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對數控編程的認識范文1
中圖分類號：G434文獻標識碼：B文章編號：1671-489X(2012)15-0139-02
數控仿真軟件是一款在計數機中進行數控操作加工仿真的專業軟件，可以同時進行刀具軌跡和機床運動仿真。數控仿真軟件采用三維顯示及虛擬現實技術，對數控加工過程的模擬達到極其逼真的程度，并且機床的運行過程和虛擬的工廠環境也能被模擬出來，以檢驗加工過程中可能存在的問題。目前，比較常見的數控仿真軟件有斯沃仿真、上海宇龍、南京宇航等。
1 數控加工仿真軟件應用于數控編程與加工教學
中的必要性和可行性
數控編程與加工主要講授數控車銑床、加工中心的編程、工藝及機床的操作等內容，是一門工科院校數控專業學生所必須掌握的專業課，具有較強的理論性和實踐性。但在傳統的數控教學中，教師的理論教學只能在課堂上進行，涉及機床的具體操作時，學生只能憑想象，因此很難掌握相關數控知識。數控仿真軟件就解決了上述問題。它利用計算機仿真技術，把數控機床搬到計算機中，搬到教室里，利用投影儀把機床和機床操作面板顯示在投影儀上，教師利用仿真軟件邊講理論知識邊實踐，把所講理論知識落實在機床操作中。這樣一來，教師可以講一段就操作一下機床，使理論知識很好地和實踐結合。同時，仿真軟件可以把實習車間搬到教室，教師講完課程后可以布置實際操作的作業，讓學生在計算機上進行仿真加工，加工出工件后可以利用仿真測量功能進行測量，檢驗加工零件的準確性，系統能自動判斷對錯，并給出成績，大大提高教學效率。
2 教學過程中的仿真應用
對于初次接觸數控編程加工的學生來說，往往難以理解不同床身的運動差異，對各種指令的刀具運動軌跡的判斷力不強，對工藝參數的選擇會影響加工結果的認識不深。
在教學過程中，使用數控仿真模擬加工軟件對數控機床的床身運動、刀具軌跡、工藝參數選擇進行仿真講解，可以較大地提高學生對數控加工過程的理解，加深對數控編程指令的認識，培養對工藝參數選擇的能力。下面以實例的形式分別說明上海宇龍仿真軟件在數控車床編程與加工重要章節的教學中的應用。
2.1 數控仿真軟件在數控編程加工中的應用
學生在傳統的課堂教學中進行編程部分的學習時，只能憑想象進行，對加工代碼的含義以及代碼格式的應用已經是感到難以理解，還要去想象工件的結構特點如何選用合適的數控加工代碼表達出來就更困難了。例如，講述G71粗車循環代碼以及介紹其代碼的特點時，單憑教師的黑板教學模式，學生是很難理解和掌握的。因此，在教學中利用數控仿真模擬軟件描述G71粗車循環代碼的應用，它完全模擬真實數控機床的操作面板和屏幕顯示，能對編寫的程序刀具切削加工路線的正確性進行驗證，操作安全、方便。這樣就可看到真實的二維或三維仿真加工過程（如圖1、圖2所示）；可以很直觀地觀察工件在加工過程中出現的各種情況；可以幫助學生更迅速地掌握數控機床的操作，過程逼真；可以使學生在仿真操作過程中產生真實感，讓學生更快地熟悉數控加工過程，掌握各類數控機床的基本操作和數控系統的編程指令。
2.2 對刀操作的仿真應用
對刀操作是進行數控加工前必須完成的操作步驟。對刀的目的是確定程序原點在機床坐標系中的位置，對刀點可與程序原點重合，也可在任何便于對刀之處，但該點與程序原點之間必須有確定的坐標聯系。如果用傳統的教學方法，僅在課堂上紙上談兵，大多數學生都難以理解；如果利用模擬軟件一邊演示一邊教學，通過車刀和工件的運動就能很好地幫助和引導學生理解這部分內容。
