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数控仿真软件在实训中的应用论文
数控仿真软件在实训中的应用论文【1】
摘要： 本文着重探讨如何合理有效地利用好实训时间，让学生在短期内掌握数控编程和操作的基本理论和实践知识，结合本校数控实训经验，探讨了数控仿真软件在数控实训中的作用和使用方法。
关键词： 数控实训;工程实训;数控仿真软件;数控教学
0 引言
随着科学技术的发展和经济的市场化，高校人才培养的理念也发生了根本性的转变，着重强调素质教育。
数控编程是一门对科学思维和实践操作能力要求很高的实训内容，如果仅仅通过单纯的理论教学和实践上机操作，容易使初学者感到抽象、难学，再加上学生知识结构、学习习惯等诸多不利因素[2]，无法有效地利用工程实训的有限时间，掌握数控机床的编程和操作技能。
在统观传统数控教学的优缺点的基础上，我们发现，引入数控仿真软件可以避免传统教学的缺点，让学生在数控实训有效的时间内，在数控机床数量有限和指导教师人数有限的条件下，通过理论教学、实践操作和仿真软件交互使用的这一教学方法，可以提高教学效果，促进学生学习的兴趣和动力，保证了教学的安全，取得了良好的教学效果。
1 传统数控教学特点
在传统的数控实训中，因为数控机床的数量有限，指导教师的人数也有限，导致一般是10-15人左右围聚在一台数控机床旁边，听老师讲解数控机床具体操作方法，导致大多数学生因无法看到数控机床具体操作面板，而无法认真听讲或者听课效果很差。
由于数控机床属于昂贵设备，学校购买数控机床的数量有限，教师人数有限，指导学生单独上数控机床操作的时间受限，并且数控机床的错误操作容易引起安全事故的发生，因此，使用传统的数控教学方法进行的数控实训效果很差，学生无法在有限时间内达到高校数控实训的目的和要求。
2 数控仿真软件在数控实训中的应用
2.1 数控仿真软件 数控仿真是应用计算机技术对数控加工操作过程进行模拟仿真的一门新技术。
该技术面向实际生产过程的机床仿真操作，加工过程三维动态的逼真再现，能使每一个学生，对数控加工建立感性认识，可以反复动手进行数控加工操作，有效解决了因数控设备昂贵和有一定危险性，很难做到每位学生“一人一机”的问题，在培养全面熟练掌握数控加工技术的实用型技能人才方面发挥显著作用[3]。
数控仿真软件是应用计算机的编程和建模，将加工过程用二维图形或者三维图形的动态形式演示出来的软件，使在传统数控教学中，需要数控实验室或者实习工厂才能完成的大部分教学演示功能在虚拟软件环境中就能实现，使数控教学模式变得更加灵活、方便。
2.2 数控仿真软件在数控实训中的作用 数控仿真软件在数控实训中的使用，改变了传统的教学方式，对数控实训的效果有重要的影响，主要表现在以下几个方面。
①数控仿真软件可以模拟真实数控机床加工，使数控实训教学变得生动形象，易于理解学习。
数控仿真软件提供了多种数控仿真系统，可以全面仿真加工的整个过程，学生可以多方位了解数控机床结构，通过仿真软件的模拟加工，掌握实际数控机床的操作方法。
②数控仿真软件提供了学习数控机床操作的安全平台，避免了数控机床操作时易于发生的安全隐患。
在使用数控仿真软件进行加工时，所有的加工都是在虚拟环境中进行，不会因为学生的错误操作引起人身安全问题，也不会损坏机床。
③数控仿真软件的使用可以节省教学设备的投资，减少材料的消耗。
如果按照传统的方法来进行数控实训，学生在操作的过程中要消耗大量的材料，并且集中实训期间，连续40天，每天都有学生参加数控实训，数控机床的保养和维护无法满足需要，如果一台机器运转不良，将会导致整个数控实训受到严重阻碍。
