关键词：数控仿真系统；数控机床编程与操作；理论及实践；教学效果
中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1006-4311（2014）05-0270-02
0引言
目前在机械制造行业中越来越多的应用到了数控加工，自然对此类人才的需求也就与日俱增了。但因为数控设备的价格很昂贵，很难做到每个学生都有足够的操作数控机床的时间，并且如果学生操作失误，很容易造成数控设备的损坏，既占用了设备加工时间，又增大了风险。因此，如何增加学生的实践操作机会，提高学生的实践动手能力，培养出更多的相关专业人才，就成为摆在广大职业院校的一道难题。各高职院校必须重视这一问题，探索出一套适合自己现状的教学方法和教学模式。数控仿真系统的应用可以有效的解决学生缺乏实践操作机会的问题，因为该系统可以通过进行数控加工全过程的演示，比如数控加工程序的编制、虚拟仿真数控机床的操作、工件加工和测量等，让学生了解和掌握到数控机床的各项程序指令和基本操作方法，为今后的实际操作打下良好的基础。
分析数控仿真系统在数控机床编程与操作实训教学中的应用可以发现，它作为前期的辅助教学手段已经成为了一种最安全有效的教学方法和教学途径。
1数控仿真系统在数控机床编程与操作实训教学中的应用
1.1利用数控仿真系统，可以提高教学效率、节约成本。数控设备价格昂贵，数量有限。数控仿真系统通过计算机大量配置终端，彻底解决了数控机床数量不足的难题。同时数控仿真系统不存在安全问题，若操作失误，系统会及时报警，并不会出现安全事故。不仅巩固了学生的操作能力，让学生有更多的实践学习机会，也在很大程度上节约了教学成本，是数控机床编程与操作实训教学前期良好的辅助教学手段。
1.2利用数控仿真系统，可以减少教师的工作量，提高教学质量。传统教学中，数控程序批阅的工作量非常大而且繁琐。应用数控仿真系统，学生程序出现小的失误，数控仿真系统会及时报警，帮助学生改正编程过程中的错误。数控仿真系统自带的考试功能能够自动记录学生操作过程的失误，自动评分，极大的减少了教师工作量，提高教学质量。
1.3利用数控仿真系统，可以提高学生的学习积极性。数控机床编程与操作实训是理论和实践相结合的课程，按照传统的方法在课堂上讲授编程指令，学生很难理解这些指令的内涵以及与实际应用之间的关系，学生会感觉空洞、枯燥、提不起兴趣，而利用数控仿真系统进行多媒体教学，直观地向学生展示编程指令的实际加工应用，学生可以将所学的指令在数控仿真系统上进行模拟加工，发现编程过程中出现的错误，教师针对学生的错误及时进行讲解，让编程指令变得具体、形象，增强了学生的学习积极性。
1.4利用数控仿真系统，可以增强学生动手操作能力。教师把数控机床操作的课程安排在实训车间来讲授，其一受数控机床数量的限制，学生自己动手操作的时间不足；其二学生操作一旦出现失误，轻则造成刀具或者机床的损坏，重则造成安全事故的发生。因此在进行数控机床实际操作之前，应先利用数控仿真系统，增强学生的动手操作能力。数控仿真系统采用的操作面板和按键功能与实际的数控机床完全相同，学生可以在数控仿真系统上自己动手操作机床来加深理解。即使操作过程中有失误的地方，仿真系统也只是及时出现报警提示，而不会造成安全事故的发生，这样学生就可以放心大胆地进行各种操作练习，从而增强了学生的动手操作能力。经过了大量的数控仿真系统的操作练习，再到数控机床进行实际操作，就会避免安全事故的发生。
1.5利用数控仿真系统，可以培养学生严谨的工作作风。学生在学习数控编程时，如果不利用数控仿真系统进行验证，很难发现编程过程中出现的小的失误。利用数控仿真系统，即使再小的错误，如数字0输成字母O，坐标值掉了小数点，字母Z输成数字2等等，数控系统都会及时报警，程序无法运行。因此要在数控仿真系统上正确的运行程序，必须保证输入的程序是正确无误，这就培养了学生严谨的工作作风。数控程序没有60分、90分，只有0分和100分。
1.6利用数控仿真系统，可以实现网络教学和远程培训。随着社会对技能人才的大量需求，职业院校还应担负起社会劳动力的培训任务，利用数控仿真系统和网络搭建的平台，进行远程教育将成为一种新的教育教学模式，它打破了地域和时间的限制，扩大培训人员的数量，缩短了培训的周期。
2数控仿真系统应用中的注意事项
2.1数控仿真系统只能检查程序的对错，无法检查程序的好坏。数控仿真系统对数控程序编写技巧、加工工艺安排无法检查。教师应在课堂上重点讲解这些问题，学生应结合所掌握的加工方法，进行加工工艺安排，然后在数控仿真系统上进行模拟练习。
2.2数控仿真系统只能完成加工过程，不能检查加工质量。数控仿真系统在切削速度、进给量、吃刀量等对加工质量的影响无法体现，实际加工中的刀具磨损在数控仿真系统里也不存在。在数控仿真系统里，只要程序是正确的，加工完成后的尺寸就是丝毫不差的。但是在实际操作中，刀具磨损、各种加工参数的设置都会影响最终的加工结果。数控仿真系统的使用，会在一定程度上让学生放松对产品质量和生产安全的认识。因此数控仿真系统只能用于数控机床编程与操作实训教学前期辅助教学，不能完全抛开实际机床的实习内容，后期还要安排适当的实习时间，通过实际操作来纠正以上不足。
综上所述，数控仿真系统尽管毕竟和实际机床还是有很多区别，无法真正替代实际机床，但是数控仿真系统减少了资金投入，充分利用有限资源，提高了学生的学习兴趣，调动了学生的学习积极性，减轻了老师的工作量，对于学生动手操作机床的能力培养，也起到了提高和增强的
作用。
参考文献：
[1]吴长有.数控仿真应用软件实训[M].北京：机械工业出版社，2008.
