时间：2023-02-18 12:10:08
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篇数控加工仿真系统，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。
1 数控加工仿真系统在教学中的优点
1.1 提高实习效率，降低成本
在数控实习中，让每个学生操作一个数控机床基本上是不可能实现的。引入数控加工仿真系统，就可以让学生单独在计算机上模拟操作一个数控机床，从而大大的降低了实习成本，提高了实习效率。
1.2 降低事故发生率
在实习过程中，特别是在实习初期阶段，学生由于对实习设备的生疏和好奇，误操作现象时有发生。在仿真加工中，学生每出现一次误操作，仿真的数控机床都会报警，从而纠正学生们的错误操作。在真实操作机床时就会避免这些问题，防止机床受到损坏。
1.3可以进行多系统多种机床的操作训练方法
数控加工仿真系统可以根据不同需要提供诸如数控车、数控铣和加工中心等的不同机型、不同操作系统、不同型号的仿真训练，这些都可以使学生在一台计算机上方便地学习。对于学校来说，买齐所有数控机床是不可能的，同时数控加工仿真系统还可以进行升级，以不断增补新的机床和数控操作系统
1. 4方便教师授课
实习教学中，很多授课内容需要教师进行示范，但教师的示范往往因为学生多，很难保证所有的学生能够听清，看清，教学效果不太理想。而数控加工仿真软件的互动教学功能既能让教师在每个学生的屏幕上演示教学内容，使所有学生都能清楚的观看并进行模仿，也能监控每个学生的实际操作情况，对他们进行实时指导。
2 数控加工仿真系统在数控教学中的应用
2.1使学生在课堂上变被动为主动
长期以来，学生进入某一工种实习，都是由实习指导人员讲解机床设备的构成，工作原理和操作方法，加工工艺技能以及安全操作规程。然后指导教师进行机床操作演示，这种传统的教学方法没有使学生能够真正的把理论同实践联系起来，对各个工序上的流程只是机械性的接受，无法获得真正的加工和生产经验。这样就容易使学生对金工实习的过程感到枯燥无味，缺乏新意，丧失了学生的实习热情，学生为了通过实习照猫画虎一味模仿老师，从而在整个实习过程中，一直被动地接受训练和重复性的进行模仿操作，不利于创新能力和团队协作精神的培养。因此教师在课堂教学过程中，要打破传统，真正体现以学生为主体，使学生由以往的被动学习变为主动学习。
2.2充分发挥数控加工仿真系统在课堂教学中的作用
数控加工仿真系统可在程序实际加工前，在计算机上虚拟其加工环境，加工过程，检测程序的错误，如过切，刀具与工件，刀具与工作台的干涉和碰撞。还可以对刀具轨迹的执行，工件的切削过程进行实时监控等。教师应注重其在教学中的应用方法，对于数控加工仿真系统，教师不能完全依赖而忽视自己在教学过程中的指引作用，应该把传统的教学模式与新的教学理念结合起来，这样才能有效地发挥数控加工仿真系统在教学中的作用。在上课中教师应利用多媒体等教学器材来给学生进行操作演示，每一步的演示都要同真机床完美结合，并在学生上机过程中耐心指导。尽量让学生在短时间内熟练掌握数控专业技能，培养学生独立解决实际操作问题的能力。
2.3提高学生的学习兴趣
在以往的数控编程与操作课程中，学生不知道自己所编的程序是否正确，这就要求教师对每个学生编的程序逐个进行检查，而一些常犯的书写错误也不易查出。对于数控操作问题，在黑板上讲各按键的作用、名称与使用，枯燥乏味学生更难以接受。引入数控加工仿真系统进行教学后，学生所编程序可以直接在数控加工仿真系统进行模拟加工演示，对程序编写和书写的错误也能直接看出来，机床操作面板的使用，零件加工成成品的过程历历在目，直观形象，便于学习与掌握。这样就使学生对这门课程有了浓厚的学习兴趣，学生的学习主动性与积极性大大提高
3 数控加工仿真系统在教学中的问题
首先，数控加工仿真环境是一个完美的虚拟的过程，不能代替学生学生的实际操作训练。如切削用量的选择，数控刀具的选用与安装，夹具的选择，零件的装夹等都必须在真实机床上才能完成。学生在应用数控加工仿真系统进行编程与操作训练时，往往容易忽视这些选择。其次，在利用数控加工仿真系统软件进行技能训练时容易使学生对计算机产生依赖心理，沉迷于仿真加工，而疏于上数控机床操作，而一旦养成这些习惯就很可能在实际操作中造成重大损失，对此教师应引起足够的重视。
4 结束语
数控仿真在数控教学中优点很多, 有利于改进数控教学方法,提高数控教学水平，既避免了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。但它仅仅是对加工过程的模拟,并非真实的加工过程。因此一定要正确处理其在运用中产生的问题,以便收到事半功倍的效果。
参考文献
[1]数控加工仿真系统SIEMENS 802S系统使用手册.
The application of NC machining simulation system in the numerical control machining teaching
Yin Ye-caiLi He-zeng
( Beijing Institute of Petrochemical Technology, Beijing 102617, China)
Abstract: In order to use the NC machining simulation system in the NC machining teaching, this paper discussed the advantages of the NC machining simulation system in the teaching and the application of the NC machining simulation system used in the numerical control teaching. It could provide a new teaching mode for CNC teaching.
