时间：2023-05-30 09:26:05
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇数控仿真系统，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
进入21世纪，我国制造业在世界上所占的比重越来远大，随着我国逐渐成为“世界制造业中心”进程的加快，制造业的主力军――技能人才严重缺乏已成为制约我国制造业快速发展的瓶颈。数控机床在现代机械制造业中广泛应用，社会急需大批熟练掌握现代数控机床编程、操作、维修的一线工数控技术工人。职业技术学校作为生产一线操作和技术人才的培养基地，如何更快更好地培养出满足市场需要，掌握数控机床编程、操作与维修等技能的高质量的技术人才，早已是数控教学工作者研究的课题。
现在职业院校数控专业普遍采用数控仿真软件辅助数控教学。现浅谈如何利用数控仿真软件作为辅助教学工具，与数控教学有机地结合起来，提高数控教学水平，培养高素质的应用型技术人才。
一、采用数控仿真软件作用
1.节约设备投入，实习耗材的使用
现在数控设备价格比较高。数控车床最少7、8万，数控铣床一般也在20万左右。加工中心一般要50万左右，多则达百万甚至上千万。数控机床的实训如果完全按照实操进行，不但投入大，而且消耗多、成本高，即使是实力雄厚的院校或企业也难以承受此种消耗和投入。
数控仿真软件包含多种数控系统，使用其作为教学辅助工具，可以使数控教学达到投入少，教学内容多样性，培养的学生适应能力强的目的。它能避免学生初期实习时不熟悉数控系统及面板操作带来的设备、人身安全等问题；又能克服学生因为刚刚接触数控机床产生的畏难心理，增强学生操作熟练度和信心，能对机床的功能有深入了解，达到熟悉数控机床的目的，学生还可以通过仿真对所编程序进行验证。可以克服人多而设备少的矛盾，保证了学生实习时间，同时同样数量机床可以满足更多学生实习，降低了实习消耗，节约了成本。
2.提高学生编程、操作能力
数控仿真软件具有多种数控系统、多种机床，它可以逼真的进行数控编程和操作。可以让学生在实际动手操作之前，先用仿真软件在计算机上模拟操作，这样能让学生在实际操作机床之前就已经有了一定的熟练度和自信心。在实习时，合理安排数控仿真和实操课时比例，一般为1:1。仿真练习可以进行编程和加工工艺学习，学生利用仿真软件可以进行程序编写，工件仿真加工等操作，通过完整的、接近于实际操作的模拟操作过程的教学让学生掌握数控机床加工零件的全部过程。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，达到了融会贯通，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。学生可以更快、更好地掌握编程、操作，同时培养学生独立解决实际问题的能力。
3.拓展学生所学的知识面
现在学校购买的数控机床一般是FANUC系统，但有的企业使用西门子系统、广州数控等系统。为了使学生在毕业后有更多的就业选择，在进行仿真教学时可以不仅仅练习FANUC系统编程、加工，还应拓展数控系统的学习。利用仿真软件学习其他企业常用的数控系统的编程和操作，使学生了解并掌握不同系统、不同数控机床编程与操作方法。提高学生对不同系统、不同操作面板的编程与操作的适应能力，拓展学生知识面。
4.提高理论教学效果
数控理论教学尤其是数控编程与操作的学习，最好使用仿真数控软件辅助教学。在教室里枯燥的学习数控编程，学生不容易理解指令的使用，而且无法检验编写的程序正确与否。在课堂上讲解按键作用和操作，只能靠学生的想象，枯燥无味，教学的效果甚微。如果将数控仿真软件引入理论教学，可以在课堂上将学生的程序编写逼真的演示出来，可以及时发现程序中存在的问题，对指令的理解更加容易。可以使学生在教室中看到和实际加工基本相同的加工过程，学生更容易理解数控加工操作。这不但有利于激发学生学习兴趣，提高数控理论教学效果，更有助于学生编程能力的提高，也为以后的实际操作奠定了坚实的基础。
二、使用中存在问题及解决措施
数控仿真软件的使用不仅仅包括优点，还存在不足之处需要改进。
1.学生不注意仿真和实操之间的不同
数控仿真软件只是对工件的编程、加工过程的模拟，并非真实的加工过程，仿真系统只有在选择过大切削深度时才会提示报警。在使用仿真软件练习时，不用考虑切削用量的影响，程序就能加工合格的工件，学生不能感觉到实际加工时的切削用量的选择、零件装夹对加工的影响。长此下去，学生在生产加工中就不会考虑到切削用量、刀具、材料等因素对加工的影响，只会按照仿真系统编程。这样的程序一旦用于实际操作，很容易发生崩刀、撞车等安全问题或影响零件的加工质量。对此教师要高度重视，合理的安排仿真和实操的课时，使学生始终保持安全生产的意识，养成良好的工作习惯。
2.有可能影响学生的学习
一方面，长时间使用数控仿真软件教学，会使学生认为数控编程、加工比较简单，放松对自己的要求，不认真听讲，懒于上数控机床操作，致使技术退步。另一方面，有些学生自控能力较差，长时间使用仿真软件教学，学生趁机利用电脑上网、玩游戏或看小说，放弃学习。这就要求教师加强责任心，提高管理水平，改进教学方法，减少数控仿真软件在教学中的负效应。
总之，把数控仿真软件用于数控教学之中，将激发学生的学习积极性，将有利于改进数控教学条件，提高数控教学效果，但要正确处理其在使用中产生的问题，以便收到事半功倍的效果。
【参考文献】
[关键词]工程训练数控加工仿真系统CAXA
中图分类号:TB4文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1120107-01
一、引言
随着我国数控技术的高速发展,数控人才十分短缺,许多大学和专科院校都开设了数控技术专业,为学生提供了理论学习的条件,而工程训练中的数控实习则为学生提供了很好的实践学习空间。
数控机床品种多(操作系统多,如:FANUC、PA、SIEMENS等)、价格高(一般几十万元)。数控机床操作人员的培训若完全在真实的数控机床上进行,投入的成本会很高,也会造成很大的浪费。即使是实力雄厚的培训院校和企业,也难以承受。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、受企业欢迎,势在必行。计算机技术可以说是无孔不入,近些年出现了计算机仿真技术,可以模拟实际环境变化。在数控方面,出现了数控加工仿真系统,用计算机仿真数控机床的加工环境及工作状态。这样就可以用计算机仿真系统对学员进行数控机床的培训,还可以检验程序的正确与否,还可以在计算机上进行仿真模拟加工,让试加工在计算机上进行,使得正式加工安全可靠。
二、数控加工仿真软件简介
让没有数控基础的学生直接进行实操,容易对机床造成伤害,更容易危及到学生的人身安全。利用数控加工仿真系统,就可以避免。数控仿真系统包括FANUC、PA、SIEMENS、华中数控、广州数控、大森数控和MITSUBISH在内的多个数控系统,其中每个系统又分车、铣、卧式加工中心和立式加工中心。学生可以根据具体情况,选择与实际相同的数控系统进行操作练习、仿真加工。
操作过程如有不当,仿真系统会以文字对话框的形式提示操作者错误之处。
三、自动编程软件简介
数控机床一般执行的程序是G代码,这种程序代码可以通过两种方式得到,即手动编程和自动编程。手动编程需要熟知G代码,还要对所加工的工件各个特殊点的坐标值(在工件坐标系下的坐标值)计算精确,这样,手动编程即费力又不精确。北京CAXA公司研发的CAXA制造工程师软件(针对于数控铣床),很好的解决了手动编程所遇到的问题。
CAXA制造工程师软件可以自动生成零件的加工代码,即G代码。生成过程如下:
1.绘图。按照图纸尺寸要求,绘制图形。见图1。
2.生成加工轨迹。生成粗加工/精加工轨迹,用轨迹仿真功能仿真加工。见图2(a,b)。
