学生出现安全隐患。而在学生熟悉了正确的仿真系统操作之后，再到真实的机床上操作，大大降低了操作的失误率，也降低了能耗。
3、利用数控仿真系统教学，教学效果形象生动，教学成果验证便利
比如“对刀”过程，以往教学在课堂黑板上绘图演示，学生总觉得枯燥抽象，不能理解刀具是如何运动，工件又是如何移动，如果通过仿真系统进行演示教学，刀具和工件的运动轨迹一目了然，同时学生还可以自己动手同步练习，加深了学习内容的印象，更激发了学习兴趣，真正做到理论和实践统一。
诸如以前学生对自己所编的程序正确与否只能通过教师批改作业来发现，这种方法教师检查程序需逐个程序段查阅，内容多且繁琐，一些在机床上无法通过的书写错误也不易查出，而这些问题在实际编程中是十分必要的，如果运用数控仿真系统，学生可自行运行程序进行检查，自己发现问题，自己思考解决。
再如工件坐标和机床坐标、G指令、M指令等的讲解都可以利数控仿真系统实现同步教学，使抽象内容形象化，大大提高了教学质量。
4、利用数控仿真系统教学，减少了教师工作强度，促进了师生互动交流
指导教师在讲解编程指令运用时，每讲完一个指令及其应用举例，就可以利用“红蜘蛛”教学控制软件将习题从教学机发送到学生机上，让学生自行动手练习、调试。可以采用分组学习，将学生分成5～6人一组的学习小组，每一小组调试出一个结果，完后各小组进行比较，验证最终结果正确与否，教师最终发送标准答案让其对照，并分析每小组成果正误利弊，表扬答案正确的学生，并引导学生进行下一步思索，让其思考该项目还有哪些缺点和不足，从而促进其创新能力的提高。在师生互动教学过程中，真正做到“教——学——做”一体化教学，让学生积极参与到教学活动中去，这样，学生的学习效果和处理问题的能力得到了提高。
三、运用数控仿真系统需注意的问题及应对方法
1、数控仿真系统只是加工过程的模拟，而非真实的加工现场，没有机床运行的声音及切屑的排出等，学生没有实际切削加工的感受。因此，容易忽视切削用量的选择、刀具的选用及零件的装夹等，对此教师应引起足够的重视，在教授数控仿真系统时，应强调实际操作时的注意事项。
2、数控仿真系统只能作为初级培训工具，让学生快速的熟悉数控机床操作流程及步骤，方便验证程序编写的正误，它是提高数控学习的一种辅助手段，而不能抛开实际机床的学习。因此，在教学中应合理安排仿真教学和实操教学的时间，充分发挥数控仿真系统在教学中的应用，做到仿真教学既客观又科学。
四、结语
数控仿真系统在中职数控教学理论教学中广泛应用，大大提高了学生课堂学习的兴趣，改善了教学师的教学质量，很大程度上帮助学生了解和掌握数控机床的操作过程，为学生实习操作打下了良好的基础，起到了事半功倍的效果，值得广泛推广和应用。
参考文献：
[1]上海宇龙数控仿真系统说明书
[2]包德萱，顾明昌，霍登亮.数控机床编程与操作[M].沈阳：辽宁科学技术出社，2009.8
[3]徐伟，苏丹.数控机床仿真实训[M].北京：电子工业出版社，2004
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