关键词：数控加工仿真系统；数控教学实践；应用；分析和阐述
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.05.200
0 前言
计算技术、虚拟技术是数控加工仿真系统的理论依据。计算机虚拟技术在数控机床进行实际运作和操控，这一操作现象就被叫做数控加工仿真系统。数控加工仿真系统在数控教学过程中，具有较好的操作性，其模拟较为真实、操作安全性较好、可以进行不同类型的技能训练，在当下数控教学实践过程中应用，可以提高学生的实践能力和动手操作能力，可以提高学生的学习能力和自我意识，提高学生观察能力和综合学习能力。
1 数控加工仿真系统的优势
1.1 保证教学财务支出的合理性
在以往的数控教学过程中，教师主要是利用真实的数控机床设备来进行教学，因此，院校需要投入较多的财务，带来了教学成本压力。其次，对于教学的效果来说，传统的数控机床教学方法存在自身的教学弊端，无法在有效时间内，保证每个学生都可以进行再操作，降低了数控教学的积极性，无法保障数控教学的有效性。教师利用数控加工仿真系统来进行数控教学，改变了传统的教学弊端，数控加工仿真系统在实际教学过程中，其可以完善传统教学设备不足的弊端，节省了教学设备的损耗，降低了教学成本，提高了学生的学习积极性，利于实现有效教学目标，促进学生的全面发展。
1.2 具有较好的安全性
对于一些刚刚接触数控学习的学生来说，其在学习过程中，由于学生之前没有接触过数控设备，存在操作难题。因此，学生利用数控设备来进行直接的学习和操作，具有安全风险存在。包括在对数控机床和不同设备、刀具等等操作时，容易带来自身的误伤。利用数控加工仿真系统来进行教学，学生在实际操作过程中，即使会出现操作失误，只会带来程序上的混乱，给出警告和提醒，并不会为学生带来安全危害，消除学生的紧张情绪，避免学生厌学情绪的产生。学生仅仅需要在下一次操作过程中，完善上次的操作不足便可，操作较为灵活和安全。其次，利用数控加工仿真系统来进行教学，在实际操作过程中，学生可以清晰的对操作过程和走刀的线路进行直观的观察，增加学生对数控学习知识和操作技巧的印象，具有较好的教学意义[1]。
1.3 提高学生解决问题能力，增加学生对数控知识学习积极性
虚拟仿真系统在数控教学过程中的应用，学生可以在实际操作过程中，对不同工件的加工环节进行观察，对不同加工现象和会产生的状况进行观察，增加了学生对数控机床加工环节的记忆和能力的掌握。其次，学生也可以利用虚拟仿真系统，来对加工完毕的机床设备进行参数的研究，了解数控机床的加工技巧，掌握不同数控机床的参数特点，在实际观察和操作过程中，提高对数控机床学习的学习积极性。同时，教师要注意对学生的实际操作进行指导，对学生的操作误区进行改正，培养学生的观察能力，提高学生的解决问题能力[2]。
1.4 多样化技能的培养和训练
在数控教学过程中，教师利用虚拟仿真系统进行教学时，由于虚拟仿真系统自身的优势和操作灵活性，其在实际教学过程中可以对学生进行多样化的培养和训练，具有较好的教学意义。其次，从另一个角度来说，教师利用虚拟仿真系统来进行数控教学，允许学生在实际操作过程中，存在操作失误现象的发生。对于学生不同操作问题的发生，教师要及时引导学生进行资料的查阅，增加学生和教师的沟通，增加学生和学生之间的交流，增加对问题产生原因的了解，提高自身的各方面能力，促进学生的全面发展[3]。
2 悼丶庸し抡嫦低吃谑控教学实践中的选择
数控加工仿真系统具有多样性的特点，具有不同的软件类型，因此在进行数控教学时，要注重数控加工仿真系统软件的选择合理性。例如：北京洛克的VNUC这一数控加工仿真系统，南京宇航的数控加工仿真系统的等等，都是当下较为火热的数控加工仿真系统，在现阶段数控教学中应用较为广泛[4]。本文主要对北京洛克的VNUC这一数控加工仿真系统进行阐述，北京洛克的VNUC这一数控加工仿真系统其在实际教学过程中，可以把数控、车床、铣床、数控加工不同环节、数控加工不同零件进行仿真，具有自身的实际教学优势。但是对于数控教学来说，不同数控加工仿真系统软件的选择，要依据实际教学进展和教学要求，依据学生的学习能力和实际操作能力，来选择具有实际教学意义的数控加工仿真系统软件来进行教学，保证教学的有效性、合理性[5]。
3 虚拟仿真系统教学法在数控教学中的应用
3.1 合理应用，发挥虚拟仿真系统的意义作用
为了保证数控教学的实际意义，发挥虚拟仿真系统教学的最大作用，在利用虚拟仿真系统软件进行教学时，要保证应用的合理性。虚拟仿真系统软件在数控教学过程中，其主要是在数控的编制程序环节和操作环节积极性运用，保证虚拟仿真系统的应用方法合理性。首先，在实际应用中，可以利用虚拟仿真系统软件来进行前期的感性化培训，利用虚拟仿真系统软件类对编制程序和指令代码进行训练和学习，切记不要把整个数控教学与虚拟仿真系统联系在一起，要保证实际操作和虚拟仿真系统操作的整合应用。在提高学生虚拟仿真系统操作能力的基础上，提高学生的实际操作能力，保证其建立在科学实践的基础上，提高学生的数控学习效率[6]。
3.2 保证教学内容构建合理性，间接性的掌握虚拟仿真系统操作
在实际数控教学中，利用虚拟仿真系统来进行教学，首先要保证教学内容设置的合理性，循序渐进的来提高学生的虚拟仿真系统的操作能力和编程能力。首先，教师在教学讲授中，要进行基础的教学，对学生进行基础的FANUC教学，掌握虚拟仿真系统的操作程序和编程技巧。虚拟仿真系统的操作和编程基础教学，是虚拟仿真系统教学的重点教学环节，在这一教学环节中，要注意培养学生的应用灵活性。其次，教师要对学生进行提高教学，对学生进行SUMENS的编程和操作教学，增加学生对不同形式的虚拟仿真系统的掌握和理解，提高学生对虚拟仿真系统的应用能力。最后，教师要对学生进行拓展和延伸性教学，建立在虚拟仿真系统教学基础上，对学生进行所学知识点外的延伸教学，激发学生的想象力，提高学生对不同知识的关联性，实现虚拟仿真系统教学的最大目标。
3.3 建立合理化的教学评价体系，培训学生自主学习习惯
教师在利用虚拟仿真系统软件进行数控教学时，为了保证教学的有效性，教师首先要对自身的教学情况进行评价，对自我的教学效果和教学能力进行评价，找到自身的教学弊端，完善自身的教学不足，实现虚拟仿真系统数控教学的最大目标。其次，教师也要对不同学生群体进行评价，发现不同学生的学习优势和劣势，为学生构建具有针对性的学习计划，来提高学生对数控学习的信心和积极性。站在评价方法角度来看，教师在对学生进行教学评价时除了对学生的课堂表现进行评价外，教师课余时间可以利用考试的形式来进行评价。包括对学生的机床零件的操作考试，对刀具认知的考试，对机床实际加工环节的测试，对数控机床的基础编程的测试，对数控机床的实践动手能力测试等等。教师在对学生进行评价时，需要注意的是避免较为直接的对学生进行评价，不要直观的指责学生，要肯定学生的优点，在肯定学生优点基础上，来告知学生的弊端和操作劣势，引导学生进行改善，促进学生的全面发展。
4 结论
虚拟仿真系统教学法在数控教学中的应用具有实际应用性，其改变了传统数控机床教学的弊端，减少了院校对数控机床的财务支出，保证教学财务支出的合理性。提高学生解决问题能力，学生可以利用虚拟仿真系统来对数控机床加工的不同环节进行观察和分析，增加学生对数控知识学习积极性。其次，虚拟仿真系统教学也具有较好的安全性，避免了刀具和其它机床器具实际操作的安全隐患，保证学生的人身安全。
参考文献：
[1]李永祥，王峰，兰菲，虞付进.虚拟仿真系统教学法在数控教学中的应用[J].浙江师范大学学报（自然科学版），2015（03）：326-331.
[2]张群.数控加工仿真系统软件在数控教学和鉴定中的应用研究[J].生物技术世界，2014（03）：159.
[3]常虹.数控加工仿真软件在数控教学中的应用研究[J].科技信息，2011（23）：152.
[4]张福荣.数控加工仿真系统软件在数控技术实训教学中应用研究[J].电脑学习，2010（03）：48-50.