3.生成加工代码。生成G代码,加入程序头(不同系统程序头有所不同)。见图3。
上文提及CAXA制造工程师可以对铣床零件进行自动编程,对于数控车床有CAXA数控车自动编程软件,而数控电火花线切割机有CAXA数控线切割自动编程软件(自动生成的是3B代码)。
四、仿真系统在工程训练中的应用
数控加工仿真系统在数控实习中已得到应用,通过几年的实际应用得到了较为宝贵的经验,为进一步提高工程训练的质量打下了坚实的基础。
1.讲解数控机床。指导教师讲解数控机床操作步骤及注意事项。2. 熟悉仿真系统。学生按照数控车/铣仿真指导书熟悉数控加工仿真系统。3.学习CAXA。学生在制造工程师指导书指导下学习CAXA制造工程师2006。4.创新加工。学生根据前面学习到的相关知识和软件,进行自主创新设计,并在教师的指导下在机床上加工出具体实物,见图4。
五、缺点与不足
数控加工仿真软件在工程训练数控实习中的应用,虽然在一定程度上解决了如设备不足等问题,但是还要清醒的意识到它所带来的弊端。
1.过于依赖计算机。所有的操作,包括图纸绘制、G代码生成和仿真加工,都可在计算机上完成。
2.忽略加工工艺。仿真系统的仿真加工过程速度一般为5倍(调节范围:1～100),使得操作人员忽略进给速度、刀具转速和加工质量等。
3.无法保证加工质量。由于仿真软件只能仿真加工过程,对于零件的表面粗糙度和尺寸精度等无法保证。
参考文献:
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关键词：数控加工；自动编程；仿真实验系统；建立模型；绘制模式；模型重构 文献标识码：A
中图分类号：TG659 文章编号：1009-2374（2015）21-0023-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.21.012
所谓数控加工，主要指的是一个零件按照图纸的要求进行加工的整个过程，在这个加工过程中，需要根据图纸上零件的所有数字化的定义来制定相应的指令，而且能够有效的保障零件在加工中具有较高的精度，对于最终加工成的零件来说，在对这一零件进行检验时，能够更加方便地对零件的整体形状与尺寸进行控制，提高整体的精度。就实际情况来看，当需要进行加工的零件复杂程度与精度要求都十分高时，数控加工便能够更好地发挥出其特点与优势。在实际的操作过程中，无论数控程序编写的多么精细，仍然会有着较多的问题，而且传统的手动编写程序不仅容易出错，而且需要消耗较多的时间。由此可以看出，将自动编程技术引入到数控加工程度中具有较高的意义，能够有效的提高整体数控系统的精度与效率，再加上仿真性的实验，便可以根据不同零件的要求进行模拟加工，具有十分高的实用性。
1 数控加工自动编程系统的构建
1.1 数控加工中自动编程的要求
在数控系统中应用自动编程技术，主要便是将数控技术与计算机技术进行有效结合，通过计算机的思想将数控加工中的各个环节都紧密地结合在一起，所以，在实际应用中一定要将所有的计算机辅助加工软件都联系在一起，比如CAD、CAM等。在数控加工编程中，首先需要做的便是能够有效地识别图纸，对于图纸识别的软件目前应用最广泛的便是AUTOCAD软件，通过使用这一软件来为整体系统进行服务是十分合适的。之后，需要通过这一软件将零件所有的特征进行总结，与数控机床进行结合，所以在加工过程中需要对数制机床有一定的认识与了解，能够熟练地使用数控机床，特别是对于G代码应当有相当清楚的理解。
1.2 数控加工自动编程技术不同模块的功能
在自动编程技术中，需要对整体系统细分成不同的模块，通过这些模块的共同工作来完成整体的工作。
第一，对图形进行分析。这一部分主要指的是通过使用计算机软件对需要加工的零件进行分析，总结出这一零件所具有的特征，将所有的特征进行分类，在加工的时候便可以根据这些特征编写相应的加工工序。
第二，对数据进行相应的处理。在完成对零件特征与信息的收集与整理之后，便需要建成的数据库对这些特征进行分析处理，通过相应的算法生成刀具的运动
轨迹。
第三，将需要的工艺进行输入与分析。对于不同零件的加工来说所需要的工艺也有着一定的差别，所以，需要根据加工工艺的不同将所需要的工艺输入到自动编程的程度当中，以此来确定在加工过程中切削的用量等必需的参数。而且这些参数都需要是临时的，因为每次加工的条件不同所对应的加工参数也不同。
第四，整体自动编程数据库的建立。在自动编程过程中，需要对零件所具有的信息进行处理，而处理的时候便需要从数据库当中得到相应的信息，将这些信息进行重新的组合便能够生成加工零件所对应的加工程序，才能够进行整体的数控加工。
2 数控加工仿真实验系统的构建
在数控加工技术中，通过使用NC来进行切削的仿真主要可以分成两个部分，分别是几何方面的与力学方面的。对于前者切削技术来说，主要是需要考虑一些物理量，这些物理量主要指的便是切削参数与切削力，这两个参数对于走刀来说是十分重要的，可以有效地验证NC程序所具有的正性。对于整个切削技术来说，其需要物理仿真的一种，它的工作过程可以被看作是通过使用动态力学来完成对刀具的预测，以此来完成对各个参数的控制作用，最终完成整体加工过程的优化处理，提高整体加工的精度。
而所谓的几何仿真，则主要是通过使用几何建模的方面来进行的，这种方法最重要的便是利用几何方面的空间与离散的方法来进行计算的，最终达到提高加工精度的效果。
通过对这两个加工技术的比较，通过使用几何的技术能够有效地将零件进行模拟化，并且将模拟化生成的零件的模型输入到整体加工系统当中去，这样一来就能够有效地提高整体加工的效果，使得最终得到的仿真结果与实际要求仅具有较小的差别。本次研究工作便是通过使用这种技术，在原有的CNC的基础上进行了二次开发，从而为工作人员提供一套具有较高操作性与可视性的软件，并且通过相应的算法与模型的建立以提高整体数控加工的精度。另外，本次二次开发所得到的程度具有较高的美观，能够给使用者提供一定的真实感，下文便对这一系统进行介绍。
数控加工仿真模型的建立有以下三个方面：
2.1 建立模型
在计算机图形学中，一般常用三角形网络模型来描述物体。随着零件加工精度要求的提高和加工设备的完善化，三角形网络模型就需要上万个，甚至几十万个三角形面片构成，为了进一步简化数控加工零件模型的动态仿真计算过程、节省大量的存储空间、更好地实现仿真绘制，本文选取零件表面规则三角片化的方法，这样一来，每一个三角片所占的内存空间大大减少，平均每个仅占一个内存空间。
2.2 绘制模型
采用零件表面规则三角片化方法将零件模型建立好以后，利用OpenGL图形函数将所有的三角片进行绘制，加工零件的外观就显现出来了。三角形的顶点就是网络的节点，各节点高度值就是高度缓冲区存储的数值，因此这种建模方法具有方便遍历到每个网络节点的优点，能够快速将所有的三角片绘制完成，能节约一定的实验时间。
2.3 动态仿真的模型重构算法
车削过程就是模型的重构。在车削的系统动态仿真进行车削过程时，先将车削模型转化为铣削模型，就是钢板（宽为2πR、厚为R）冲压成钢柱（半径为R）的一个逆过程，如此就完成车削模型与铣削模型的转化了。要注意，在转化的过程中，也要将车刀的运动轨迹作相同的转换。车削模型与铣削模型统一在一起后，其算法也就是由具体变为一般，代码也得到简化，更易于
实现。
3 结语
在基于通用计算机辅助机械设计软件的平台上，开发面向加工设备的数控自动编程系统，使设计CAD直接面向加工CAM，同时面向加工设备的思想使CAM有了与CAPP、CAE联系的桥梁，使得CAD、CAM、CAPP、CAE能很好地统一起来，有利于计算机集成制造系统的实现。数控加工仿真系统的实现不仅可以用作数控编程人员的培训，让受训人员可以进行实践操作，增强他们的实践能力，减少昂贵的设备投入，还可以在制造企业内部使用，实现快速、精确的数控加工程序仿真，应用价值非常高。