关键词：数控加工数控仿真系统功能应用
据尚普咨询的《2011―2016年中国数控机床行业调研及投资前景预测报告》指出，随着国家将装备制造业作为战略性产业培育，“十二五”期间我国将持续加大该重大专项的投入。另据全国工业普查资料显示，2011年底，我国数控机床拥有量约378万台。制造装备的大规模数控化和数控加工技术的发展，使得掌握数控机床编程知识和数控机床操作技能的技工成为劳动力市场急需的人才。中等职业学校数控加工专业普遍面临数控实训设备数量不足这一教学瓶颈，数控仿真系统这种虚拟设备为我们提供了可行性选择。如何有效利用数控仿真系统，培养出符合企业需求的技术人才，值得我们中职教师认真探讨和商榷。
1数控加工仿真系统的功能、特点
1.1数控加工仿真系统分为三种运行状态：练习、授课、考试。其中授课功能使得教师可以以广播教学的形式将自己的操作过程演示在每一个同学的面前，就好像教师在同一时间手把手教每一位同学，这在一定程度上充分利用教师的资源优势，提高单位时间内课堂教学效率。考试功能可实现自动评分、成绩查询、分析。推动了考试方式的改革，更加注重学生实际操作能力培养，实现了无纸化的考核与测评。
1.2数控仿真系统集成了计算机图形技术、计算机仿真技术、传感技术、网络并行处理等技术的最新发展成果，是一种由计算机实现的高技术模拟系统，可直接观察、操作、触摸、检测，并能与之“交互”，给人一种身临其境的感觉。虚拟数控机床具有与真实数控机床相同的外形结构，并具有与真实数控机床完全相同的界面风格和对应功能，机床操作全过程仿真。用虚拟的设备，增强了学生对数控机床操作熟练程度。
1.3数控仿真系统可供选择的数控系统全、可供选择的数控机床种类多。可选择FANUC、PA、SIMEMENS、华中数控、广州数控、大森数控等多种数控系统；可实现对数控车床、数控铣床、加工中心等数控机床的操作。
2数控仿真系统在教学中的作用
2.1应用数控仿真系统，消除学生的学习心理障碍。数控编程与加工课程是数控加工专业核心课程，理论性较强。学生应具有观察能力、实验能力、理解能力、综合分析和判断能力及数、形、图转化能力。没有良好的学习心理状态，学习过程中就会出现消极、放弃等不良现象。中职学生入学时成绩不很理想，基础薄弱，因而很多学生在经历了这样或那样的挫折后，往往认为自己天生就不适合学习，对自己能力进行否认，在没有“调查取证”前就对自己的潜能宣判了死刑。进入中职学校的学生在学习心理上普遍存在这方面或那方面的学习障碍，大部分学生认为学习数控课程难。为了消除学生的这种心理偏差，在数控课程教学中，我利用数控加工仿真系统，采用“先教后学”的教学方法，达到消除学生的学习心理障碍。如在讲授加工指令的应用时，我把本次课需要完成的简单轴类零件加工教学任务预先写在黑板上，然后一步一步教授学生如何做，而不探讨为什么这样做。经过90分钟的“苦”战，学生大部分能在数控仿真系统中做出样品。在学生信息反馈中可以看出，达到了消除学生学习的畏惧情绪，初步消除的学习心理障碍，为后续学习奠定的基础。
2.2应用数控加工仿真系统，激发学生的学习兴趣。我国古代著名的教育家、思想家孔子曾经说过：“知之者不如好之者，好之者不如乐之者”。只有“好之”“乐之”才能有高涨的学习热情和强烈的求知欲望，才能以学为乐，学有所成。数控课程教学要在导人、呈现、操作、巩固和应用这五个环节活化教材。数控仿真系统将声音、图像和文字融于一体应用于数控教学中，从各个侧面生动展示了数控机床特有的加工特点和功能，如自动进刀、退刀、换刀，复合循环加工等，使教学内容更具有艺术表现力和强烈的感染力，促进学生对知识的理解和掌握，能有效突破教学难点，还可以活跃课堂气氛，吸引学生注意力。通过仿真操作，学生从选择机床、系统、刀具、编制程序、输入、检验、模拟显示，独立完成整个零件加工过程，感受到了自身加工的成就感。学生在这个过程中，更多锻炼了自身能力，激发了学习兴趣，大大提高了学习积极性，促进了自信心的进一步提高，也培养了学生创新能力。