关键词：工艺分析 仿真系统 编程加工
中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2015）09-0000-00
1 引言
在零件的数控车削和铣削加工中，在编写数控加工程序前都要对加工零件进行工艺分析，并把加工零件的全部工艺过程、工艺参数及位移参数等编制成程序，以数字化的信息形式存储在数控系统的中，通过数控系统控制数控机床加工。所以数控加工工艺分析是十分重要的工作，程序员应全面周到地考虑零件加工的全过程，以及正确合理地编制零件的加工程序。宇龙仿真系统是一个数控加工仿真系统，它是一个能在个人电脑上进行CNC机床编程与操作的仿真系统，系统操作简单，提供与数控机床相似的操作面板和所需的各种控制功能；系统通过生动的图形对加工工件进行三维动态切削过程实时模拟仿真；系统经济性好，通过个人计算机进行数控技术的数字训练，大大减少昂贵的设备投入，因此在加工中得到广泛的应用。
本文借助于宇龙仿真系统平台分析典型简单螺纹类机械零件的加工过程。对车削加工零件进行的工艺分析，加工零件图1所示，并在此基础上运用FANUC系统进行零件的编程和仿真加工。为数控机床真实加工提供基础。
图1 螺纹加工零件图
2 工艺设计
对零件的工艺设计包括零件结构特点分析、定位基准选择、加工阶段划分、定位方法选择、切削用量选择、刀、夹、量具选择等，零件工艺分析为编程和加工提供基础[1-2]。
2.1 零件结构工艺分析
（1）结构工艺特点：表面轮廓形状是圆柱面和外圆柱螺纹面，该外圆柱螺纹面为单圆柱螺纹（2）螺纹车削的加工方法：常用的有直进法多用于小螺纹螺距加工；左右切削法反复多次切削行程，提高螺纹精度；斜进法适用于大螺纹螺距加工（3）定位基准选择；实心的轴类零件，精基准面是顶尖孔或轴颈外圆表面。（4）加工阶段划分；划分依据：基准先行；粗、精分开、先粗后精、多次加工。先加工定位基准面，在以其为基准加工退刀槽和螺纹表面。（5）零件装夹和定位方法；三爪定心卡盘并进行装夹精度校验。（6）走刀次数和进给量会直接影响螺纹的加工质量，每次切削用量的分配应依次递减，可参考相关表格和经验数据。（7）车削螺纹时要进行计算：螺纹大径 ； 螺纹中径 ；螺纹小径 ， 其中 为螺纹的螺距（8）加工路线分析；车削螺纹时要有引入距离 和引出距离 ，避免在螺纹加减速过程中进行螺纹切削而影响螺纹的稳定。具体数值有系统设定。在一个螺纹的切削过程中螺纹起点的 坐标应始终设定一个固定值，否则会使螺纹乱扣。（9）螺纹加工常用指令有G32/G92/G76，具体格式和要求详见系统编程说明书。
2.2 工艺设计过程
2.2.1 根据零件图确定加工工艺路线
（1）车端面、车M30螺纹大径；（2）切Φ20槽；（3）车M30螺纹；（4）切断。
2.2.2选择刀具
（1）90°外圆车刀 T0101：用于车端面、螺纹大径；（2）切断刀（宽4mm）T0202：用于切槽和切断；（3）螺纹刀T0303：用于车螺纹。
2.3 切削用量确定
切削用量选用参考表1所示：
表1 切削用量选用参考表
加工内容 主轴转速S（r/min） 进给速度F（mm/r）
车端面、螺纹大径 800 0.15
切Φ20槽、切断 300 0.05
车M30螺纹 400 2
3 程序编写与加工仿真
编程原点选择在工件右端面的中心处，采用G92编程，数控加工程序分别编制如下：
O1301
N2 T0101；
N4 M03 S800；
N6 G00 X10 Z10；
N8 G00 X32 Z0；
N10 G01 X0 F0.15；
N12 Z1；
N14 X24
N16 X29.8 Z-2；
N18 Z-40；
N20 G00 X150；
N22 Z150；
N24 T0202；
N26 M03 S300；
N28 G00 X32 Z-34；
N30 G01 X20 F0.05；
N32 G00 X150；
N34 Z150；
N36 T0303；
N38 M03 S400；
N40 G00 X32 Z3；
N42 G92 X29.1 Z-32 F2；
N44 X28.5；
N46 X27.9；
N48 X27.5；
N50 X27.4；
N52 G00 X150 Z150；
..................
运用宇龙仿真软件平台如图2所示进行零件的仿真加工[3]，加工系统提供虚拟现实环境，包括华中、FANUC等各种数控系统选择，虚拟机床操作面板和所需的各种控制功能和实际机床相似。仿真加工操作过程主要包括选择机床及数控系统，机床各轴回参考点，安装工件，安装刀具并对刀，输入加工程序并进行调试，手动移动刀具退到安全距离处，自动加工，测量工件并优化程序。加工螺纹零件三维动态切削过程实时模拟仿真结果，如图3所示。
图2 数控加工仿真系统 图3 模拟仿真加工零件
4 结语
通过本文对简单螺纹类零件的工艺设计、编程与加工的探讨，了解该类零件的结构特点、工艺分析设计，并运用FANUC数控系统进行了编程。运用虚拟现实技术，借助宇龙数控加工仿真系统平台，进行零件加工程序的输入、调试和优化，进行零件的加工检验。任何参数发生变化时，只需要适当对程序进行调整就能使用。仿真系统的应用为实际的零件加工提供了可靠的依据和安全性。
参考文献
[1] 霍苏萍.数控车削加工工艺编程与操作[M].北京：人民邮电出版社，2011.
[2] 姚屏，徐伟.数控车削编程与加工[M].北京：电子工业出版社，2011.
[3] 周虹.数控编程与实训[M].北京：人民邮电出版社，2012.