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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】数控车床仿真 教学系统 研究 开发
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889（2012）02C-0190-02
随着机械加工技术的发展，数控机床的应用日趋广泛。在这样的产业背景下，社会对从业人员数控加工技能的要求也日渐增高。在高职教育中，数控技术已经成为机械类学生的重点课程。技能的掌握必须通过实践去获取，然而在多数职业院校中，设备资金的短缺使得可供学生训练的机床有限，学生无法在学校获得较好的训练，制约了其技能的掌握。计算机技术特别是虚拟技术的发展及应用，使数控技术的实践教学有了一个新的平台，利用计算机虚拟数控机床的功能及操作模式，学生身临其境，一方面解决了设备少、学生多的矛盾；另一方面降低了操作的危险性，并减少机床的损坏风险。
数控仿真只是利用计算机代替实际的机床对零件进行加工，因此，仿真系统应包含如下几个模块：几何建模、NC代码编译、仿真显示。
一、几何建模
数控仿真中，几何建模主要包括建立毛坯模型、刀具模型、数控机床建模以及数控机床的运动模型。几何建模OpenGL（Open Graphics Library，开放式图形库）是一个开放的三维图形软件包，可以与Visual C++紧密接口。OpenGL是图形的底层图形库，其本身没有提供几何实体图元，不能直接用来描述场景，但是，通过一些转换程序，可以很方便地将AutoCAD、3DS/3DSMAX等3D图形设计软件制作的DXF和3DS模型文件转换成OpenGL的顶点数组，以它为基础开发的应用程序可以十分方便地在各种平台间移植。
本系统中，采用Visual C++与开放式三维图形编程标准OpenGL相结合，建立一个与OpenGL相应的接口类完成对OpenGL的初始化设置。在使用OpenGL进行渲染的时候，只需要编制根据插补计算得到的刀位轨迹数据表，然后在图形显示类中调用OpenGL基本图元绘制函数和复杂三维曲线/面绘制函数进行环境的建模。OpenGL的工作流程如图1所示。利用对话框来实现对毛坯形状、尺寸、材料的设置以及对刀具的选择。数控车床模型则根据动、静部件拆分后完成，拆分后数控车床就有数控车床床身、主轴、刀架、尾架。各运动部件的坐标均符合右手笛卡尔坐标系。
二、NC代码编译
数控加工是通过数控加工程序来实现的。一个完整的数控程序由若干NC代码构成的程序段组成。因此，在仿真系统中，对NC代码的编译是实现数控仿真的关键。NC代码的编译根据数控机床执行数控加工程序的一般原则，自上而下进行编译。NC代码的编译主要包括以下内容：
（一）对NC程序的语法进行检查。对NC程序的语法进行检查，主要是对准备功能G代码、辅助功能M代码以及其他功能代码的格式进行标准化、相容性检查。
在数控程序中，指令代码应遵循一定的规则：一是N为顺序号，用于标明程序的前后顺序，两个N之间的内容为一个完整的程序段。二是准备功能G代码根据功能不同分两大类，一类为续效（模态）指令代码，即某一指令代码在某一程序段中被指定后，在后续的程序段中就持续有效，并且在后续的程序段中也不必写出该指令，直至在其他程序段中出现同一组的其他准备功能指令，该指令才失效。此外，同组的指令不能同时出现在同一程序段中。例如，G00、G01、G02、G03为同组的模态指令。另一类为非续效（非模态）指令代码，即在其被指定的程序段中，指定功能被执行，在后续的程序中未被指定则无效，如要再次被执行必须再次指定。例如，G04。三是在一个程序段中，I、J、K和R不能同时出现。四是同一个程序段中同一字被多次指定则后者优先。
（二）数据的处理。数控加工中，零件轮廓是由程序中指定的坐标值决定的。数控程序中给定的坐标数据为此次刀具轨迹的终点，同时也是下一次刀具轨迹的起点，因此，数据具有连续性、有序性，在数据的处理上采用动态的数据链表。
（三）译码。译码主要是把各个程序段中的信息提取出来，并将信息转换成相应的数据量或状态量进行存储、处理。为了能得到较高的系统运行速度，提高加工效率，对数据的处理采用编译的数据处理方式，前期译码，将生成的数据存入缓冲区内，插补计算时再从缓冲区中调用，以获得较快的运算速度，但对内存的要求比较高，内存开销大。处理的流程如图2所示。
三、数控仿真显示
数控加工实际是刀具相对于毛坯的运行过程，刀具运动的精确性影响着生产的结果。数控仿真的意义就在于把刀具相对于零件毛坯的运动轨迹通过计算机的图形处理功能显示出来，方便操作者判断刀具加工轨迹的正确性，能够在实际加工前发现问题，并能检查刀具与工件的干涉问题。通过数控仿真，可以减少试切甚至可以不试切就进行实物加工，减少试加工时造成的原料、人工成本的消耗，这对于复杂的零件加工尤为重要。刀具轨迹的仿真主要通过主控模块完成对NC程序编译模块、分析模块和图形处理模块三部分的相关处理，处理流程如图3所示。
（一）模块功能。NC程序编译模块根据数控NC程序的规则读入NC程序，并按照NC程序的语法结构检查其正确性，根据指令类型调用相应的函数进行处理。NC程序分析模块将相应的NC程序指令处理结果转换成为相应的控制参数或图形参数。NC图形处理模块则将转换好的控制参数和图形参数，完成加工过程中所形成的直线或圆弧线，以完成对程序的刀具轨迹的生成。
（二）控制与显示模块。数控机床在操作时主要通过操作面板来实现各种动作，如机床参数的初始化，机床主轴的启停操作，超程报警和解除，程序的启动、暂停，机床急停，自动执行、手动执行、回零点的转换等。利用VisualC++开发软件强大的控件设计，对各种按钮进行状态监控，实现对操作界面上对应的事件实时地作出响应。在进行运动控制、零件加工状态时，动态地对刀具、机床、工件进行处理，根据加工的速度，在窗口中实时地显示出各工具运动和工件成型的动态图像。仿真的总体构架如图4所示。
上述数控仿真教学系统是在PC机的开放平台基础上开发的，具有很好的使用普遍性，系统采用模块化的构建方式设计，这对于数控系统NC格式不同的编程有较好的兼容性，嵌入或置换不同的NC指令模块可形成不同的数控系统。VisualC++中控件的灵活使用，增加了系统的易控性、交互性，且界面友好。
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［4］范建明，曹锋，刘金磊.数控机床仿真系统研究［J］.煤矿机械，2010（1）
【关键词】数控仿真软件；数控铣削教学；应用
随着我国经济不断发展，机械制造技术亦日新月异，数控加工在现代化制造业中彰显出越来越重要的地位。社会上数控技能型人才较为紧缺，许多高职、中职、技校相继增设及大力发展数控专业。同时，为了缓解学生多，数控设备少的局面，很多院校都利用仿真软件进行数控教学与实习操作；作为一名从事数控编程与操作的专业教师，结合自身实践经验，发现仿真软件在数控教学中起到桥梁作用，既能缓解实习教学与数控设备少的矛盾，使理论与实践有机地结合，又能提高学生的感官认识，刺激其学习的主动性，同时又是节约成本、安全有效的教学模式。
一、数控仿真软件介绍及安装，运行环境
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。我校使用的是斯沃网络版数控仿真软件。它具有以下多项功能，可以在计算机屏幕上仿真完成数控机床操作包括：数控加工程序输入输出，定义毛坯，选择刀具、夹具，G代码处理；现时支持不同数控系统的选择训练包括：FANUC，SIEMENS系列，华中数控，广州数控；而对微机要求不高：16MB显存显卡，CPU是PⅡ266，内存128MB，硬盘1GB，并与多种计算机操作系统兼容；利用网可以搭建师生教学互动平台。
二、数控仿真软件在数控教学中的应用