例如，將工件對刀基準點建立在工件的右端面軸心處，應用數控加工仿真軟件的模擬功能演示如下：1）用外圓車刀先試切表面B，測量外圓直徑后，按OFSETSET補正形狀，輸入“外圓直徑值”，按“測量”鍵，刀具“X”補償值即自動輸入到幾何形狀里，如圖3所示；2）用外圓車刀再試切外圓端面A，按OFSETSET補正形狀，輸入“Z 0”，按“測量”鍵，刀具“Z”補償值即自動輸入到幾何形狀里，如圖4所示。
3 數控加工仿真軟件使用中應注意的問題
適度、合理地利用模擬軟件可增強數控教學效果。教師應十分重視它在教學中的應用方法，但還需擺正它在教學中的位置，既不能完全依賴它，而放棄教師在教學中的引導作用，也不能在教學中只采用粉筆、黑板的教學模式而忽視模擬軟件的應用，應該科學、充分地發揮它在教學中的作用。作為加工模擬軟件，只是加工過程的模擬而非真實的加工，無法代替學生在真實切削加工中的感受，無法真正代替真實機床。以大連職業技術學院各種應用于數控教學的仿真模擬軟件來說，它們的操作面板和實際機床雖然相同，但與真實加工有很大的不同，包括切削深度和刀具的進給速度選擇與實際加工有些不同，操作步驟有所差別，而且還有不能對零件的加工質量進行檢驗等問題；學生在使用中往往容易忽視切削用量的選擇、數控刀具的選用、零件的裝夾方法以及加工質量的控制，而學生一旦進行實際加工，便可能出現打刀、影響實際零件的加工質量、降低生產效率等問題。因此，模擬軟件只能用于學生練習掌握各種指令和操作的輔助工具，還須安排相應學時的數控機床實訓操作，通過實踐操作設備來彌補以上的不足。
4 結束語
仿真技術已經逐步成為數控教學過程中重要的手段，它既可以減少占用實驗設備的時間，又可以提高學生對數控加工的認識，更為學生提供了檢驗自行編寫程序正確與否的手段?？傊瑢悼胤抡孳浖玫綌悼鼐幊膛c加工教學中，充分發揮其優勢，能顯著提高教學質量。
參考文獻
對數控編程的認識范文2
摘 要：傳統的數控教學中，理論課和實習課是分學期進行的。一般來說，先進行一個學期的理論課，以教師為主導進行教學，是一種講解式教學模式。這種教學方法存在著一個很大的缺點就是理論課和實習課脫節。針對這個弊端，我們對數控課進行了改革，采取理論課、仿真課與實踐課相結合的方式，克服這一弊端，改善教學的效果。
關鍵詞 ：數控編程教學 一體化 教學方法
在職業院校的課程中，數控編程是一門理論性與實踐性都比較強的課程。這門課程的主要教學目的是培養學生根據零件要求編制程序和進行數控加工的能力。在以前的教學中，通常是理論課程在前，實習課程在后，就是先學習一個學期的數控編程理論課，理論課以教師為主體進行講解，學生跟隨教師的講解學習理論知識；在學習了理論知識之后，再讓學生進行實習課的學習，在實習課上學生可以對數控機床產生感性認識，熟悉數控車床的面板和基本操作，進而掌握相應的數控車床的操作技能，從而結合第一學期的理論課知識，對所學知識融會貫通，完成對數控車床零件的程序編制，并在數控車床上加工出符合圖樣要求的零件。這種教學方法有一個很大的缺點，就是造成了理論教學與實習教學的脫節。學生前期學習數控編程理論課時，由于對機床沒有感性認識，因此理解編程知識很困難，學習速度較慢，而在第二學期進行實習教學時，又因為所需理論知識已經學習了很長時間，時間跨度大，很多知識都已經記不清或者不明確，這時教師就要再對學生進行理論輔導。這種狀況造成了學生學習時間和教師精力的浪費，教學效果不好。
針對這一弊端，對數控課教學進行教學改革，采用理論課、仿真課和實習課三者相結合的方式，合理選用教學方法，改善教學效果。
一、實習一體化教學，處理好理論課和實習課的關系
在教學中，處理好理論教學與實習教學的關系是老師應著重注意的一個問題。只有處理好這一關系，才能激發出學生學習的積極性，提高他們的學習興趣，在學生學習到理論知識的同時提高動手操作的能力。實行一體化教學是解決這一問題的一個比較好的方法。實習一體化教學后，教研組應該按照專業的發展來配置，由理論課老師和實習課老師組成。在教學計劃中，理論課與實習課交叉或者同步進行，使理論教學和實習教學有機結合在一起。同時，院校還應培養一批一體化雙師型教師。這些教師既能夠進行理論教學也能夠進行實習教學。