【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
（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：
一、数控加工仿真软件的选择
数控加工仿真的软件形式很多，有的是数控机床本身自带的仿真系统，但这种数控机床的仿真系统在教学中局限性较大，不适于教师教学和学生训练；还有的是一些先构图而后自动编程仿真软件，也不适应手工编程教学的要求；其它软件虽可对所编的程序进行检验但操作较为麻烦，且所能适应的数控系统和数控机床不多，不能对学生进行对刀训练和操作面板的应用训练。国内还有其它几种数控加工仿真软件，但都有一些不尽人意之处。几经比较，最终我们选择了广州超软数控仿真软件。该软件是基于虚拟现实的仿真软件，是一种富有价值的教学辅助工具，它可以实现对数控铣床、数控加工中心和数控车床加工零件全过程的仿真，其中包括毛坯定义、夹具刀具定义与选用，零件基准测量和设置，数控程序输入、编辑和调试，具有多系统、多机床、多零件的加工仿真模拟功能。
二、数控加工仿真软件的应用方法
如何运用这套软件进行教学呢？我们在教学中主要从以下几个方面进行了探索与实践：
1.灵活应用教学方法，课堂教学中使学生被动学习变为主动学习
现在，由于大部分学习基础好的学生选择上大学，学习成绩差、厌学的学生进入职业学校。职业技术学校教师教学很困难，传统的教学方式已很难使学生接受，因此，利用先进的教学方法、教学手段来提高学生的学习兴趣显得尤为重要。数控专业教师应有较高的教学水平和教学能力，有较强的数控教学能力即数控编程能力、工艺处理能力、实际动手能力、自动编程能力，能较为娴熟地运用行动导向的教学方法，在课堂教学中真正体现学生为主体，突出显示学生动手动脑的活动，变学生被动学习为主动学习。在教学过程中，教师起引导作用，即对学生活动中遇到困难或无法下手的问题进行引导、讲解。课堂教学中每节课的知识点尽可能集中，深入浅出，便于学生掌握编程方法与技巧。
2.恰当运用数控加工仿真软件，充分发挥其教学中的作用
数控加工仿真软件主要应用于数控编程与操作这一理论教学课程，还可作为数控操作技能训练的辅助工具。教师应十分重视数控加工仿真软件在教学中的应用方法，摆正数控加工仿真软件在教学中的位置，既不能完全依赖数控加工仿真软件而放弃教师在教学中的引导作用，也不能在教学中教师唱独角戏采用常规的教学模式而忽视数控加工仿真系统的应用，应该科学地、充分地发挥数控加工仿真系统在教学中的作用。
数控编程与操作是理论、实践性均很强的课程，它应该是在已完成其它专业基础理论教学、专业教学以及完成了16周普通机床技能训练的基础上进行的，教学中应妥善安排该课程课堂教学与上机仿真教学的课时比例，一般为1∶1。教师在数控编程与操作的课堂教学中应重点解决编程方法并进一步强调在编程中工艺问题的处理，学生上机则利用数控加工仿真软件解决程序校验以及不同系统不同机床的操作问题。每次上机学生都有明确的课题，在上机前教师应利用数控加工仿真系统的示教模式或利用教学投影仪进行操作演示，并在学生上机中进行巡回指导，学生在计算机上应用数控加工仿真软件进行编程与操作，既可使学生更快更好地掌握数控专业技能，又能培养学生的自学能力、解决实际问题的能力。
3.科学安排教学内容，循序渐近地掌握数控编程与操作技巧
在教学过程中教学内容的安排分为三个模块：
其一为基础模块，主要讲解与训练最常用的FANUC数控系统中的数控车床、数控铣床、数控加工中心的编程方法、操作及应用。这一模块是教学重点，必须使学生熟练掌握、灵活应用。
其二为提高模块，主要讲解与训练SIEMENS数控系统的三种机床的编程与操作，以帮助学生进一步加强在不同数控系统下对不同数控机床的编程方法的理解与应用能力。
模块三为拓展模块，主要讲解国产数控系统中的华中数控系统和广州数控系统的数控车床的编程与操作方法，扩大学生的知识面，提高学生对不同操作系统、不同操作面板的编程与操作能力。
这三个模块的教学可根据学生不同的层次进行安排，中专中技层次难度较低，高技大专层次难度稍大，三个模块课时较多。经过这种训练后上岗，学生反映所看到的数控操作面板都已熟悉，能够信心十足地面对所操作的数控机床，较快地适应所从事的工作。
4.正确进行教学评价，提高学生的学习意识和自觉性
教学时所进行的教学评价包括学生的自我评价、学生相互之间的评价和教师评价。上机应用数控加工仿真系统进行数控编程与操作练习时以教师评价为主，对每次的练习成绩及时登记。课堂测试应有较强的目的性，不是为难学生，而是通过对学生进行测试，来提高学生的学习意识、学习热情、学习的自觉性和自信心。因此，测试题应与课堂教学、上机应用数控加工仿真系统的练习要求相适应。考前的复习应有较强的目的性，不应超出范围，课程的总评成绩不要过分注重一次期末考试结果，而是更多地、客观地关注学生在整个学习过程中的学习效果。教师在教学中有明确的教学目的，逐个系统、逐个机床进行讲解及安排练习，因人施教，因材施教，恰到好处。
三、数控加工仿真系统在职业技能鉴定中的应用
数控操作工按国家职业技能鉴定标准分成两大内容：理论考核和技能考核。其中技能考核分成五个模块，即数控机床操作（利用手工编程加工实际零件）、工艺编制、CAD计算机绘图、数控机床现场排故分析与讲解、CAM自动编程模块。数控机床三、四级操作工技能考核仅考核其中第一模块即手工编程加工零件的数控机床操作模块。如果按常规考核将技能操作考核模块全部安排在数控机床上进行，一般需占用数控机床4-6小时。我们采用数控加工仿真系统软件辅助考试，考生拿到所考核的零件图纸后，先在数控加工仿真系统的数控车（或铣）床上手工编程，检验合格后将程序通过数据传输送入数控机床进行加工，这样减少了在机床上手工编程、输入程序、校验程序、仿真加工的时间，占用数控机床仅约2小时左右，使占机时间至少缩短50%，鉴定效率大为提高，同时也大大提高了鉴定时的安全性。为了减少刀具和材料的消耗，进一步缩短上数控机床操作的时间，可将操作题目分成两个零件，将难度大的零件用手工编程在数控加工仿真系统上模拟加工即可，而将难度较小、用材较少的零件模拟仿真后再在数控机床上加工。
总之，数控仿真软件利用它的三维仿真技术，改善了当前数控教学中设备投入大、培训效率低的现象，提高了学生的编程能力及对不同数控系统不同数控机床的适应能力。数控仿真有利于加强互动教学，实现教学与实践的有机统一。
参考文献
（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、SlEMENS、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。
2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。因此，在平时的教学过程中教师要不断强调安全操作，严格要求，并给学生讲解仿真与实操的差别。
（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。因此，教师一定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。
（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。
【关键词】数控仿真；宇龙仿真；教学软件； 技能鉴定