1.仿真软件为初学者打基础。在现时大部分的中职学生素质不容乐观，学习主动性不高，对于刚接触数控的学生来说，数控课的上课内容是抽象的，而采用数控仿真软件一边演示，一边教学，将数控设备面板上按键、图标，机床坐标，对刀过程等在课堂上只能纸上谈兵，难以理解的数控基础知识进行形象、生动地教学，使学生较易接受，吸收，在加深认识的同时，打下较全面、扎实的数控基础。
2.仿真软件教学提高学生的学习兴趣和质量。我校的专业课实行模块教学，即将数控专业内容分成多个模块完成教学，以理论学习紧接对应实习操作为完成一个模块教学。引入数控仿真软件教学，使数控编程知识和操作相一致，学生所编程序可以直接在数控仿真上模拟加工，对程序上的G代码、格式、漏洞、语法的错误等可以直接看出来；机床面板操作，零件的加工过程直观形象，加工结束后可以测量检查，每次的编程与操作的作业可以在计算机上完成，且每次马上有结果，理论联系实际及时找出学习数控存在的问题或不足，明确下一个的学习目标从而激发了学生学习的积极性和兴趣，同时提高了学习质量。
3.明确课题，循序渐进掌握数控编程与操作技巧。应用数控仿真系统每次上机，告诉学生明确课题及要求。以华中数控为例，数铣、加工中心讲解刀具半径补偿编程G40、G41、G42的使用时，在仿真系统中分别以没有半径补偿的程序和使用半径补偿程序在同等的条件下各独立执行一次，得出的加工结果是鲜明的对比；再是左补偿G41、右补偿G42也是以各自编程内容演示，可以更容易分清两者的在加工过程中的补偿方向，以达到零件加工要求。同理得，其他编程知识也可以使用数控仿真软件教学令学生逐步掌握。
4.利用数控仿真软件教学允许出错的操作作为反面教材，使学生在数控实习中技能更全面。在我校专业模块教学中，实习是非常重要的环节，如果实习教学这环节抓好了学生的技能素质就能提高层次。在数控仿真中，可以设计出实际操作中可能发生的变化，包括事故、故障等出错情况，让学生在计算机屏幕上模拟到各类型非安全的操作事故。从而更全面掌握安全的加工方法和技巧。例如：手动操作时行程限位的超程，非安全位置的换刀，通过对刀建立机床坐标系偏置；或者在应用直线插补指令G01与快速移动指令G00时，如果G01后面没有加进给速度F值，刀具将以G00的速度切削工件，学生可以看到撞刀或损坏刀具的后果。只要在模块教学中合理分组、科学安排应用数控加工仿真系统软件实习时间，仿真实习与操作实习穿行，学生的数控技能就更全面的提升。
5.拓展技能。学校内的数控设备配套操作系统的类型是有限的，我校的数控铣床操作系统主要是华中和西门子系统，但是社会上机械制造业的数控设备的操作系统是多种多样。利用仿真软件集合各种数控系统的应用的特点，在模块训练的基础上，须讲解除了本校数控系统以外的数控系统的编程与操作方法，扩大学生知识面，提高学生对不同系统、面板的编程与操作能力。这样学生在就业时能够信心十足地面对所操作的数控机床，能较快适应岗位工作，提高就业竞争力。
三、数控仿真软件应用的利和弊
（一）优点
1.操作安全。在虚拟环境下对NC代码的切削状态进行检验，避免由于学生编程中疏忽或操作失误引起的人身及设备安全事故。
2.减轻教学成本。众所周知，一台数控设备的价格从几万到几十万，上百万都有，且实习时必须配套一定数量各类型的刀具，夹具，金属材料。我校使用了斯沃数控仿真软件，教师的数控编程与机床操作都能在计算机上实现，大大减少数控设备上资金投入及工件材料，能源的消耗，亦降低了办学成本。
（二）存在的问题
1.忽视机械加工的工艺性。数控仿真软件始终是模拟加工应用，不可能代替实习教学，例如：演示中可以选择不同工件材料，编程时选择任何切削用量都可以加工出来，往往容易忽视切削深度，转速的选择，数控刀具的选用，零件的装夹方法，而这些程序一旦应用在实际中便可能出现打刀或影响实际零件的加工质量或机床的轴向步进/伺服电机不够功率出现停车；更严重的是刀具在加工过程中会发生干涉现象。由于数控仿真模拟加工不会出现事故，使学生放松对加工工艺性的严格要求，对加工过程的刀具损坏、机床碰撞不在意，习惯一旦养成，很可能在实际操作中造成重大安全事故。
2.利用数控加工仿真系统软件实习时容易使学生对计算机产生依赖心理，沉迷于仿真加工，而疏于数控机床实际操作。部分学生通过几道程序的编写后沾沾自喜，从而放松学习、严重影响了教学质量和浪费了教学资源。
四、结语
随着职业教育的发展，软硬件会逐步到位，数控仿真软件在日常教学，数控等级证考试、各类型的数控技能大赛分担起重要的角色，数控仿真软件教学是适应时展的教学模式。我相信：教学改革将进一步深化，只要合理有效地安排教学内容，使仿真软件训练与实习操作有机结合，就能发挥仿真教学的最佳效果。同时可以使学生在校期间的技能素质达到一个较高的层次。
参考文献
一、数控加工仿真系统软件的特点
1.数控加工仿真系统软件的优点：(1)实训基地建设投入少，却能做到一人一机，有利于提高学生的实际操作能力。(2)可以使学生达到接近实物操作的训练效果，且安全可靠。(3)能使抽象问题形象化，操作训练过程中允许出错。(4)通过动态的仿真操作使教学过程易教、易学，教学效果显著提高。
2.数控加工仿真系统软件的不足：(1)参数设置具有随意性; (2)学生无法通过仿真软件体会真实的加工环境; (3)不利于学生严谨、认真的工作态度养成; (4)先入为主，易淡薄安全意识。
二、数控加工仿真系统软件环境下的教学研究
1.运用数控加工仿真系统软件，采纳激发引导型教学方法。让学生了解数控编程与今后工作的密切关系，了解所学专业知识和数控编程及操作有着紧密的联系，使更多的学生对数控编程产生浓厚的兴趣。
2.运用数控加工仿真系统软件，循序渐进提高数控编程与操作能力。在教学过程中，教师先进行示范性操作，同时提醒学生认真观察，掌握操作要领。再让学生动手操作，进行模仿。当学生独立完成，兴奋不已时，及时表扬学生所取得的成绩。
3.运用数控加工仿真系统软件，营造情景教学氛围。在教学过程中，经常有意识地设置“陷阱”：故意少编一个程序段、参数输入错误等。若发生撞刀现象，让学生自己找出失败的原因，创设让学生尝试“挫折”考验的情境，让学生产生足够的自信和克服挫折的勇气。
4.运用数控加工仿真系统软件，提高学生解决实际问题、独立工作能力 。在上机前，教师应利用数控加工仿真系统进行相关操作演示，并在学生上机时进行巡回指导。学生在计算机上应用数控加工仿真软件进行编程与操作，遇到问题反复调试、相互探讨。学生掌握数控专业技能的同时，又提高了解决实际问题的能力。
5.运用数控加工仿真系统软件，教学中还应构建多元评价体系。第一，合理且有一定的弹性。答案不能限制太死，只要合理就行。第二，既要评价技能操作结果，又要评价技能操作的过程。第三，转换评价的主客体关系，对学生在实训过程中的技能操作情况及结果不仅仅由教师来评，还可以让学生自评或互评。
三、数控仿真系统软件环境中数控实训教学的改进措施
首先，教师应首先明确仿真软件与实际机床的区别，并引导学生进行相互比较，时刻注意这些差距，使学生认识到仿真软件的不足，并进行有针对性的训练，而不是完全依赖仿真软件。
其次，在应用数控加工仿真系统软件时，重视安全教育、规范化操作，让学生养成良好的机床保养与维护习惯。
（贵州大学，贵州贵阳，550000）
摘要：由于数控技术发展迅速，目前市场上的数控设备型号多样，并且数控系统更新较快，对学校而言不可能将所有系统配齐。这就导致学生所学与工厂所用不符。数控仿真软件在数控技术专业教学中的合理应用，既可以提高数控人才的培养质量和效率，还可以缓解学校的经济压力，但其缺点也不容忽视。只有在教学中将仿真训练与实践操作训练有机结合，摆正仿真软件在整个专业教学中的位置，才能充分地发挥其作用，才能真正为教学服务。
关键词 ：仿真软件，数控技术，应用
Application of simulation software in numericalcontrol teaching
Wu Zhongren
（Guizhou University, Guizhou,Guiyang, 550000）