二、合理使用仿真軟件
近年來，各類仿真軟件開發出了很多。在教學中合理使用仿真軟件對數控教學可以極大地提高教學效果。在數控教學中合理使用仿真軟件，可以把數控編程的理論知識和動手實習的技能有機結合起來，讓學生在學習理論時可以練習，在練習時可以鞏固理論知識，從而提高學生的學習興趣，改善學習效果。
同時，合理使用仿真軟件，還解決了職業院校中在數控教學上存在的某些問題，例如降低實習危險性，數控設備和師資的不足等。
三、不能放棄普車實習教學
現在有的人認為，數控技術發展很快，傳統機械加工將被淘汰，因此在教學中忽略了普車實習。筆者認為這是一種錯誤的認識。
從數控車教學這一方面來講，普車實習的學習也很重要而且很必要。普車實習是數控車實習的基礎。不懂普車，學習數控車時就不能把數控程序和數控加工結合在一起，而不懂加工，程序就成了廢紙。因此應該在數控車學習之前，先進行普車技能和車工工藝的學習，使學生掌握相應的工藝和加工知識以及必要的技能操作，例如基本的外圓、螺紋和特形面的加工等。
四、多種數控系統的使用
由于職業院校的學生畢業后是要面向企業的，因此作為培養技術人才的職業院校，我們有必要讓學生掌握多種數控系統的編程和操作，使他們到企業后可以熟練操作。由于受到資金的限制，職業院校中數控設備的數量都不太多。這就要求教師想方法為學生創作條件，讓學生在有限的實習時間內熟悉多種系統。例如在講授編程時以某一種系統為主要內容講解，講解完這種系統后，對比講解其他系統；利用現有設備進行練習，沒有的系統可以利用仿真軟件進行練習。
五、培養學生的工人意識
對數控編程的認識范文3
關鍵詞：數控加工仿真系統；數控編程教學
隨著計算機的發展，使機械制造成為一個跨越機械、計算機、控制、管理的綜合技術應用學科，數控加工技術專業也隨之產生，而傳統教育方式早已滿足不了其教學要求。為了提高教學效率和所培養學生的適用性，數控加工仿真系統的出現，很好的解決了以上問題，其不僅能滿足學生的感觀要求，又能解決數控設備、場地的需求，并能減少材料和能源的消耗。我們學校選擇了上海宇龍公司數控加工仿真系統（以下簡稱仿真軟件）的教學軟件。該軟件具有多系統、多機床的加工仿真模擬功能。我結合自己的這幾年教學實踐談談如何在數控教學當中充分利用好數控加工仿真系統。
一、把數控加工仿真系統應用到數控理論教學當中
理論是深入學習數控編程的基礎，數控作為一項技術很強的學科，也是比較抽象的學科，要使學生良好的掌握數控的基本理論和編程的技巧，其教學不能像傳統教學模式一樣。從我教授數控編程這門課程到現在，每一屆學生剛接觸數控都認為數控非常神秘，就只是聽說過，都沒有感性的認識，課上在當我講編程指令運行時，刀具怎樣運動，指令如何起作用，更是讓許多學生不知所云，像聽天書一樣，這種狀態如果在短期內得不到改善，學生的興趣和積極性就會隨之減退，從而影響學生的學習和教學效果。所以我在教學過程中一開始會帶領學生去參觀學校實習工廠的數控設備，簡單的介紹其名稱、功能、結構，讓學生有感性的認識。講編程時利用仿真軟件為學生演示指令動作各個過程及零件加工過程，讓學生很直觀的看到機床的運動和指令的執行，充分理解指令的運動過程，達到教學的目的。后期隨著課程的進行，慢慢的建立起對數控編程的理解。比如講到圓弧粗車時，不管你怎么畫圖、寫程序，學生聽的效果都不是太好，而使用仿真軟件，把程序編好，一邊單步執行，一邊講解，就能很好的表現其加工過程。還有像循環指令G90，G71等，其走刀路線復雜，參數多，難理解，如果單獨講解是不能很好的呈現的，使用仿真軟件，可以一步一動作，對照坐標的變化，講解參數的設置及走刀路線，會很清晰的讓學生理解指令的功能。那仿真軟件作為一種圖文并茂的教學手段是一種不可缺少的教學資源，在教學中起到了教與學的橋梁作用。
