浅谈斯沃数控仿真软件在数控教学中的应用.doc

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中等职业学校专业骨干教师国家级培训

文章题目:

浅谈数控仿真软件在数控教学中的应用

姓名:

李小军

所在省市:

安徽省合肥市

所在单位:

安徽肥西花岗职业高级中学

浅谈数控仿真软件在数控教学中的应用

（南京斯沃数控仿真软件）

摘要：

数控加工仿真是利用计算机来模拟实际的加工过程，是验证数控加工程序正确性和切削过程的有力工具。

随着数控加在机械制造业中的广泛应用，数控操作者的大量培训便成为迫切的问题。

各职业技术学校紧扣市场需求，大力发展数控加工专业。

为了缓解学生多、数控设备少的矛盾．很多职业学校利用仿真加工软件进行数控加工的编程和操作训练．这样不仅可迅速提高操作者的素质，而且安全可靠、费用低。

另外应用数控加工模拟仿真软件，可以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。

使实践教学达到事半功倍的效果。

关键词：

数控技术；数控编程操作；仿真软件；数控实训

引言

随着现代技术的飞速发展，数控技术已经成为衡量制造业发展水平的重要标志之一，也是衡量一个国家综合国力的重要标志，是现代机械制造业的核心技术。

由于数控技术在机械制造业中的重要性，国内一些高、中职院校陆续在机械专业开设了数控课程。

但由于教学条件的限制，许多学校只能传授理论知识，而不能将理论付诸于实践。

既不能培养学生的实际应用能力如数控编程能力、数控机床的操作能力及系统的维护能力，也不能培养学生数控技术的开发能力。

这样培养出来的学生毕业后走上工作岗位不能很快地在数控技术的应用与开发方面独当一面。

数控机床科技含量高，品种繁多、价格较高，一台数控车床通常需十来万，数控铣床则一般需二三十万，而一台数控加工中心价格更高，少则几十万多则几百万。

作为中职学校，就一个班五十人来说，则至少需投入同种机床10几台，才能展开正常的实训教学工作，所以投入至少上百万，同时数控机床的实训消耗多，成本高，比如刀具、工件材料的消耗，每生少则也需好几十元。

所以数控机床的操作训练若完全依赖数控机床进行实作训练，即使是实力雄厚的培训院校和企业既无必要也无力承担起此种消耗与投入。

因此探索一种新的数控加工技术教学模式来达到投入少、见效快、培养的学生适应性强，学校企业欢迎的教学模式势在必行。

经调研，了解并试用了国内几家较好的数控加工仿真教学系统，我们最终选择了南京斯沃数控仿真软件，此软件能在计算机上进行三维动态仿真，操作方法及功能使用同真实机床基本一致，并能进行手工编程和CAM编程练习，与国内各大机床厂生产的各类数控系统有较好的兼容性。

使用数控仿真系统能大大节省学校有限资源，弥补师资的不足，并在学习中能达到一人一机，激发学生学习兴趣，还可以提高学生对不同系统的适应能力。

即使操作失误也不会损坏机床、危及人身安全，同样会起到真实设备的教学效果。

一、斯沃数控仿真软件简介

数控仿真软件是通过计算机的编程和建模，将加工过程用三维图形或二维图形以动态形式演示出来的软件。

目前比较常见的有上海宇龙、南京斯沃、北京斐克等数控仿真软件，例如我校使用的南京斯沃有以下几个优点：

能全面的仿真数控加工的过程，包括机床设定（支持多种数控系统）、定义毛坯、刀具准备、基准测量、G代码处理、面板操作等；配置要求低，只需仿真软件和要求不是很高的微机。

并能与多种计算机操作系统兼容；操作的安全性很高，不会因为学生的错误操作而造成人身伤害，更不会损坏机床；不需要原材料，投入资金少，占地小。

不会造成资源的浪费；利用网络可以搭建交流平台，为师生提供良好的交互空间等。

1、定义毛坯及选择刀具

利用数控仿真软件的操作模块，结合实际数控机床及相关工艺知识，选择合适的机床型号及系统类型，如图1；根据所加工零件形状定义工件毛坯的大小和材料，确定工件装夹方式；在所提供的刀具库中正确选择刀具。