Abstract: because the numerical control technology is developing rapidly, currently on the market for CNCequipment type variety, and the NC system updates faster, the school could not complete all system. This leads towhat students learn and use does not match factory. The reasonable application of NC simulation software in CNCmajor teaching, not only can improve the quality and efficiency of NC personnel training school, can also relieve theeconomic pressure, but its disadvantages should not be ignored. Only in the teaching, simulation training and practicetraining of the organic combination, position in the whole simulation software in teaching, in order to fully play itsrole, can really serve teaching
Key words: simulation software, numerical control technology, application
1 引言
数控技术是先进制造技术的核心，世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力、适应市场能力和竞争能力。随着我国加入世贸组织，综合国力进一步增强，我国经济全面与国际接轨，并正在成为全球制造业中心，进入了一个空前蓬勃发展的新时期，这必然对掌握现代化制造技术的人才、特别对一线数控技术工人形成了巨大的需求。
2 数控技术实践教学现状
基于数控技术在机械制造业的重要性，现在我国很多院校以及职业类学校都开设了数控技术课程。在学校，学生可以通过以下几种途径获得数控技术能力。一是有合适的实习基地，但在目前国内很难有这样的基地，即使有，也只是集中在经济发达地区，且数控系统单一；二是学校从有限的资金投资购买数控机床，加工中心等建设教学实践环境。此类的数控设备价格昂贵，即使学校买回几台，无论在数量上，还是从成本、安全性上考虑，都不大合适学校的普及型教学和实践。因此，如何提高和改善数控技术课程的教学环境，使学生能学有所练，学用结合，是数控技术教学工作面临的一个非常的难题。
职业院校如何更快更好地培养出满足市场需要，掌握数控机床编程、操作与维修等技能的人才，早已是数控教学工作者研究的课题。本文讨论的是采用数控仿真软件将数控教学与实际操作有机地结合起来，提高数控教学水平，培养高素质的应用型技术人才。
3 仿真软件在数控技术专业教学中的优势
（1）减少高额的设备投入，解决实习设备与学生人数不成比例的问题。
由于数控设备属于集机电、通讯、传感于一身的智能化产品，它具备“高速、高效、高精度”的加工特点，这就决定了其高额的成本。因此，数控专业的的实训教学若单单依靠购买数控机床则投入过大，若采用数控仿真进行实习教学可以很好的解决这一难题。
（2）提供多种机床多种系统，解决设备型号单一，学生的知识面狭窄等问题。
由于数控技术发展迅速，目前市场上的数控设备型号多样，并且数控系统更新较快，对学校而言不可能将所有系统配齐。这就导致学生所学与工厂所用不符。而数控仿真系统则具备“一个软件多种系统”的优势。如上海宇龙仿真软件就拥有FANUC、PA、SIEMENS、华中数控、广州数控、大森数控等多种数控系统，可以实现对车、铣、加工中心等多种型号机床操作过程的仿真，弥补了实习设备型号单一，学生的知识面狭窄等问题。
（3）实现虚拟加工，减少实训费用。
数控仿真系统的核心是虚拟数控机床，它完全模拟零件的切削过程，能检验指令正确与否，并用三维动画实时模拟显示程序路径和工件图形，从而真实的再现了零件的加工过程，并且在模拟加工过程中不会有机床、刀具、材料的损耗，极大的减小实训费用。
（4）安全性高，便于初学者学习
由于数控加工仿真系统是一种虚拟加工技术，所以学生的错误操作也不会损坏机床，更不会造成人身伤害，使学生可以抛开思想包袱大胆地、独立地进行练习。
（5）可对程序校验、模拟加工，减少占机调试时间，提高加工效率
在实际加工时，一般要反复检查程序，并利用机床的图形模拟校验功能来检验程序的正确性，这就导致占机调试时间过长。并且图形模拟也无法对刀具的干涉、运动中与夹具的碰撞、工件上一些细小的结构等进行全面真实的反映。所以在加工之前，可以将程序输入仿真软件，先模拟加工，观察零件的加工过程，并初步检验零件的形状尺寸，最后将正确的程序导入到数控机床中，既可节省时间提高加工效率，又保证了加工的安全性。
4 仿真软件在数控技术专业教学中的不足及弥补措施
（1）仿真加工缺乏真实感.学生安全意识淡薄。实际加工中操作人员必须严格按照安全操作规程进行加工，并要求其具备相应的“听辨能力”，能根据机床不同状态下发出的声音及时调整参数，减少机床发生故障和停机的概率。而在仿真中，便无法学习到真正的“听辨能力”，并且一些严格的操作规程也无法得以实施。如加工过程中不要把头和手随意伸进机床中、加工前关闭机床安全门等，这些环节在仿真时往往都可忽略不计，而对于在练习时出现的撞刀等现象也毫不在意。如果学生的不良习惯一旦养成，会在实际生产中造成重大损失。
（2）工艺参数设置随意，无法保证产品质量。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、刀具的选用，零件的装夹等问题。同时仿真软件也无法判断工件的表面粗糙度、矫正尺寸精度等。如果学生在仿真时忽略了这些内容，在实际机床上加工时也会不自觉的忽略这些对数控加工十分重要的部分，从而导致加工的工件无法达到尺寸精度要求，更有甚者发生碰撞等事故。
（3）仿真加工与实际机床有一定差异，易使学生产生错觉，影响教学质量。由于虚拟加工技术起步较晚，现在的仿真软件与实际机床还存在一定差异。如利用车刀在数控仿真系统上加工工件时，只要背吃刀量不大于刀刃长度就可以直接切削。而在实际数控机床上加工，则会因为受到机床、刀具和材科等性能的影响，不可能选取太大背吃刀量。再如切断刀在实际加工中只能用来切槽或者切断加工。而在仿真系统中即使用来车削外圆也不会有错误提示。又如实际加工中，G00无法完成工件的切削加工，而在仿真时即使错误的使用G00切削工件，照样可以完成切削而不会报警。
5 结束语
因此，数控仿真软件在数控技术专业教学中的合理应用，既可以提高数控人才的培养质量和效率，还可以缓解学校的经济压力，但其缺点也不容忽视。只有在教学中将仿真训练与实践操作训练有机结合，摆正仿真软件在整个专业教学中的位置，才能充分地发挥其作用，才能真正为教学服务。
参考文献：
【关键词】数控仿真技术 机械类 实践性教学
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1006－9682（2011）09－0102－02
【Abstract】This article briefly introduced the numerical control simulation technology concept, the research present situation and in the machinery class practical teaching link application.