2.3应用数控加工仿真系统，实现分层教学。中职学生生源差异较大，尽管学生在校阶段经历了共同的教育，但学生在接受知识、动手操作能力等方面存着个体差异，这些差异直接影响了学生的学习风格和学习策略，这就为分层教学提出了客观要求。应用数控加工仿真系统，较好地实现了对不同学习要求的学生实行专业技能的普及与提高相结合，教师根据学生现有知识、能力水平和潜力倾向，科学地把学生划分为水平层次不同的学习群体并区别对待，配发难易不同加工零件图纸，使得这些群体在教师恰当的教学策略和师生互动中得到最好的发展和提高。
在这个过程，教师要时刻关注学生的学习成绩，学习能力的动态变化情况，及时作出反应，不能从一而终。数控加工仿真系统的应用，使得教师分身有术，有效实现了分层教学，达到预期的教学效果。数控仿真系统应用为中职专业教师转变教学理念，实施真正意义上的因材施教，创设了良好的环境和条件。
3数控加工仿真系统应用评价及策略
数控仿真系统应用为教学开辟了新途径，但它只是一种虚拟技术，不能也不可能完全代替技能训练，一定防止由于时间长久把虚拟等同于现实的错误倾向，区别仿真与实际操作的差异。
3.1数控仿真系统只是对数控机床加工过程的模拟仿真，而并非真实加工，因此它无法完全代替学生在实际数控机床上加工的真实感受。要科学安排，使仿真加工与实际操作有效地结合，让数控仿真加工真正起到辅助于技能训练的教学目标。
3.2在仿真加工中，对被吃刀量、主轴转速、进给量切削参数选择，对刀具选择，对走刀路线安排等没有智能化评价功能。如果操作有错误或程序错误，系统只会给出提示，但在生产实际加工中将可能造成无法估计的经济损失甚至危害人身生命安全。在数控加工仿真教学中，也得让警钟长鸣，做好《车工工艺与技能训练》课程理论教学与实训，克服仿真加工中的不足。
3.3无论在数控机床加工还是仿真加工，要保证加工零件满足要求，对刀是至关重要的。以FANUC0I系统数控车床为例，在数控车床上和仿真系统可采用试切法对刀（将工件坐标系原点建立在工件的右端面中心上），过程如下：试切工件右端面后沿端面将刀具退出，然后打开机床的刀具偏置表，输入Z轴试切长度值，试切长度值为“0”，按菜单软键[测量]；移动刀具，进行外径试车，使刀具沿Z轴的正方向退出，然后用量具测量试车部分的直径，在刀具偏置表中，将光标移动到X轴位置，输入试车直径，按菜单软键[测量]，对刀完成，如图1。采用多把刀具对刀，只要重复上述操作即可。
在仿真系统中试切法对刀还可这样操作（将工件坐标系原点设置在工件右端面中心点上）：在工件某一合理位置试车，停止主轴转动，测量试车位置的直径及距右端面的距离分别为21.865mm12.305mm，如图2和图3。在刀具偏置表分别输入X21.865和Z-12.305，再按菜单软键[测量]，也能达到对刀的目的，而且精度很高，尤其工件长度尺寸得到充分保证，但在实际加工中是不可行的。教师在教学中一定要把理论与实践相结合，对问题进行剖析，以免学生产生误解，影响到实际操作与编程加工。
4结束语
我国数控机床起源于上世纪80年代，起步较晚。在中职学校教学中可供学生实际操作的数控机床相对于学生人数甚少，数控仿真系统投入使用为数控技术人才的培养起到了功不可没的作用。同时我们还应清醒地认识到数控加工仿真软件的开发还有一定的不足，数控仿真系统在教学中的应用还处于起步和探究阶段。认真总结数控仿真系统在教学中的应用，给予科学合理的评价，积极应对其存在的不足，使其发挥在数控技能培训中的特殊作用，促进数控教学更快、更好的发展，为我国“十二五”规划的实施起到职业教育应有的作用。
