摘要：文章阐述了数控加工仿真系统在数控实践教学中的重要作用,以及该系统的优缺点,讨论了其在理论教学、编程练习以及课程设计等实践教学环节中的应用,供参考。
关键词：数控加工仿真系统;?数控技术课程;?应用;
数控技术是机械设计制造及其自动化专业必修课，它的内容非常广泛，包括机械工程材料、机械制造基础、互换性与测量技术、数控编程、机械制造工艺学等专业知识，是一门理论性、综合性和实践性都非常强的课程。为了提高学生实际动手操作能力，在教学中，必须保证一定量的实践教学。一般可以从以下几个方面入手。
1 数控加工仿真系统的优缺点
数控加工仿真系统采用可视化技术，通过仿真和建模软件，模拟实际加工过程，在计算机屏幕上将车、铣、钻等加工方法的加工路线描绘出来，并能提供错误信息的反馈，使工程技术人员能预先看到制造过程，及时发现生产过程中的不足，有效预测数控加工过程和切削过程的可靠性，此外，还可以对一些意外情况进行控制。
1.1 数控加工仿真系统的优点
1）可以模拟数控机床操作的全过程。数控加工仿真系统可以模拟真实数控机床的操作面板和屏幕显示，在操作步骤上，如毛坯定义、工件装夹、对刀操作、机床操作方式等与相应的实际机床完全相同，实现轻松操作。
2）操作安全，可以对数控代码的切削状态进行检验。采用系统中语法诊断和模拟示教功能可以进行人机交互式学习，即输入数控程序后，在模拟运行过程中，系统能及时发现错误信息，显示刀具运动轨迹和零件加工效果，做到及时发现及时修改。在实际机床操作前进行模拟仿真，操作者可以直观地观察所制定的加工工艺和加工方法是否正确，使操作过程规范化，可以避免在实际机床操作时由于操作失误而引发事故和故障，保证操作过程更安全。
3）便于观察工件的加工、检测和测量。数控机床在进行加工时，可能会因为程序或操作等原因出现碰撞、撞刀或超行程等现象，通过仿真系统的平移、放大、收缩和旋转等功能，操作者可以仔细观察到真实的三维加工过程；系统具有的碰撞检测功能，可以即时提供报警或提示；此外，加工完毕后，还可以通过测量功能模块实现对零件的测量，为后续加工做准备。
4）减少资金投入，降低成本。根据相关计算，班级规模为30人，为了保证实践教学而需要投入200万～400万元购买数控设备，再加上后期维护、磨损以及加工中工装设备的损耗，这个数字还会增加。而如果采用模拟与实操相结合，一次性投入可减少一半。另外，数控仿真系统中的工装设备都是虚拟的，即使操作时造成损坏也不存在成本问题。
1.2 数控加工仿真系统的缺点
1）仿真操作过程随意性。数控机床的操作具有严格的操作规范，操作者要按照使用说明书等技术文件来进行。在实际机床操作前，操作者都需要进行一段时间的理论知识与实际操作等培训，考核合格后方可进行操作。但是，在数控仿真系统操作中，学生往往都忽视了这一重要方面，操作过程缺乏规范性。
2）很难保证零件最终加工要求。过度依赖数控加工仿真系统进行实践教学，会造成学生对计算机仿真加工的依赖性而忽视实际机床的操作。仿真加工只能模拟加工的效果，零件最终是否能够达到技术要求还需要实际检测。由于仿真过程中缺乏规范性以及允许错误出现，大部分操作者培训后进行实际机床操作时，很难一次性将零件加工符合技术要求。尤其是在机床的实际操作和零件的测量过程中，出现了过多的错误，达不到最终的加工要求。
3）仿真加工缺乏操作实际机床的真实感。数控加工仿真系统为加工提供了完美的虚拟过程，可以模拟数控机床整个操作过程，但是毕竟不是真实加工过程。
它的主要任务是掌握工件的加工工艺过程和方法，但是对材料、切削量、切削速度及转速等参数的变化无法进行应对，需要操作者根据实际情况进行及时调整，保证加工顺利的进行。此外，受条件限制，仿真软件中并不能模拟真实数控机床的全部功能，再加上数控系统品种繁多，在一些具体操作细节上都有许多不同，这些都使得加工受到限制。因此，数控加工仿真系统使用的再好，也只能起到虚拟加工过程的作用，无法让操作者切身体会到真实机床操作的感觉，仿真过程缺乏真实感。
4）仿真与实际操作易混淆，淡化安全意识。数控加工仿真系统操作允许出现错误，这让部分学生在仿真实训时点击操作界面的随意性大大增加，经常出现操作顺序颠倒混乱，刀具与工件、夹具发生碰撞，一次切削深度过大，参数随意设置等现象，认为数控加工操作很简单、随意，忽视仿真系统与实际加工的区别，为实际操作留下安全隐患。
2 数控加工仿真系统的应用方法
2.1 数控加工仿真系统在理论教学中的应用
理论知识是学习数控技术的基础，只有具备扎实的基础理论以及对数控设备有了正确认识后，才能为后续的加工仿真和机床实际操作打下坚实基础。结合传统教学方法，利用多媒体技术，采用数控加工仿真系统辅助教学，会进一步提高学生对数控机床的认知，增强与学生的互动，激发学习兴趣，提高教学效果。初学数控的学生一般只是在金工实习时观察过数控机床加工过程，但大都没有真正操作过，感觉数控机床很神秘，既有探索的欲望，又觉得无从下手。因此，教师在第一次授课时，一定要把握好学生这种心态，将学生学习的兴趣和积极性都调动起来，可以通过数控加工仿真系统模拟数控加工过程，进行详细分析讲解，揭开数控技术这层神秘的面纱。
2.2 数控加工仿真系统在编程练习中的应用
仅仅在课堂上进行教学和演示不能达到锻炼学生实际动手能力，教师课后布置的编程作业程序编制的灵活性给批改工作带来了很大难度，不能及时地掌握学生学习的实际情况。对于这一难题，通过数控加工仿真系统就可以得到充分解决，在给学生布置相应难度的编程课题后，让每个学生在机器上独立的完成程的序编制、导入、轨迹观察、仿真加工以及测量等过程，实现“教—学—练”三位一体教学。
2.3 数控加工仿真系统在课程设计等实践教学环节的应用
以前在进行课程设计、编程实训和毕业设计等实践教学时，通常是给出具有一定加工难度的零件图，要求学生制定加工工艺规程和编写加工程序，但是由于数控机床有限，无法对每位学生的零件加工工艺以及程序进行检验，最后只能通过学生口述设计过程进行答辩。然而，将数控加工仿真系统应用到这些实践教学环节就可以很好解决这一问题。学生在完成零件加工工艺设计和程序编制后进行数控仿真加工，根据机床选择、毛坯设定、工件装夹、程序导入、轨迹观察、刀具选择、对刀、参数设置、自动加工效果和零件测量等操作来评定设计中的工艺安排和程序等内容是否合理。
4 结束语
数控技术是一门理论性、实践性都非常强的课程，单纯地采用传统教学方法或一般性的多媒体教学，内容枯燥、晦涩难懂，很难让学生接受。为此，在教学中，引入数控加工仿真系统辅助教学，使得教学更加直观、生动，不仅能调动学生学习的积极性，培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，而且还有利于提高教师的实践能力，将理论与实践教学相结合，从而能更好地为教学服务，进一步提高数控技术课程的教学效果。
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