【Key words】Numerical control simulation technology Machinery class Practical teaching
近几年，就业形势比较严峻，为了提高学生的就业机会，必须增强学生的动手能力，要做到这一点，加强实践性教学环节是关键。但对于大多数院校来说，资金短缺是共同的问题。解决这一问题的最好办法是引入仿真技术。
一、数控仿真技术
1．计算机仿真的概念及应用
从工程的角度来看，仿真就是通过对系统模型的实验去研究一个已有的或设计中的系统。分析复杂的动态对象，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。计算机仿真就是借助计算机，利用系统模型对实际系统进行实验研究的过程。它随着计算机技术的发展而迅速地发展，在仿真中占有越来越重要的地位。计算机仿真的过程可通过图1所示的要素间的三个基本活动来描述：［1］
建模活动是通过对实际系统的观测或检测，在忽略次要因素及不可检测变量的基础上，用物理或数学的方法进行描述，从而获得实际系统的简化近似模型。这里的模型同实际系统的功能与参数之间应具有相似性和对应性。
仿真模型是对系统的数学模型（简化模型）进行一定的算法处理，使其成为合适的形式（如将数值积分变为迭代运算模型）之后，成为能被计算机接受的“可计算模型”。仿真模型对实际系统来讲是一个二次简化的模型。
仿真实验是指将系统的仿真模型在计算机上运行的过程。仿真是通过实验来研究实际系统的一种技术，通过仿真技术可以弄清系统内在结构变量和环境条件的影响。
计算机仿真技术的发展趋势主要表现在两个方面：应用领域的扩大和仿真计算机的智能化。计算机仿真技术不仅在传统的工程技术领域（航空、航天、化工等方面）继续发展，而且扩大到社会经济、生物等许多非工程领域，此外，并行处理、人工智能、知识库和专家系统等技术的发展正影响着仿真计算机的发展。
数控加工仿真利用计算机来模拟实际的加工过程，是验证数控加工程序的可靠性和预测切削过程的有力工具，以减少工件的试切，提高生产效率。
2．数控仿真技术的研究现状
数控机床加工零件是靠数控指令程序控制完成的。为确保数控程序的正确性，防止加工过程中干涉和碰撞的发生，在实际生产中，常采用试切的方法进行检验。但这种方法费工费料，代价昂贵，使生产成本上升，增加了产品加工时间和生产周期。后来又采用轨迹显示法，即以划针或笔代替刀具，以着色板或纸代替工件来仿真刀具运动轨迹的二维图形（也可以显示二维半的加工轨迹），有相当大的局限性。对于工件的三维和多维加工，也有用易切削的材料代替工件（如石蜡、木料、改性树脂和塑料等）来检验加工的切削轨迹。但是，试切要占用数控机床和加工现场。为此，人们一直在研究能逐步代替试切的计算机仿真方法，并在试切环境的模型化、仿真计算和图形显示等方面取得了重要的进展，目前正向提高模型的精确度、仿真计算实时化和改善图形显示的真实感等方向发展。
从试切环境的模型特点来看，目前NC切削过程仿真分几何仿真和力学仿真两个方面。几何仿真不考虑切削参数、切削力及其他物理因素的影响，只仿真刀具工件几何体的运动，以验证NC程序的正确性。它可以减少或消除因程序错误而导致的机床损伤、夹具破坏或刀具折断、零件报废等问题，同时可以减少从产品设计到制造的时间，降低生产成本。切削过程的力学仿真属于物理仿真范畴，它通过仿真切削过程的动态力学特性来预测刀具破损、刀具振动、控制切削参数，从而达到优化切削过程的目的。
二、机械类专业实践性教学中存在的问题
1．《金工实习》教学中存在的问题
《金工实习》是机械类专业必修的一门实践性技术基础课。通过《金工实习》教学使学生初步接触生产实际，获得机械工业生产中常用金属材料及其加工方法的基本知识，受到一定的基本操作训练，为学习其他有关课程和将来从事生产技术、经营、管理等工作打下实践基础。
传统金工实习教学的主要内容是：［2］铸造、锻压、焊接、热处理、钳工、普通机床的机械加工。随着数控机床在我国机械制造行业的应用越来越广泛，对数控方面人才的需求也越来越大。数控机床的高性能、高精度、高可靠性，增加与增强使用功能，以及简化产品结构，改善操作性能，节约能源材料，减轻劳动强度，增大生产柔性，缩短生产周期和生产准备周期等优点，正满足了企业提高产品质量，降低生产成本，提高产品在市场竞争力的要求，故近年来许多厂家竞相采用数控机床。为了提升机械类专业的技术含金量，使这些专业能满足现代化生产的需要，就必须在教学中增加或增大数控加工的内容。因此，在金工实习中减少普通机械加工的课时，增填数控加工的内容势在必行。
2．《数控技术》教学中存在的问题
《数控技术》是机械类专业必修的一门专业课。通过该课程的学习使学生掌握数控机床的工作原理、组成、分类；程序代码运用；CNC系统的组成及工作原理；插补原理；刀补原理；加减速控制原理；伺服系统的组成及工作原理；位置检测元件的原理；掌握简单零件的手工编程方法。
根据教学大纲，该课程有4个课时的实验，主要是熟练手工编程的方法，需要的主要实验设备是数控机床。但对于大多数院校来说，不可能购置多台数控机床，因此存在实验设备短缺的问题，不能很好地满足教学要求。
三、改革机械类专业实践性教学的措施
数控机床是一种精密的自动化机床，价格昂贵。但对于机械类专业来说，又是必不可少的教学设备。因此，根据实验室现有的数控机床（数量有限），订购相应的数控加工仿真软件，是一种两全其美的好办法。数控加工仿真软件可以让每个学生在电脑上模拟操作数控机床，教师可以在电脑上验证学生的学习效果，让教学更加直观、生动。实际上，利用购买一台数控铣床的费用，就可以购置30个点的网络数控仿真软件及相应的电脑。
在进行数控加工实习时，先让学生在电脑上通过数控加工仿真软件模拟操作数控机床，操作熟练后再让学生操作真实机床，增强手感。在进行《数控技术》课程实验时，先让学生在数控仿真机床上练习手工编程，修改无误并操作熟练后再让学生在真实机床上操作。这种教学方式，一方面可以大大减少资金的投入，减少实习、实验用房；另一方面可以增加学生动手的机会，在一定程度上提高学生的动手能力；其次，利用数控仿真机床教学，即使操作失误，也不会损坏设备，更不会造成人身伤害，安全可靠。因此，目前大多数工科院校普遍采用数控仿真软件教学，以便解决满足教学要求与资金短缺之间的矛盾。
参考文献
【关键词】数控加工仿真系统 数控编程 教学
【中图分类号】G71 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2012）04-0011-01