我院自1999年起，开始在辽宁省内招生数控专业的学生，积极进行数控加工技术教学模式的改革及数控加工仿真系统在数控教学与鉴定中的应用研究，取得了良好的教学和鉴定效果，我院已经荣获辽宁省先进的数控实习基地。每年有40%优秀的毕业被分配到中航军品企业为航空企业当前紧缺的数控操作工人的培养作出有目共睹的贡献。
1 宇龙数控仿真软件介绍
1.1 自动检测、具体指出错误原因的功能功能
宇龙软件《数控加工仿真系统》是一个应用虚拟现实技术于数控加工操作技能培训和考核的仿真软件。由于仿真软件不存在安全问题，学员可以大胆地、独立地进行学习和练习。本软件中不仅具有对学员编制的数控程序进行，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。
1.2 互动教学功能
使得教师既可以以广播的方式在每个学生的屏幕上演示其教学内容。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。许多教师在数控理论课程中也使用本仿真软件，使得课堂的教学变得更加生动、更加具体，教学效果明显得到提高。数控加工技能操作考试不仅重视最后的结果，更重视操作的过程。考试功能不仅记录了考试的最后结果，还把整个操作过程完整记录下来。通过回放功能可以察看考试的操作全过程。
1.3 工件的自动测量功能
该功能能够对仿真软件上加工完成后的工件进行完全自动的、智能化的测量。如果事先设定了评分规则，就可以进行全自动的评分。在每次的技能鉴定中心进行的数控操作工考试中，数控机床操作的仿真考试中已经实现了完全自动评分。这项全自动评分功能，使得数控仿真操作考试完全不需要数控专业人员的介入。
1.4 加工运行全环境仿真
仿真数控程序的自动运行和MDI运行模式；三维工件的实时切削，刀具轨迹的三维显示；提供刀具补偿、坐标系设置等系统参数的设定。
1.5 全面的碰撞检测
手动、自动加工等模式下的实时碰撞检测，包括刀柄刀具与夹具、压板、机床等碰撞，也包括机床行程越界及主轴不转时刀柄刀具与工件等的碰撞。
1.6 数控程序处理
能够导入手工编制的文本格式数控程序，还能够直接通过面板手工编辑、输入、输出数控程序。
1.7 考试记录回放
宇龙仿真系统还具有记录考试操作全过程和考试结果的功能以及多种回放方式。
2 宇龙数控仿真软件的典型零件加工
下面通过一个铣床中级工的典型零件加工来反映数控仿真加工在教学与鉴定中的应用
（如图1所示）。
图1
仿真加工步骤如下：
步骤1：机床、数控系统的选择。
步骤2：设置毛坯。
步骤3：开起数控系统，回零定义机床坐标原点。
步骤4：毛坯装夹面板选择适当的夹具与装夹方案。
步骤5：切削刀具的选择。
步骤6： 进行对刀操作。
步骤7：加载NC代码。
步骤8：进行自动加工完成零件的仿真过程。
步骤9：互动教学交卷。
步骤10：考试结果查询如图2。
图2
3 结语
宇龙仿真软件具备对数控机床操作全过程和加（下转第188页）（上接第178页）工运行全环境仿真的功能。可以进行数控编程的教学与技能鉴定，能够完成整个加工操作过程的教学。这不仅提高了考试评分工作的效率，更重要的是保证了数控操作工社会化考试评分的一致性和正确性，也大大降低了鉴定成本。从而可以加快当前紧缺数控加工操作工的培训速度。
【参考文献】
[1]上海宇龙仿真软件应用手册[S].
【关键词】数控铣床 虚拟加工 Virtools
1 概述
数控铣床是现代制造业生产加工的重要设备之一，培养优秀的数控铣床操作工成为相关教育机构的迫切任务，但是数控铣床操作难度大，具有危险性，若操作不当可能对人身和机床造成不可逆转的伤害。数控铣床的虚拟加工系统能够有效避免真实的人身和机床伤害，尤其对于初学者来说非常适用，加之虚拟现实技术的飞速发展和广泛应用，使得此类系统的研究成为现实。浙江大学山东大学陕西科技大学等高校的学者对此都进行了一定的研究，设计开发了数控车床、加工中心的仿真系统，或是用于数控加工的教学系统。
但是上述文献所涉及的虚拟加工系统多存在仿真效果不理想，沉浸感不佳等问题，对此，本文特利用虚拟现实技术的3I（immersion， interaction， imagination）特性，基于Virtools软件平台，结合计算机、三维立体投影设备、立体眼镜、音响等硬件设施，研究开发了一个数控铣床的虚拟加工系统。该系统利用3DS Max建立数控铣床的三维模型，运用Virtools实现铣床运动的仿真，并使用其物理模块实现了刀具与工件和机床的碰撞检测。
2 虚拟加工系统的设计
该系统由计算机、BARCO Gemini立体投影系统、立体眼镜、音响等硬件设备构成，系统结构图如图1所示。该系统可完成数控铣床面板的基本操作仿真、零件的安装和拆卸仿真、铣床切削加工运动仿真等内容，具体功能框架如图2所示。数控铣床及刀具、工件的三维模型由3DS Max软件建立，导入Virtools中进行机床的运动仿真和人机交互功能的实现。
3 数控铣床的运动仿真
3.1 铣床面板操作仿真
数控机床操作者主要是通过数控机床的面板与机床进行交互并完成零件的加工的。本文所开发的虚拟加工系统是在型号为XD-40A的三轴数控铣床的基础上进行的，所用操作面板是FANUC Series 0i系列面板。用户通过鼠标和键盘与系统进行人机交互，用户点击鼠标进行按钮相关操作，也可通过键盘进行参数的输入，参数将存入相应的数组中，结果将实时显示在显示屏上。图3是某按钮操作的流程图。
3.2 工件装卸过程仿真
本系统设置了长方体和圆柱体两种毛坯形状，用户可以选择所需毛坯类型并控制毛坯的尺寸。若需要其他类型的毛坯，可通过系统预留的接口导入毛坯的三维模型。系统的夹具有平口钳和三爪卡盘两种，可通过鼠标、键盘与系统进行交互来实现工件的安装和拆卸，安装毛坯的流程图如图4所示，若需要其他专用夹具，可通过系统预留接口导入夹具的三维模型。
3.3 铣床切削运动仿真
切削运动的实质是刀具相对于工件进行运动的结果，系统根据用户输入的G代码判断刀具的运动轨迹，实现工件的切削加工。在加工的过程中，运用Virtools自带的物理模块进行碰撞检测，以防止刀具和机床的碰撞而发生损坏。
4 系统仿真
用户利用本系统进行虚拟加工时，通过鼠标键盘进行信息的输入和对系统的控制，佩戴立体眼镜通过三维投影设备观察整个加工的过程的实现。进入系统之后首先进行毛坯的设置和安装，并选择合适的加工刀具；然后通过控制面板完成对刀操作并设置刀补，利用鼠标键盘通过控制面板输入加工程序，按下启动按钮进行工件的加工；加工完毕之后进行零件的拆卸，并以全屏模式观察零件的加工结果。
5 结束语
本文利用3ds max和virtools等软件，配备计算机、三维投影设备、立体眼镜等硬件设施，开发了一个数控铣床的虚拟加工系统。依据真实机床进行相关模型的建立，并通过贴图处理和环境配置提高了系统的真实感，三维投影设备和立体眼镜的使用增加了系统的沉浸感。系统的整个仿真过程符合实际加工的顺序，能够使用户操作数控机床的能力得到很好的锻炼，同时避免了的危险的发生及机床的损坏。若想进一步提升系统的交互性和沉浸感，可加入数据手套完成人机交互过程，这也是下一步的研究方向之一。
参考文献
[1]王欣，吕玉兰，曹旭阳等.考虑钢丝绳柔性的塔式起重机仿真系y开发[J].计算机工程，2015，41（09）：303-310.
[2]吕玉兰.塔式起重机操作培训模拟系统的研究与实现[D].大连：大连理工大学，2015.
[3]王广官.基于虚拟现实技术的数控车床仿真系统的研究与开发[D].杭州：浙江大学，2016.
[4]穆慧.基于Virtools的数控培训仿真系统研究[D].济南：山东大学，2009.