在数控实训中如果引入数控仿真软件，可以避免机器长期运转得不到维护的问题，也可以减少原材料的消耗。
仿真软件一般都是绿色软件，不用安装，只要有一台普通的电脑，就可以安装使用。
学生可以在机房练习，也可以在自己的电脑上练习，节约了学生学习的时间，提高了学习的效率。
④仿真软件可以激发学生学习数控编程和数控机床操作的动力。
学生在使用数控仿真软件中，可以通过直观形象的加工过程，增加学习数控机床和编程操作的动力，激发学生的自信心，挖掘学生的内在潜力。
2.3 数控实训中要把数控软件和传统教学相结合
2.3.1 传统数控实训方法 在以往的数控实训中，我们的数控实训开展方法是，教师在课堂上讲解数控编程的基本方法，要求学生学完数控编程之后提交一个手工编程的程序。
学生在数控车间学习数控机床的原理和操作方法，这一项要求学生能够用给定的程序完成一个简单零件的加工操作。
传统的数控教学方法在执行过程中，学生感觉学习枯燥、单调;在编写数控程序提交给教师中，增大了教师的工作量;在机床操作实训中，学生因为对刀失误或者忘记关舱门等失误，导致安全问题频出，教学的效果不是很理想。
我校工程训练中心在数控实训中根据传统教学方法的不足，经过认真分析问题原因，参照兄弟院校成功的经验，多次修改我校数控实训的教学方法，并根据本校学生实训的特点，把传统的数控教学方法和仿真软件进行结合，使得学生在短期的数控实训中，快速掌握数控编程的基本原理和数控机床的基本操作，取得了良好的教学 效果。
2.3.2 仿真软件和传统教学有效结合的教学流程 针对学生实训时都是集中实训，数控实训的时间一般是2天。
在这个前提下，学生开始学习数控机床的基础理论知识，内容主要包括学生实训所要用到的数控机床的编程方法。
通过数控编程理论知识的学习，要求学生掌握自己将要使用的数控机床的数控编程方法。
学生在学习期间有不明白的地方，可以找老师咨询，也可以自己查阅我们编写的《机械制造技术实践》中关于数控编程部分的内容。
在学生掌握了基本的编程方法之后，学生开始在数控车间学习机床操作，实训教师会给学生讲解数控机床的面板和操作方法，主要讲解如何对刀，学生在教师的指导下，练习对刀。
因为对刀是数控加工中非常重要的一部分内容，所以要求每个学生都在机床上练习如何对刀。
经过前面的学习，学生已经具备编写数控编程软件的能力和数控机床的基本操作能力，很多学生因为看到仿真软件可以快速加工出零件，对数控仿真软件操作产生了兴趣，已经开始想自己设计加工零件了。
这时，教师对学生加以引导，让学生观看以往同学设计的零件图样，启发学生自主设计零件图样，激发学生的创造力。
学生在模拟仿真加工后，可以提交自己仿真加工完成的作品给老师，教师可以对学生作品评分，并挑选部分设计加工得比较好的零件，组织学生在数控车间里使用数控机床进行实际加工。
2.3.3 教学效果 在把仿真软件和传统的数控教学相结合进行数控实训后，我校的数控实训避免了以往数控实训中出现的问题，数控仿真软件本身的优势极大地调动了学生学习数控编程的积极性，在每次实训中，学生都很积极主动地设计和加工，独立完成数控实训的要求。
针对我校集中实训的特点和要求，教学效果明显提高。
3 总结
虽然仿真软件有很多优点，但是也有一些不足之处，比如，学生在选择工艺参数时都很随意;学生多次错误操作导致软件系统出现问题;学生的安全意识降低等等。
我校数控实训把数控仿真软件和数控实训结合在一起，还处于尝试阶段，该教学方法改善了传统数控教学的弊病，提高了数控实训的教学效果。
在实训中，我们要努力扬长避短，发挥数控仿真软件的优势，有效合理地把数控仿真软件和数控实训结合起来，提高数控实训的教学质量。
参考文献：
[1]王彦章.数控仿真软件在数控教学中的应用[J].科技创新导报，2011(15).