随着现代制造技术的飞速发展，数控加工技术在机械、模具制造行业中的应用日益广泛，数控机床的编程已成为加工操作人员不可或缺的基本技能，而数控编程涉及了计算机技术、电气传动与控制、机械制造工艺及设备、测量技术、通讯等多个学科的知识，并且与实践紧密联系在一起，对于没有实践经验的高职学生而言，它既是实用的，也是抽象的。培养学生数控编程与操作技能，较为便捷有效的方法就是在实际数控机床上直接进行，但这种操作训练投入大、消耗多、成本高，还存在很大的安全隐患。本文探讨以提高学生编程及操作技能为核心，利用多媒体辅助教学手段，将数控编程需要的理实一体化教学，变成在计算机上利用仿真软件进行的多媒体教学，从而达到投入少、见效快，有效提高数控编程教学效果的方法和途径。
一、数控加工仿真软件介绍
数控加工仿真软件是根据教学训练的需要，把数控机床的实际加工制造过程转化为在计算机上平台虚拟加工的一种机床控制仿真软件。它模拟了真实数控机床的外形结构、操作面板和加工的全过程，使用户能在虚拟环境下模仿真实机床进行操作：机床启动、回零、手动操作、对刀、输入NC代码及代码校验，仿真加工、工件测量等，学习者可以直接、具体地观察到机床的操作与加工的过程，过程逼真，操作安全。
斯沃数控仿真软件是目前国内常用的数控仿真软件之一，斯沃数控仿真软件包括华中世纪星HNC、 FANUC、 SIEMENS(SINUMERIK)、 MITSUBISHI、 FAGOR、美国哈斯HAAS、 PA、广州数控GSK、北京凯恩帝KND、大连大森DASEN、南京华兴WA、 江苏仁和RENHE、南京四开、天津三英、 成都广泰GREAT等多种数控系统的编程和加工功能[1]，可以实现数控车床、数控铣床、数控加工中心加工零件全过程的仿真，其中包括毛坯定义、机床、夹具、刀具定义与选用，数控程序输入、编辑和调试、轨迹仿真等功能。该软件支持的门类及指令较为齐全，具有网络监控功能和实时操作评分功能，学生可通过在PC机上操作该软件，完全模拟了真实设备的操作过程，可快速掌握各系统数控车、数控铣及加工中心的编程及操作；教师通过多媒体教学网络，可随时获得学生当前操作信息。
二、数控加工仿真软件的应用
1.模块化教学设计
常用的数控机床有数控车床、数控铣床、数控加工中心，在仿真软件中相应包含了不同数控系统的三类机床供教学中进行选择，因此教学设计时可将教学内容划分为相应的三个模块：数控车削的编程与操作、数控铣削的编程与操作、数控加工中心的编程与操作。无论从教学内容上来看还是从岗位操作要求来看，三个模块在数控编程中功能并重。所以根据教学内容将每个模块划分为若干个单元，各单元既相对独立又相互关联。在具体实施时，可根据不同的教学目标和培养对象选择不同的模块内容进行教学。在使用仿真软件的教学过程中，这种模块化的教学设计以提高学生编程与操作能力为核心，使学生能够集中精力，在一段时间内针对某一类机床进行编程训练，快速掌握该种数控机床的对刀方式、编程指令、编程特点及操作要领，也有利于学生获取不同工种的数控机床操作职业资格证书。
2.任务式驱动模式
针对数控编程的教学要求，将教学内容分为若干个任务单元，每个任务单元都包含了要求完成的任务内容，学生通过完成每个单元布置的学习任务掌握学习内容，达到教学目标。在用数控仿真软件进行的教学过程中，任务设计是一个关键环节，教师以任务作为学生学习的主线，把教学内容和教学目标巧妙地安排在一个个的任务中，且每一个任务在仿真软件中都应该有完成后能够提交的对象（如加工程序、仿真加工后的零件、刀具轨迹、仿真软件自动记录的操作文件、系统自动评分等）。
在数控加工仿真软件中，任务驱动的模式使学生在学习数控编程与操作的过程中，摆脱了老师讲、学生听的模式，每个学生都拥有一台模拟的数控机床，可以单独进行编程并操作，最终完成单元任务，激发了学生的学习热情，从而使学生真正掌握所学内容。
3.情景式教学方式
在情景式教学中，情境的选取是教学成功的关键。情境的选取要以教学的内容为依据，既要与书本知识紧密结合，又要和实际应用有联系，让学生既能运用所学的知识，又可以自主创新，情境的难易程度要针对学生的实际水平来确定。教师在实施情境活动时，要充分设计好各个环节的活动，提前做好准备，并在实施情境活动中根据学生的情况灵活安排，随时调整教学方案，因此，在教学实践中，要求教师有极大的创造性和应变能力。由于数控加工仿真系统具有强大的显示功能和全中文的结构设计，并配以丰富多彩、自然逼真的界面显示，使学生在学习过程中如身临其境，从而提高了学生学习的兴趣，取得了较好的教学效果。
三、不足之处
1.数控加工仿真软件只是实现数控编程与加工过程的模拟，并不能代替学生在实际数控机床上切削加工的实际感受，在选择定义毛坯、刀具、夹具、量具时不能充分考虑现场的生产条件；在仿真加工过程中，编写在程序中的切削参数及工件材料对加工过程和加工质量的影响，无法直观感受，也不能进行有效控制。因此，在应用数控加工仿真软件进行编程与操作训练时，容易忽视这些因素。
2.数控加工仿真软件包含的数控系统及机床门类繁多，功能各异，有些数控系统拥有的指令或功能，在仿真软件上不能完全获得支持，容易使学生对编程理论产生疑虑；软件占用了较大的内存空间，有时候容易产生滞后现象，甚至出现软件故障，因此需要不断保存当前的工作。
尽管如此，在以操作技能为核心的职业技术教育中，数控编程操作的仿真教学，既有利于全面提高学生素质和综合职业能力，又有利于激发学生独立思考的兴趣和创新意识，对培养学生自主学习精神和勇于实践的能力可收到良好的效果。针对在应用中产生的问题，只要主动采取应对措施，扬长避短，就能使数控加工仿真软件在培养数控编程技术人才方面发挥其重要的作用。
关键词 数控车床 数控仿真
中图分类号：TG519.1 文献标识码：A
1 数控加工仿真系统的产生
随着计算机技术的发展，尤其是虚拟现实技术和理念的发展，目前在国内已经有很多学校将计算机仿真初步运用于数控操作人才培训的教学之中，也产生了各种仿真教学系统。简单来讲就是利用计算机和其他的专用硬件软件去产生一种真实场景的仿真，参与者可以通过与仿真场景的交互来体验一种接近于真实的场景的感觉。因此能进一步培训操作者的实际工作技能。
2 数控加工仿真系统的应用效果
2.1 理论教学应用数控加工仿真系统可以极大地提高学员的学习兴趣
在引入数控加工仿真系统应用软件之前，数控编程与操作课程教学模式主要是课堂教学，学员对自己所编的程序正确与否是通过教员审查来知晓的。教员检查程序需逐个程序段进行查阅，内容多而十分麻烦，一些书写错误也不易查出，而这些问题在实际数控编程中是十分重要的。至于数控操作问题，在黑板上讲解各个按键的作用、名称与使用更是一件费力不讨好的事，习者枯燥，教者乏味。