参考文献
[1]上海宇龙数控仿真系统说明书
[2]日本FANUC数控车床使用说明书
数控仿真系统实际上是指在计算机技术和虚拟现实技术发展的基础上发展而成的仿真软件，它是以计算机为平台在数控仿真加工软件的支持下进行的，这些软件通常都具有数控加工过程的三维显示和模拟真实机床的仿真操作。很大程度上可以帮助中职学校学生学习数控知识，进行虚拟的实践操作，帮助中职学校学生更有效的掌握所学的相关知识和原理，对数控加工建立感性认识，反复动手进行操作，做到一人一机，实现培养高素质高技能实用型人才的目的。
1中职学校数控教学中运用数控仿真系统的优点
1.1安全便捷
数控机床是在计算机和虚拟现实技术基础上发展的，具有操作简单，安全易上手等优势。现阶段我们达不到一人一机的教学条件，在教学中使用数控仿真系统可以有效地解决此问题，而且在模拟机床操作中学生能接触其他更多的型号；数控仿真系统可以模拟机床操作的全过程，甚至是错误的操作方式，这可以帮助学生解决在实际操作中出现故障应对的方法，使学生对操控机床有了进一步了解。此外，中职学校学生进行初次操作，尽管有专业老师指导，难免也会出现技术失误，出现安全问题。数控仿真系统（图1）在进行实践操作时相对来说安全性能较高，减少了教学事故发生，对广大中职学校师生来说，在教学中使用数控仿真系统，可以降低教学难度，增进学习兴趣，减少安全问题，实现教学多元化，帮助学生全面掌握相关的操作方法。
1.2提升教学效果，培养学生兴趣
在中职学校教学中，通常是以传统的板书方式向学生介绍数控机床的操作方法和按钮的作用，这种教学方法不仅乏味枯燥，而且也由于操作理论知识十分抽象，很难让学生了解相关内容，难以激发起学生们的学习兴趣。在教学中使用数控仿真系统可以做到理论和实践的结合，教师可以使用数控仿真系统讲解相关的理论知识，加深学生对各个指令和操作过程的印象，学生可以通过电脑上看到教学中演示的内容，并进行相关操作，老师也可以根据学生的模拟操作中失误和不足做出相关指导，这种运用数控仿真系统可以使教学做到理论和现实结合，培养师生之间的感情，增进学习兴趣和热情，提升教学效果，为学生未来操作机器做下准备。
2数控仿真系统不足与实际的应用措施
目前，在中职学校数控教学中应用数控仿真技术的?^程中，依然存在着不完善的地方，因此，需要结合问题进行详细的分析，并且采取针对性的应用措施，将数控仿真系统的优势发挥出来，使其更好为教学所用，提高教学的质量。
2.1系统不完善
虽然计算机技术和虚拟现实技术发展迅速，但是目前来看数据仿真还是有不完善的地方，例如在数据模拟的实践操作中有些指令无法实现或者有时会出现错误的指令对教学效果产生消极的影响，使学生对机床操作过程更加迷茫，因此我们必须不断完善数据仿真系统。此外，在教学过多使用数据仿真系统中也会产生弊端，如果过度依赖数控仿真系统，从而忽略了实际机床操作，那么学生们的实践操作水平就得不到真正的提高，我们在实际教学中要注意数控仿真系统和实际机床操作交替使用，不要过多考虑由于使用机床次数较多造成机器损坏，增加维修成本等这些问题。只有在教学中做到理论和实践结合，才能让学生对操作机床有更深刻的认识。
2.2数控仿真系统与实际机床的差距
数控仿真系统可以模拟操作过程帮助学生更好掌握机床操作技术，但是不得不承认的是数控仿真系统模拟程度不是很高，与现实的实际机床还是存在差距，不能很好的模拟操作全过程，无法使学生真正的感受到实际操作效果。对数控仿真模拟中出现的安全问题并不十分在乎，这极有可能在将来的实际操作中带来严重失误。因此我们要做的就是进一步完善数据仿真系统，并且加强与相关企业的合作，从而实现理论与实践的相结合，将数控仿真系统的作用最大程度的发挥出来，以提高中职学校数控教学的质量，提高学生的专业素质和专业水平，实现学生长远发展。