2、进行手工编程，然后校验该程序

数控机床加工时所需的全部信息，即零件的图样尺寸、工艺过程、工艺参数、刀具位移量与方向以及其他辅助动作的总和，将这些信息再按规定的代码及格式编制成数控程序，然后将程序内容记录在控制介质上，输入到数控装置，从而控制机床加工。

数控程序的编制对学生科学思维和专业技术要求很强，单纯的理论教学易使初学者感到抽象、难学；加上现在大多中职学生专业基础知识较为薄弱；数控指令本身枯燥、不易记忆，编写的程序又得不到实现。

学生编写同一零件的加工程序会有多种，批改作业十分困难，这一难题在数控仿真软件中得以解决，将数控代码输入编辑方式下的程序界面上，如图2。

然后按照实际数控机床的操作步骤进行回参考点、对刀、设定刀具补偿，在自动运行方式下执行程序，可以直观看到加工过程，判断所编程序是否合理，如图3。

这样使抽象、枯燥的学习变得形象、生动，更容易掌握，突现了数控加工仿真软件在教学中的优点。

3、CAM编程加工

利用CAM类软件如CAXA、Pro/e、UG、MasterCAM中的前处理功能即绘图功能对零件进行三维实体建模，选择合适的加工工艺方法，安排零件的加工工序，确定粗加工、半精加工、精加工所对应的不同加工表面的刀具、切削用量、进退刀路径、主轴转速等参数后，CAXA系统便自动计算加工余量，并动态显示出和粗加工、半精加工、精加工所对应的不同加工表面的刀具轨迹和NC代码，然后将零件的NC程序传入到数控仿真软件中进行模拟加工仿真，省去了手工编制程序的烦恼。

这一过程将数控编程、制造工艺、刀具、数控机床、数控加工等课程有机地结合起来，使学生觉得以前所学的知识不再孤立、枯燥，在数控技术课程中达到了融会贯通，并在计算机上变得生动、形象起来，巩固了学生的加工工艺方面的知识，强化了数控教学的效果。

二、数控仿真软件在数控实习教学中的作用

1、利用数控仿真软件可以弥补设备的不足。

由于大部分中职学校数控设备种类不齐全、数量不足，那么学生实训可以在仿真系统中实现。

使用仿真软件，也大大减少工件、刀具、材料和能源的消耗，从而可以降低培训成本。

2、提供了多种机床和多种系统。

当前数控机床的种类和系统厂家众多，数控仿真软件提供了基本涵盖当今我国数控加工中常见的数控机床和主流的数控系统，教学时可根据需要选择相应的机床和系统对学生进行授课，提高学生对不同数控系统及不同数控机床的适应能力，使学生到了工厂后能在最短的时间内融入到生产当中。

3、安全性高，便于学生学习。

由于数控加工仿真系统不存在安全问题，不会因为学生的错误操作而损坏机床，更不会造人身伤害，学生可以大胆地、独立地进行学习和练习。

软件中不仅具有对学生编制的数控程序进行自动检测、具体指出错误原因的功能，还具有在真实设备上无法实现的三维测量功能。

这些功能使得学生可以进行自我学习，自我检测加工零件几何形状的精度，大大降低了教师的工作强度。

4、方便了教师授课。

实习教学中，如果教师仅仅在课堂上讲解，学生会难以理解，所以较多的授课内容是需要教师进行示范的，教师在机床上对学生进行示范时，很难保证所有的学生能够听清、看清，教学效果往往不太理想。

而数控加工仿真软件的互动教学功能使得教师可以以广播的方式在每个学生的屏幕上演示其教学内容，使所有的学生均能清楚地观看并进行模仿，同时教师也可以在自己屏幕上看到每个学生的操作情况，实时了解教学情况并对学生进行指导。

5、可在计算机上完成所编程序的检验，减少实际操作出错的概率。

在实际操作时，我们一般利用机床的图形模拟校验功能来检验程序的正确性，每个学生占用机床时间较长，同时，由于图形模拟也只能观看零件的大致轮廓，对于程序中的一些细小处的错误判断不出。

所以在实际操作前，学生可以在数控仿真软件上输入程序，将校验的步骤放在计算机上完成，观察零件的加工情况，最后将正确的程序通过键盘或数据传输方式输入到数控机床中，这样既可节省时间，又提高了加工中的安全性。