作者简介
吕玉兰（1989-），女，河北省辛集市人。硕士研究生。助理讲师。主要研究方向为虚拟现实，数控加工。
论文摘要：介绍了工程技术训练中心数控设备与教学的概况，以及科研项目对机械加工的需求及其特点。分析表明，工程训练中心与科研团队存在巨大的合作前景，可以在改善教学的同时推进科研项目的进展。
一、引 言
工程训练中心是培养工科学生的一个重要基地，各学校在工程训练中心的建设过程中投入巨大，除基本的金属切削机床、材料成型设备外，各种数控机床、特种加工机床、精密测量等设备也已经成为工程实践教学的主力装备。2008年11月，国家机械制造基础及工程训练课程指导委员会就《普通高校工程训练中心建设基本要求》作了详细阐述，其中数控设备至少应有：6台数控车床、3台数控铣床、2台数控切割机床，并且各学校可根据实际教学需要，增加一定数量的加工中心，工程训练中心除教学任务外，还有巨大的潜力可以挖掘。同时，随着我国经济的迅速发展，国家在科学研究上的投入力度越来越大，这些科研项目对机械加工都有着巨大的需求，但这些需求一般为单件或者小批量，并且设计尚未完善或者一直处于改进之中，与现代企业的大批量生产存在一定脱节，而工程训练中心的硬件设施与任务恰好能够满足科研项目中机械加工的需求，同时又能改善学生的学习条件。
二、数控机床的特点及教学
数控机床是指可以通过计算机编程，进行自动控制的机床。与普通机床相比，数控机床具有很多优点：高柔性，适合单件、小批量生产，适合新产品的开发；加工精度高、加工质量稳定可靠、生产率高，数控机床的加工自动化，免除了普通机床上工人的疲劳、粗心、估计等人为误差，提高了产品的一致性；并且数控机床对操作工人的要求降低，一个普通机床的高级技工，不是短时间内可以培养的，而相对来说数控机床操作工人培养时间极短（如数控车工需要一周即可，还会编写简单的加工程序）。
由于数控技术教学和培训都离不开数控机床，而数控机床本身价格比较昂贵，同时训练过程不可避免地存在误操作过程，这对机床安全是一个巨大的隐患，同时数控机床的数量有限，难以满足大量学生实践训练的需求。而随着计算机技术的发展，数控机床加工仿真技术得到了迅猛发展，很好地解决了这些矛盾。数控加工仿真是一种先进的计算机人机交互技术，具有生动的界面和强大的显示功能，图形大小、颜色、观察视角以及刀具的形状等都可由操作者自行设计以满足不同的监控与学习要求；仿真系统的通用性较强，其语法诊断功能可以帮助学生学习编程。在模拟过程中，系统能及时提供错误信息以及刀具相对移动轨迹的显示以及最终加工的立体效果，很容易发现和修改编写程序的错误，高仿真界面及动态的模拟仿真系统可有效地显示代替机床实际运行状况并且还能够提示操作信息，使数控机床的编程操作易于课堂化教学，从而既节省了机床设备和实习消耗，降低了实做危险，又大大提高了教学效率，规避了实习人员的操作风险。数控加工仿真系统采用了与数控机床操作系统相同的模拟界面，使其具备了整个加工过程的模拟仿真能力，即使仿真系统在模拟中出现人为的编程或操作失误也不会危及学生和机床安全，学生反而还可以从中吸取大量的经验和教训，所以说它是初学者理想的实验、实践工具。因此，数控加工仿真技术在数控教学领域的应用日益广泛［1］［2］。
当然，数控加工仿真技术同真正的数控机床存在一定的差别，容易引起以下弊端：（1）过于依赖计算机完成所有的操作，因为图纸绘制、g代码生成、仿真加工都可在计算机上完成，仿真与实际机床之间存在各种差异；（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。
因此，数控教学必须采用数控加工仿真与实训操作相结合的方法，即先通过仿真系统让学生对数控编程有一定的了解，再通过实训操作使学生理解仿真与机床实训的差别，不能仅仅为了学生和机床安全废除实训操作，这样既可大大减少学生理解错误而产生的各种机床损坏及人身伤害，又可提高学生的实际操作技能。
三、科研团队与工程训练中心的合作前景
随着中国经济的迅速发展，国家和其他组织在科研上的投入力度越来越大，其中理工类的科研对机械加工有着巨大的需求。绝大部分新产品开发或者新技术在开发过程中，对产品的需求并不明确或者存在一个逐渐深化的过程，对零部件的定型需要一个漫长的、反复的过程，需要对零件进行单件或者小批量的试制、修改。一般的科研团队在机械加工方面的人员、设备力量非常薄弱，如果把这些任务交给企业去做，往往价格昂贵而又费时。而这恰恰是工程训练中心的强项，并且科研团队中往往有一大批计算机基础很好的研究生，利用数控机床的仿真软件，可以较快地学习数控设备的操作技术。一般说来，在工程训练中心学习的主要群体是低年级的学生，也有少数高年级的学生，这些学生在此学习的目标往往比较简单，仅仅是学习基本的操作技术，加工零件也仅仅是作为练习。如果科研团队与工程训练中心合作，对科研团队的研究生进行培训，训练他们自己进行机械加工的能力，不仅能节省大量时间促进科研进程，更重要的是积累了加工经验，这有助于后续的设计与改进。同时，对本科生来说，与研究生一起操作数控机床不仅仅是练习了，而是在生产在科研，能够极大地提高他们的积极性，培养自信心，增加他们的知识面，能够进一步推动高年级本科生进实验室的潮流，部分优秀的低年级学生也能参与到科研中，这对本科生的其他课程学习是非常有益的。
四、结 论
数控机床加工仿真技术已经成为数控教学的重要方法，这种方法功能强大、成本低、安全可靠，可在短时间内大量培训数控操作工，这些特点与科研项目存在互补之处，双方合作是互惠互利的，既能改善教学条件，又能推动科研项目的进展。
参考文献：
关键词：数控仿真软件 中职教学 效果
数控技术伴随着机械制造业共同发展。近年来，随着数控技术的普及，对人才的需求也越来越大。我国很多中职技术学校为了适应社会需求，相继增设了数控专业，并不断实施扩招。可是，一些中职学校由于师资薄弱，缺少必要的机械及设备，无法满足学生的实践需要。因此，采用数控仿真系统，让学生进行机床的模拟操作，便于数控技术的学习。此种方式在很大程度上弥补了学生实践的不足，因此在中职教育中的地位与作用越来越重要。
一、数控仿真系统
数控仿真系统是一款仿真用软件。它可以对数控操作编程进行演示与讲解，对真实的数控机床进行模拟操作，还有助于数控技术人员加强基础性知识的掌握以及对数控程序进行检测及预测等。目前，这种仿真系统在机械制造业中得到了普及，在数控教学中得到了实际应用。目前，国内使用的数控仿真系统主要有斐克、超软以及宇龙等。
二、中职教学中数控仿真系统的实际应用
我国的中职教育非常注重提升学生的实际操作水平。对于数控专业的学生而言，实际操作与实用技能的培养是分不开的。通过在教学中引入了数控仿真系统，学生对机床的实际操作水平得到了极大提升，教学效果得到了显著改善。
1.加强对学生学习兴趣的培养
