数控加工仿真技术在中等职业学校教学中应用

浅谈数控加工仿真技术在中等职业学校教学中的应用
摘要：社会对数控技术的大量需求推动了广大职业学校对数控应用技术的高度关注，在职业学校的数控教学当中软件仿真作为一种既能满足学生的感观要求，又能解决数控设备昂贵与校方资金短缺的普遍性矛盾，因而得到了广泛的应用，但是也给数控教学和对学生的实训带来了一些负面影响。

随着职业教育的改革与发展，本文就以上提出的问题作了简要分析和探讨。

关键词：数控技术仿真教学数控教学
陶行知先生认为“好教育应当给学生一种技能，使他可以贡献社会。

换言之，好教育是养成学生技能的教育，使学生可以独立生活”。

陶先生的生活教育理论，特别“教学做合一”教育思想指导职业教育更具有现实意义。

它着眼于“做”，以“做”促“学”，以“做”促“教”，在“做”中展开教学，是“教学做”的完整统一。

在中等职业学校数控技术教学中，结合专业实际，着眼于“做”必须保证学生实习工位。

要求中职学校提供充足的资金来保障实习工位和消耗材料，然而实习消耗过大，一直是困扰学校实习教学的主要因素之一。

为此，许多职校想出了多种办法来降低实习消耗，比如高消耗性实习课题不开或尽量少开、或者减少学生实习时间和实习工位，或者在材料的重复利用上做文章，或者尽可能把学生实习内容与某个企业生产结合在一起，这些方法都益弊相兼。

近年来，随着数控仿真技术的日益提高和计算机在职校教学的普及，把仿真技术引入职校数控实习教学，不但可以保证学生实习工
位，实现“教学做”合一，而且作为节能降耗的另一种新手段已成为可能。

一、仿真数控加工
近年来出现了可以模拟实际机床加工环境及其工作状态的计算机仿真加工系统，该系统具备对数控机床操作全过程和加工运行全环境仿真的功能，将加工过程用三维图形或者二维图形的方式演示出来。

可以进行数控编程的教学，能够完成整个加工操作过程的教学。

使原来需要在数控设备上才能完成的大部分教学功能可以在这个虚拟制造环境中实现。

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，可靠且培训费用低。

机床的外形和操作按钮及操作面板是依照真实的数控机床，对机床的一些操作也和真实的机床基本相同，其中包括毛坯数据设定、刀具夹具选用，测量零件，输入程序、修改和调试，拥有华中数控系统、广州数控系统、siemens数控系统、fanuc数控系统等多种数控系统，具有多机床、多系统、多零件的加工仿真模拟功能。

二、数控仿真系统在教学中的应用
数控技术是一门实践性较强的学科，获得加工技巧不能仅仅依赖书本上的理论知识，还要通过不断地实践操作，才能形成正确的工艺思维，而且数控编程指令繁多，格式多样，学生不仅要具备一定的空间想象能力，还要有一定的逻辑思维能力。

模拟技术不仅提供直观的视觉印象，具备一定的想象空间，而且配有声音效果，如机
床主轴的转动声、刀具加工时切削金属的声音等，让人身临其境，学生学习目的明确，学习兴趣浓厚，教学效果很好。

数控仿真系统在教学中实现机床操作全过程仿真。

与真实机床完全相同的结构，计算机仿真数控机床能模仿真实机床的任何功能而不致因为采用某种近似替代而导致某种结构和信息的失真或丢失，并与真实机床有完全相同的界面风格和对应功能，如动态旋转、缩放、移动等功能的实时交互操作，从而为学生的学习和培训提供了保证。

数控机床是一种较为昂贵的机电一体化设备，在班级人数较多的中职教学中，很难实现一人一机操作，且如果学生初学时，就直接让其在机床上操作，很可能出现撞车、损坏工件、刀具与机床和浪费材料等现象,甚至因误操作造成人身伤害事故。

所以，实习初期，在一人一机的计算机仿真模拟上，实现一人开一台机床，可以先用多媒体将数控仿真软件对学生进行集中教学，在后阶段，采用仿真训练与实际操作训练交叉方式进行，直到学生能够熟练掌握数控机床的实际操作。

三、引入仿真教学后的注意事项
仿真教学，作为一种新的教学模式，可给实习教学带来许多变改和效益，但必须指出的是，仿真实习毕竟不是真正的实际对象的操作，本身有不可替代的局限性。

必须注意，采用虚拟数控仿真实习后，可缩短但决不能完全抛开真实的实习过程。

这表现在以下几个方面：
1.软件仿真，其原理只是逼近，而不是等同于客观过程。

2.由于数控仿真软件在中职教学领域的发展还处于初级阶段，仿真水平还有待进一步提高。

3.部分数控内容仿真难度大，仿真过程难以达到实习训练要求。

所以，职校引入数控仿真实习，应作为节能降耗的手段，在一定范围内进行。

无论采用计算机数控仿真辅助实习时间多长，都要给学生安排必须的实际操作实习时间，一方面让学生掌握实际操作，另一方面也是对虚拟数控仿真实习的检验和提高。

同时，虚拟数控仿真实习对学生所生成的安全观念淡薄的影响，只有通过实际操作才能加以纠正。

四、从我校几年来的教学成果看
我校数控仿真软件的引入，使学生在学习数控编程、模拟加工时，课堂变得更加形象、生动、具体，明显地提高了教学效果。

在教学中边教边学、边学边做、在学中做、在做中学，学生的积极性被调动起来，实现了陶行知先生的“教学做”的完整统一。

在学习实际操作时，能实现一人一机，同时由于仿真软件不存在实际机床伤人问题，这使得学生独立地、可以大胆地进行学习和练习，对学生机床独立操作能力的培养，起到了提高、加强作用。

同时该系统还可以减少工件材料和能源的消耗，节约了实践环节的培训成本，效果十分显著。

针对目前各中职学校的数控教学课程和参加数控实习学生人数
不断增加的现象，以及数控机床精密、昂贵的特点，把数控加工仿
真系统软件引入到教学之中，使之用于数控机床编程与操作培训，无疑是个明智之举。

这样既可以避免因误操作造成价格昂贵的数控机床的损坏，又可以使操作人员在对仿真数控机床操作过程中产生现场感和真实感。

同时由于其成本较低，可以大量地配置终端，彻底解决了数控机床数量不足的难题，使每位学生都能有足够多的实践机会，因此能够让学生更快地熟悉和了解数控加工的工作过程，掌握各种数控机床的操作方法。

其更大的好处还在于，在实现了同样教学效果的情况下，将加工出错率及事故发生率降低到了最低程度。

相信数控仿真教学必将成为中职数控教学中一种不可或缺的重要手段，也是推动职教数控专业课教学课改的技术支持。

参考文献：
［1］黄明吉.虚拟数控技术及应用［m］.北京：化学工业出版社，2005.
［2］宇龙数控仿真系统说明书.
［3］徐伟.数控机床仿真实训［m］.电子工业出版社，2004. ［4］李蓓华.数控机床操作工.中国劳动社会保障出版社，2004. 作者单位：江苏淮安市淮阴区职教中心。