引入仿真系统进行教学以后，学员所编程序可以直接在数控加工仿真系统的模拟加工演示，对程序编写和书写的错误能直接看出，机床操作面板的使用与零件的加工过程也和实际加工情况十分相似，学员可以从任意角度观察数控机床加工过程，毛坯加工为成品的过程历历在目，直观形象，便于学习与掌握，编程与操作的作业可以直接在计算机上检查，每次有检查，次次有结果，使学员对这门课程有了浓厚的学习兴趣。
2.2 技能训练应用数控加工仿真系统可降低训练成本提高训练效率和安全性
数控机床是一种较为昂贵的机电一体化的新型设备，如果初学时就让学员直接在数控机床上操作，可能出现撞坏刀具等现象，甚至因操作失误对学员造成人身危害。引入数控加工仿真系统进行技能操作，可以大大降低实训的消耗，约30个机位的计算机包括30个结点的正版数控加工仿真系统软件，所需费用相当于一台三十万元的数控机床，却能解决30-90个学员的初阶段的技能训练问题，学员可以对未能完成的实习实行项目保存，对已完成的实习课题进行调入回顾，而后再进行几次实际操作就能达到事半功倍的效果，大大提高了实习效率降低了实习成本。学员可以将编程与程序校验放在计算机上完成，然后将所编程序输入数控机床，对零件进行加工，安全性及效率均大为提高。
3 仿真软件在数控技术专业教学中的不足及弥补措施
3.1 仿真加工缺乏真实感，学员安全意识淡薄
实际加工中操作人员必须严格按照安全操作规程进行加工，并要求其具备相应的“听辨能力”，能根据机床不同状态下发出的声音及时调整参数，减少机床发生故障和停机的概率。而在仿真中，便无法学习到真正的“听辨能力”，并且一些严格的操作规程也无法得以实施。如加工过程中不要把头和手随意伸进机床中、加工前关闭机床安全门等，这些环节在仿真时往往都可忽略不计，而对于在练习时出现的撞刀等现象也毫不在意。如果学员的不良习惯一旦养成，会在实际生产中造成重大损失。因此，在平时的教学过程中教员要不断强调安全操作，严格要求，并给学员讲解仿真与实操的差别。
3.2 工艺参数设置随意，无法保证产品质量
利用仿真系统进行编程与操作练习时，往往容易忽视切削用量、刀具的选用，零件的装夹等问题。同时仿真软件也无法判断工件的表面粗糙度、矫正尺寸精度等。如果学员在仿真时忽略了这些内容，在实际机床上加工时也会不自觉的忽略这些对数控加工十分重要的部分，从而导致加工的工件无法达到尺寸精度要求，更有甚者发生碰撞等事故。因此，教员一定要求学员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，让学员在学习的初期就养成正确的习惯。
3.3 仿真加工与实际机床有一定差异，易使学员产生错觉，影响教学质量
【关键词】数控机床 教学 仿真软件
【中图分类号】G712 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810（2015）04-0181-01
一 数控传统教学中存在的问题
传统教学模式是理论教学与实践教学分别进行，各自为政。对数控编程与操作这门课程，学校教学计划安排先进行理论教学一定周数再集中数控实习。理论教师注重理论知识讲解，实践教师注重实际操作，不可避免地造成理论和实践教学之间的严重脱节。单纯的理论教学，易使学生感到枯燥乏味，难学难懂，加之中职学生的学习基础较差、缺乏良好的学习习惯，这样的安排，不但给学生的学习造成了很大困难，也造成了重复教学和资源浪费，使中职学校的数控教学难以取得较好的效果，更影响了教学质量的提高和应用型、技能型人才的培养。
数控机床的系统多、型号多且更新较快，对学校而言是不可能将所有的系统配齐的。我校机床有限，十几个学生围着一台机床转，学生只能轮流实习上机床，这就拖延了教学时间，影响了教学进度，导致教学效果不佳。加上机床型号单一，这样经常会出现学生在校期间所学的系统与工厂中不符的情况，到了工厂后不能尽快适应机床，还需一段时间的培训后才能进行生产。由于数控机床属于高科技产品，品种多、价格高，一般学校很难承担得起，因此数控仿真软件应用是一种投入少、见效快，培养的学生适应能力强、受企业欢迎的新的数控教学模式。
二 数控仿真软件在数控教学中的应用
1.打破了数控先理论、后实践的传统教学模式
传统的数控教学往往是教师在黑板上讲解编程指令和机床操作步骤，学生学后不能及时应用，很快就失去了学习兴趣。引入数控仿真软件后，我在教学中进行了以下尝试，用仿真软件从不同角度对数控机床结构进行深入观察，熟知机床各个部位的工作原理，结合理论进行图文并茂的讲解。当教室里机床的模拟切削声响起来，切屑四溅，毛坯随着刀具的加工变成图样要求的零件时，学生的求知欲被充分调动起来。
在数控机床手动编程讲解方面，如果只在黑板上讲解、画图，对学生来说十分抽象，极易产生厌学情绪。但仿真软件的引入，使教师摆脱了这种授课困境。利用程序单段运行，让学生真实地看到指令的模拟走刀路径，从而提高了学生的理解和应用能力。
2.利用数控仿真软件能实现理论实践同步教学
对中职生来说，培养目标应着重提高学生的动手能力。如讲对刀的过程与方法，传统的教学只能在黑板上“开机床”，学生听得一头雾水，很难理解。如果利用仿真软件，一边演示一边教学就比较容易理解。之后，学生马上操练，加深认识理解，理论实践相互渗透，实现理实同步教学。
3.利用数控仿真软件能解决机床少、学生多的矛盾
由于我校数控机床的数量有限，不可能为每名学生提供一台数控机床，但仿真软件可以为每位学生提供仿真机床。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，有FANUC、SIEMENS、华中数控等主流的数控系统。仿真机床种类也较多，包括数控车床、数控铣床、立式和卧式加工中心。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，老师讲解演示、学生操作训练都很方便，提高学生对不同数控系统及不同数控机床的适应能力，使学生到了工厂能很快顶岗生产。
4.利用数控仿真软件能减少学校购置机床费用及日常损耗
学生大胆操作，解决了学生操作机床时不熟悉数控系统操作面板和数控机床操作方法的问题，提高了学生对不同数控系统、不同数控机床的适应能力。有些技术是需要经过多次重复训练才能掌握的，在软件上我们可以重复加工、反复训练，而不会产生上述消耗，只需要进行一两次实际操作就能达到事半功倍的效果。通过仿真训练，使原来需要在数控机床上才能完成的大部分实训内容在仿真系统中实现，既能形象加工又能大大降低数控实训的资金投入，是一种安全、合算、有效的办法。通过反复操练，减少了学生在数控机床上实际操作事故的发生，也减少了由误操而引起的机床故障，节省了刀具损耗、油浪费等资金损耗。
5.利用数控仿真软件减轻教师负担