数控专业涉及的知识面很广，比如编程及加工等方面，且实践性及理论性很强，但由于内容有些抽象，一般很难理解。加之一些中职学生的基础知识很差，对问题及知识点的理解能力也很低，学生在进行学习时，很容易产生厌倦心理。如果沿用传统的教学模式，教学效果很不理想。而数控仿真系统具有强大的网络功能，老师在实际教学中完全可以利用多媒体等先进的教学模式进行。学生通过在电脑屏幕上对自己实习内容的演示，加深对内容的理解。学生在与电脑进行同步操作的过程中，进一步提升了实际操作水平。在这个系统教学中，老师还可以对学生的操作进行实时监控，对于操作中的失误或者错误做到及时发现及时纠正，有助于提升针对性指导的效果。这种教学方式极大提升了学生的动手能力，对于学生学习兴趣的培养和学习热情的提升都有着积极意义。
2.有助于提升学生对数控机床操作的基础性认识
一般的中职学校由于资金、场地以及设备种类的限制，很难一一配齐实际操作的机床型号。加之操作时间的限制，可能接触到实际机床的时间更短。这就要求学生们根据实际，举一反三。通过数控仿真系统的应用，学生不仅对现实机床的操作环境进行了模拟，也对实际操作程序有了深层的认识。由于仿真机床的操作面板与实际机床完全相同，操作及使用程序、步骤等也完全一样，因此，通过数控仿真系统实现了对机床工件运动情况和操作过程的全部演示。学生完全可以借助于数控仿真系统来实现对不同型号机床的了解，比如刀具的安装、工件装夹等均可以实现真实演示。对于一些不规范的操作和程序，模拟仿真系统同样可以完成演示，因此拓宽了学生的知识视野。
3.辅助编程的教学
数控仿真系统可以完成编程代码的检测，对于错误的编程，会提示相关信息。学生在进行学习中，只需输入程序代码，仿真系统就会根据学生输入的代码来进行虚拟的加工演示，并对学生编程的正确与否进行检验，并提示学生进行代码的调试，来完成正确的加工。同时，学生还可以对整个加工过程进行全方位以及多视角的观察，了解工件的加工进展。通过辅助程序，加深了学生对编程相关知识的掌握，在提升学生学习效果的同时，也减轻了教师辅导的难度。
4.多元化教学走入课堂
我国实际应用的数控系统有西门子、广州数控、华中数控等。但由于条件所限，很多中职学校涉及的系统很少，一般仅为2～3种，这对于数控人才的培养极为不利。通过实施数控仿真系统教学，实现了编程和操作的模拟化，并将仿真系统实际运用到教学中，使得中职教学出现了多元化趋势。这对于学生学习不同类型的数控系统的操作及编码，全面提升实际掌握能力有着积极意义。
5.学生的参数意识有所加强
为了提升机床的使用效果，保障学生实际操作的安全，在实际教学中，加工参数均由教师进行指导及确定，而学生对于参数的设定缺乏相关了解，对参数是否合理缺乏应有的判断。通过数控仿真系统的使用，学生们可以直接对参数进行设定，并对于工件的破损以及变形情况进行预测，对不同的参数可能对工件产生的影响进行直观了解，学会对参数进行优化，提升对参数设定的整体意识。
6.丰富了教学评价
数控仿真系统应用于实际教学中，可以对学生编写的数控程序以及错误情况进行检测及提示，并可以完成对出现错误的原因的判断以及三维测量等功能。在实际教学中，学生通过数控仿真系统的实际训练来加强自我练习以及测试，而老师也可以以此作为学生的评价依据，结合操作记录作出教学评价。学校也可以依据操作情况及操作记录对教学效果进行科学的评价。为此，通过使用数控仿真教学，教学评价体系多了一项评价标准，在评价内容上也有所增加。
7.减小了教师的工作强度
在进行编程指令学习时，针对每一次讲解完成的指令或者应用实例，教师可以使用教学控制软件将课后习题以文件的形式发到学生的学习终端，充分给予学生时间自行完成练习；也可以采用分组的形式，然后将调试出的结果进行比对。老师也会将正确的结果发到学习终端，对学生练习及调试的结果进行验证，从中找出不足，以促进其能力的提升。此外，通过这种师生互动，实现了教与学一体化，减小了教师的工作强度，在增进师生情谊的同时，也提升了学生的学习兴趣，使得学生的学习效果及实际操作技能都得到了提升。
三、数控仿真系统在实际应用中需要关注的问题
数控仿真系统作为辅助的教学工具，是极为有效的。但不可忽视的是，任何一款工具在使用中都会存在一定的缺陷。我们需要了解这些缺陷，并在实际教学中，积极采取措施，尽可能规避这些缺陷，才能更好地发挥数控仿真系统教学软件的作用。
第一，数控仿真系统的某些软件还需要进一步完善。很多指令在实际执行中被提示无法执行。为此，使得学生对数控理论知识产生了怀疑的态度。这在很大程度上阻碍了学生的学习及实际应用。学生对于数控知识的理解，也陷入了混沌状态，极大地影响了实际操作及对于理论知识的理解。因此，在中职教学中，数控仿真系统的使用要与实际操作交替进行。
第二，很多学校为了提升机床的利用率，随便延长其使用年限。在实际教学中，缺乏科学、合理的课程安排，人为减少学生机床实践时间，将数控仿真系统作为主要的教学工具来进行教学授课。由于模拟练习与实际操作还具有一段距离，过多应用容易造成学生对实际操作不够重视。这些都直接影响到学生的实际操作效果与水平。因此，学校在进行课时安排时，要做到模拟演练与实际操作相结合，通过模拟―实践―再模拟―再实践的授课方式，加深学生与数控加工、实际操作、参数设定以及编程的整体认识，以提升整体的学习效果。
第三，用数控仿真系统知识对工件的加工过程进行模拟，并不等同于实际的操作，学生无法体验到机床运转的声音以及切屑的掉落情况，缺乏对加工过程真实的感受。因而在实际操作中，很容易忽视切削量的多少；在选择道具时，也不容易做出正确的选择。就这一点而言，老师要多给予学生实际操作的机会。即使是模拟操作，也要随时提醒学生实操的注意事项。作为一种初级训练工具，仿真系统对于学生熟悉机床及实操步骤有着促进作用。但是，学生也需要实际的操作及训练。因此，教师要对实操及仿真课课时进行科学合理的安排，真正发挥出仿真系统的作用。
四、数控仿真系统在中职教学中如何应用
数控仿真系统要在现实教学中得到正确的使用，达到理想的教学效果离不开教师的正确指导。老师在这里起到的作用非常重要。因此，老师在实际教学中，要突破传统教学理念的束缚，以学生为受教的主体，针对学生的特点，进行有针对性的指导。这样，才能有效激发学生的学习兴趣。在不断的实践中，锻炼学生的创新及动手、动脑能力，充分发挥他们的想象力。因此，老师要时刻把握教学的方向，科学合理使用仿真系统。
在进行实际教学过程中，对于仿真系统的使用，我们要本着科学的态度及端正的理念，不要对此产生过分地依赖。老师要教授学生学会编程及工件加工的程序。而学生也要清楚地知道，仿真系统只是一个辅助学习的工具，不是真的机床操作。从本质而言，仿真系统还远不能达到真实机床的操作要求，只是让学生了解操作过程及学会编程而已，以此来填补学生实训上的缺乏。但由于仿真软件的存在，解决了很多中职教学中无法解决的问题，也为以后的教学提供了一个可行的方向。
五、小结
我们通过数控仿真系统的使用，极大丰富了中职院校的教学内容，并且弥补了学校设备的不足和师资力量的薄弱，解决了教育教学中的难题。因此，中职学校在数控仿真系统的使用上，要科学合理，既要补充学生们实践的不足，又要充分发挥出数控仿真系统的内在作用，将实践教学与模拟教学有机结合，以提升学生的数控加工技能，真正发挥数控仿真系统的巨大作用。
参考文献：
[1]刘光定，潘爱民.论数控加工仿真系统在数控教学中的作用[J].现代商贸工业，2010（18）.