三、数控加工仿真软件存在的常见问题及解决办法

   首先，和真实的数控机床相比，数控仿真软件中的各类机床只能做到基本相同，而其中一部分指令，一部分操作方法还是存在一些不同之处，有不少功能在仿真软件上还体现不出来。

如fanuc系统的直接图纸编程功能，siemens系统的蓝图编程功能，华中系统的G71凹槽粗车循环等，很容易使学生认为实际机床不具备这些功能。

   其次，数控加工仿真系统只是加工过程的模拟并非真实加工过程，它无法代替真实切削加工。

因此，学生在利用数控加工仿真系统进行编程与操作练习时，往往容易忽视切削用量的选择、刀具的选用、零件的装夹等方面，一旦到了实际生产中便可能出现打刀现象或影响实际零件的加工质量、降低生产效率等问题。

   另外，由于数控加工仿真系统不会出现任何事故，使学生容易放松对安全生产的要求，而对于在练习时出现的撞刀等现象也毫不在意，习惯一旦养成，会在实际生产中造成重大损失。

   因此，我们在使用数控仿真软件教学时，应注意以下事项：

1、合理安排数控加工仿真软件学习的阶段。

我校的数控加工专业的学生，数控仿真教学一般安排在普通车床、铣床等设备学习完后，数控操作的初学阶段，这样学生具备一定的加工基础，学习起来较容易，而且教师利用仿真软件进行初期培训的效果比较好，同时也可避免初学者易出现的事故。

2、严格按实际操作的要求进行。

虽然是在计算机上进行仿真加工，但教师一定要要求学生按照实际操作加工中的要求来做，如正确装夹零件，合理选用刀具及切削用量；对刀的步骤和动作也要规范，让学生在学习的初期就养成正确的习惯。

另外，应尽量避免使用计算机的键盘而采用鼠标点击仿真软件上的系统面板，使学生尽快熟悉面板上各键的位置，等到实际操作时就能很快适应。

3、及时说明软件与机床不符之处。

对于软件中和机床的不同之处，教师应及时给学生说明，并根据机床的实际情况对学生详细讲解，以免使学生产生误解，影响到将来在机床上的编程与操作。

4、分配好仿真软件学习和机床操作练习的时间比例。

根据总的实习时间，合理分配好软件练习和机床操作的时间，特别是当实习条件较好时，上机操作的时间应占较大比例，因为数控仿真软件的优势体现在入门基础培训上，学生实际操作技能的提高主要还是要依靠上机实际操作练习。

多年来我校在教学上的应用已经体现了斯沃数控仿真软件的种种优点，我们相信在不断的尝试和研究下，能够进一步地减少它的负面效应，使数控仿真软件在数控实习教学中发挥出更大的作用。

四、结论

综上所述，我校通过数控仿真软件的使用，使学生在学习数控编程理论时，课堂教学变得更加生动、具体．提高了学生的学习兴趣，教学效果明显提高。

对学生机床操作能力的培养也起到了极大的提高和加强作用。

同时该系统还减轻了教师的下作强度，减少了工件材料和能源的消耗，节约了实践环节的培训成本。

但是两者之问始终还有差距存在，二者不能混为一谈相互替代，只有在教学中科学、合理、有效的利用仿真软件才能为教学服务，并在教学过程中积极思考其在应用中可能产生的问题，主动采取应对措施，并将仿真训练与实践操作训练有机结合，就一定能收到事半功倍的效果。

参考文献：

[1]胡如祥．数控加工编程与操作[M].大连理工大学出版社，2006．

[2]万国银．在字龙数控仿真软件中实现程序快速输入的方法[J].数控机床市场．2008（5）:

[3]孔笤．数控仿真软件在教学中的思考[J]．广西轻工业，2009（10）．

[4]刘才志．数控仿真软件在数控教学中的应用之思考[J]．湖南工业职业技术学院学报，2008

（2）．

[5]数控加工仿真系统使用手册．南京宇航软件工程有限公司．

[6]数控加工编程与操作．中国劳动社会保障出版社．

[7]数控车床加工工艺与编程．中国劳动社会保障出版社，

[8]数控加工编程与操作．华中科技大学出版社．