[2]潘应晖.数控仿真软件教学应用探讨[J].武夷学院学报，2011(2).
[3]邓遵义.数控仿真软件在数控教学中的应用浅析[J].中国电力教育，2010(6).
数控仿真软件在数控培训中的应用【2】
【摘要】数控机床属于高科技产品，品种多、价格高，一般学校很难承受此种消耗和投入，为此数控仿真软件的应用在实际教学中比较广泛。
与传统的教学相比，该软件操作方便，不但提高教学质量，而且加快数控技术人才的培养速度。
【关键词】数控机床;数控仿真;教学质量
仿真技术是一门多学科的综合性技术，它以控制论、系统论、相似原理和信息技术为基础，以计算机和专用设备为工具，利用系统模型对实际的或设想的系统进行动态试验。
仿真是一种有效的方法，可以减少风险，缩短设计和制造的周期，并节约投资。
数控加工仿真软件是利用计算机来模拟实际的加工过程。
在数控机床教学过程中使用仿真软件，可以验证数控加工程序的可靠性，减少毛坯的损耗，提高了学习的效率。
一、数控仿真软件简介
数控仿真加工是应用计算机技术对数控加工操作过程进行的模拟加工。
国内广泛应用的数控仿真软件主要有上海宇龙、南京宇航和斯沃、北京斐克、广州超软等。
其中上海宇龙数控仿真软件在各大院校和培训机构应用最为广泛。
我校就是采用的上海宇龙数控仿真软件，其特点主要有：
(1)提供了多种机床和控制系统。
(2)具有丰富的刀具材料库。
(3)机床操作全过程仿真。
软件可以仿真机床操作的整个过程：毛坯定义、工件安夹、压板安装、安装刀具、机床手动操作、自动加工、模拟走刀路线等。
(4)具有灵活的考试系统和师生互动交流窗口。
学生遇见问题时也可以直接通过交流窗口，进行提问。
二、数控仿真软件在数控培训教学中的应用实例
如图1所示零件，用上海宇龙仿真软件选用华中数控系统，先进行该零件的模拟加工，验证程序正确与否，尺寸要求是否能达到图纸要求，经仿真加工正确无误后，再进行实际加工。
1.工艺分析
该零件的毛坯尺寸定义为Φ30mmΧ70mm，选用1号刀为粗加工外圆车刀，2号刀为精加工外圆车刀。
2.工艺路线
调用1号刀，采用G71粗加工循环车削工件外轮廓，2号刀精加工。
3.编制程序
O0001 N016Z100
%1111 N017M05
N001T0101 N018T0202
N002M03S1000 N019M03S1500
N003G00X30Z2.0 N020G00G40X30Z2
N004G01Z0F150 N021G00X0
N005X0.0 N022G01G42Z0F150
N006G00X30Z2.0 N023G03X12Z-6R6
N007G71U1.5R1P008Q014X0.3Z0.2F200
N024G01Z-22
N008G00X0.0 N025X18Z-32
N009G03X12Z-6R6 N026Z-42
N010G01Z-22 N027X24
N011X18Z-32 N028Z-52
N012Z-42 N029G00G40X120
N013X24 N030G00Z150
N014Z-52 N031M05
N015G00X100 N032M30
4.仿真加工过程
(1)选择华中数控系统。
(2)定义毛坯为Φ30mmΧ70mm。
(3)选择刀具(1号刀、2号刀)。
(4)采用试切法将1号、2号刀具进行对刀。
(5)选择磁盘程序，调用O0001程序进行循环加工。
三、数控仿真在培训教学中的优点
(一)数控仿真软件可以解决学校资金短缺的问题
数控机床是一种机电一体化的新型设备，价格昂贵，一台设备一般需几十万元，加上日常维护费用，耗材费用，对学校来说是一笔巨大的投入。