[2]刘杰.浅淡中职数控教学[J].河南农业，2010（31）.
关键词：数控加工；仿真技术；VERICUT；系统
引言
在近五年的时间里，网商得到巨大的发展，消费个性化需求也成为了各个生产厂家所竞相抢占的资源。在未来的时间里，厂家只有不断强化对技术的应用，才能对产品的制作周期、精密度以及外观等方面进行优化，才能最终实现对竞争力的强化。仿真技术可谓是近年来最受青睐的技术，其代表着数控技术对虚拟仿真的应用，实现数控加工技能培训的质效提升。对于制造业而言，虽然可以借助计算机对设计和制造进行辅助，但是三维环境下的刀具运动和加工轨迹还是需要仿真技术的再现。在通过计算之后对刀具的运行轨迹进行控制，并以此生成相应的数控机床科技识别的代码，在VERICUT系统和仿真软件的支持下进行模拟，在仿真的加工环境中呈现。这样一来，产品的加工效率便得到了相应的提升，对于研发和制造周期都有不小的助力，对于企业而言更是综合竞争力的体现。
1数控加工方针技术在当今的研究现状
21世纪的数控技术受到全球化的推动，其发展速率不断提升，制造业在数控技术上的依赖性也不断增加，成为决定行业发展的重要技术。对于数控技术而言，正确性的最大化也成为了技术发展的方向，虽然通过利用容易切削的材料来替换作业器具进行试切，但是也使得加工指令的检验变得更加充分。同时，也有不少的方法得以应用。例如：轨迹显示法，借助划针和笔替代刀具，以色版或者纸对刀具轨迹进行二维图的呈现，是简单的真模拟过程。然而这类方法的应用也存在不少的局限性，尤其是对人力、物力以及时间的消耗，使得生产成本的压力变得更大，而且生产周期也变得无法把握。据此，研究者在不断的摸索研究后，通过计算机对仿真模拟技术进行更大程度的革新，不仅实现试切情境的模型化、仿真计算及图形显示等，也将模型模拟推向更加精密和方针的高度。这样一来，企业的资源得到了较大程度的节约，同时也使得其他项目的生产和收益得到了真正的改善。从目前的数控加工仿真模拟的技术研究来看，方向和重点主要针对刀具轨迹展开的，仿真模拟效果也得可喜的进步。然而，现阶段的成果与希望值还存在一定的差距，在未来仍需要对机床加工采取进一步的研发，才能对机床加工阶段的刀具过切、刀具及夹具与机床之间的磨损度进行实时监测。与此同时，机床加工成效的预估也是重要的参考因素，因此，需要对刀具加工进行优化，最终确保产品质量与零件加工效率与机床的利用率等等。
2VERICUT仿真技术系统的介绍
2.1VERICUT系统
从目前的实际应用状况来看，VERICUT系统在全球范围内具有相对广泛的应用。该系统具有两方面的优势，其一是能够对数控代码的查证步骤进行模拟；其二是能够较大程度地增加数控材料的切削效率。该VERICUT系统工作原理是对数控加工的轨迹代码进行模拟，并借此将其在计算机上进行呈现，为刀具轨迹精度的检测提供了有效的平台，更对设计师的设计标准和要求进行了根本的满足。但是在运行的准备阶段，需要对系统进行故障诊断、改进和调整，确保仿真系统可以发挥应有的技术效果。
2.2VERICUTMachineSimulation系统
VERICUTMachineSimulation作为目前功能性最完备的数控加工仿真模拟系统，能够最大限度地再现机床运行过程中的具体状况，其效果较大程度地满足了人们期望。然而，对于这一系统的运行最重要的便是能够对识别数控代码文件进行识别，并结合G－代码开展模拟加工的环节。对于实际运行的仿真系统而言，VERICUT软件首先需要和机床进行绑定，才能在使用过程中模拟机床的运用轨迹及其他具体状况，确保数控加工阶段的错误和问题可以被检验出，并加以改正，全面提高数控加工的质效水平。
3数控加工中仿真技术的应用
从数控技术具体状况来看，工艺路线已经成为了编制的重点，刀具和加工参数也成为了整个工艺水平确定的重中之重。即使是相同路线的状况，在不同的参数水平和刀具规格下，对于具体工作的效率和零件质量均具有较大的影响。因此，在生产过程中，无论是复杂程度和加工种类差别，均需要慎重选择合适的刀具，这也成为了整个零件加工工艺的难点，产生的作用至关重要。从现阶段的虚拟加工技术应用来看，虽然可以满足对数控代码的验证，也能满足对整个工艺路线的合理性和正确性的验证，但是最终却只能对道具和参数的选择进行定性分析。这样就需要结合其他软件能进行相关定量分析的软件，例如VERICUT软件。该软件的优势在于能够开展自动化对比工作，而且通过零件加工过程的控制，能够帮助工作人员进行更高效和准确的刀具确定。同时，也能够通过具体条件开展虚拟验证工作，对于运行过程中可能出现的潜在危险因子进行分析，并对工艺方案进行优化。随着时间的推移，也有不少的仿真软件能够对数控加工阶段进行整体的仿真与模拟，这使得程序调控所需的时间和资源得到了有效节约，对于制造业的发展有了很大程度的推动。
4结束语
数控加工仿真技术的迅猛发展使得复杂的零件加工质效水平有了很大程度的提升，同时也使得调试阶段的废品成本得到了极大的降低，更有效地解决了程序错误更机床和工件带来的损伤问题。但是，该项技术的发展仍需要对产品的物理现象和规律进行深入的研究，才能更大程度地发挥仿真技术优势，最终使得数控加工的精度、质量、生产周期以及效率得到更大的提升。
参考文献：
[1]武珍平.数控加工中仿真技术的应用[J].品牌(下半月),2015(01):195.
[2]王守峰.小议数控加工中仿真技术的应用[J].电子测试,2015(12):94-95.