而数控仿真相对便宜，一个仿真机房的成本只有十几万元，加上软件费用，约三十万元左右，还可以供几十人同时操作，大大缓解了学校的资金压力。
(二)数控仿真软件可以让学生有更多的动手机会
一般来说，由于机床设备有限，学生实际操作机床时都是分组进行，组内同学也是各司其职，各自进行设计、编程、操作、测量等工作。
这样，每位同学都不能经历一次完整的加工过程。
因此，为培养学生独立完成操作的能力，就需要给学生更多的操作空间。
在机床设备不足的情况下，使用数控仿真软件能轻松的实现。
(三)可以降低实际操作中出错的概率
学生初学编程时，难免会有疏忽或操作中的失误，错误的程序既浪费操作时间，又浪费加工材料。
如果在实际操作之前，让学生把编写的程序在仿真系统中加以检验，观察加工的过程和结果，这样就可以及时发现错误，不但节省了时间，而且降低了设备损坏率，甚至避免发生安全事故。
(四)可以提高课堂教学的效率
实训车间场地大，学生多，设备有限，在常规教学中，如果将教学现场设置在车间内，那么组织教学就会变得非常困难，教师需分组多次进行重复讲解才能全部讲完。
但使用计算机仿真，利用多媒体或网络教学软件，可以让所有学生同时学习到完整的操作过程，大大提高了教学的效率。
四、数控仿真在培训教学的缺点
(一)仿真软件无法完全反映加工的实际精度
在数控加工中，影响加工精度的因素有很多，例如毛坯装夹是否正确，主轴转速的快慢，进给量的大小，测量的精度等，只有全面控制了各个因素，才能加工出符合图纸要求的零件。
但在数控仿真中，这些操作都是靠计算机完成的，通过简单的点击鼠标，就可以得到绝对精确的零件，这是完全不符合实际的。
(二)仿真软件部分指令不成熟
目前，国内的数控仿真软件都有或多或少的缺陷，如运行速度慢，程序不稳定等等。
学校使用的一款数控车仿真软件，在执行G71循环指令时，第一刀不能切圆弧，否则就会出错，而实际的机床可以实现。
为了避免这个问题，只能在圆弧前加上一段G01切直线的指令。
学生在习惯以后，很容易把这个操作带入到实际的机床操作中，这样一来，就带入了不规范的操作，产生了多余的程序，降低了加工的效率。
(三)仿真软件不利于培养学生的动手能力和学习兴趣
数控仿真都是在计算机机房进行，环境较好，没有噪音，也很干净。
但实际加工时，油污、噪音等都可能让学生望而却步。
装夹刀具和工件，使用量具测量，调试、清理机床等，这些实际动手的技能都是在仿真软件里面学不到的。
只有学生实际动手，才能掌握操作的技能;只有做出了真正的零件，才能感受到劳动的喜悦，才会有学习的兴趣和动力。
五、结语
经过综上的论述，数控仿真加工系统具有比较高的安全性、经济性、良好的可控制性、不受工作环境的限制等特点，在数控培训中可以弥补学校数控设备的不足、方便教师授课、利于学生学习等优点，其在培训中发挥着举足轻重的作用。
但是数控仿真也有不足，过于依赖仿真教学不利于培养出真正的数控操作工和数控编程人员，我们应该以数控仿真作为教学的辅助软件，实际操作才是数控教学重点之所在。
参考文献
[1]朱峰.数控仿真软件在数控实训中的应用探究[J].中国外贸，2009，10.
[2]白周文.数控加工仿真系统在教学中的应用[J].职业教育，2008，6.
[3]上海宇龙软件工程有限公司.上海宇龙数控仿真系统说明书[K].上海：上海宇龙软件工程有限公司，2010.
[4]吴长有.数控仿真应用软件实训[M].北京：机械工业出版社，2008.
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