二、把數控加工仿真系統應用到數控實習教學當中
沒有使用仿真軟件之前，學生實習時老師基本上每一個人單獨指導，學生熟悉面板，按鍵和簡單操作要花費大量時間，使老師過于疲勞，學生也十分緊張。而當老師演示操作過程時，由于機床空間有限，大部分學生是看不到的，只能聽老師口述，效果相當不好，有了仿真軟件則可以模擬現場環境，把實習很難演示、教師口頭很難講授的內容清晰地演示出來，因此在機床操作之前在仿真軟件上練習是一種有效的途徑。學生也可以通過軟件自我進行各種內容、各種形式的仿真練習，能夠滿足不同類型學生的不同學習要求。一般我會把當天要實習的內容先在仿真軟件上操作一遍，講解操作要領和注意事項，讓每個學生都能清楚的看到。然后在讓學生在仿真軟件上多次重復的練習，如有問題我會及時解決，直到學生熟練掌握操作過程。之后再到機床上加工。這樣不但減少了前期的時間浪費，還消除了一定的安全隱患，而在軟件上我們可以重復加工，反復訓練而沒有機床的磨損，刀具、材料、能源的消耗。在數控實習教學中應用數控軟件仿真系統，會對整個實習過程起到積極的作用，解決數控設備少，學生多的矛盾，因而仿真軟件在我們學校中得到了廣泛的應用。
三、數控仿真軟件系統對學生的負面影響及解決方法
雖然仿真軟件有好多優點，但是它畢竟是計算機軟件，是模擬機床的加工過程。這就會給學生帶來一些負面影響。
對數控編程的認識范文4
關鍵詞：數控機床 數控編程 數值計算 基點計算 加工工藝
數控技術是現代制造業實現自動化、柔性化和集成化生產的技術底層平臺，它是提升產品質量、提高勞動生產率必不可少的物質手段，也是國防現代化的重要戰略保證。隨著機電一體化技術的發展，數控機床的使用正越來越普遍，而數控機床的使用和維護都需要專門的技術人員來進行，因而需要大批懂得數控編程和數控機床加工的工程技術人員。
數控機床教學包括數控加工過程中有關工藝分析、數值計算、基本編程功能指令等，數控編程是一門對學生科學思維要求很強的專業技術基礎課，這當中數控編程特別重要，其中的數值計算牽涉到學生的數學知識，特別是基點計算，計算量大、復雜，對中等職業學校學生來說有些困難，必須要有一種簡便、明了的方法才行。經過較長時間的摸索、研究，將有關常用基點計算歸納為十分簡捷的數值計算方法。教學實踐證明，這些方法學生能很快掌握，且計算過程迅速準確，出錯率低。
基點是指各幾何元素間的聯結點。而直線與圓弧是構成零件輪廓的最基本的幾何元素。與直線或圓相關的基點計算，包括直線與直線相交、直線與圓相交或相切、圓與圓相交或相切，以上基點計算通常均需采用聯立方程求解的方法完成，而作為二次曲線的圓方程，聯立求解則過程甚繁。改進的方法是，若能利用幾何元素間的三角函數關系，則可避免求解聯立方程。為了確定幾何元素間的三角關系，學生必須先正確作圖，處理過程很繁。這樣就產生了以下要說明的簡便計算方法，學生用計算器即可迅速完成計算。類型分別介紹如下:
類型1.直線與圓相切求切點坐標
相對于“±”符號前點坐標位置確定的。所有計算均假設水平軸為軸且向右為正，垂直軸為y軸且向上為正。后面各類型計算中，正、負號判斷與此方法全同，故不再說明。
類型2.直線與圓相交求交點坐標
類型3.兩圓相交求交點坐標
對于哪一點計算。
有關數值計算方面，還包括非圓曲線節點計算與列表曲線節點計算，通常只能采用計算機輔助計算完成或直接使用自動編程軟件。隨著數控機床的發展和信息集成的需要，從單機CAD/CAM到FMC、FMS以及CIMS，無不對數控機床起著基石的作用，特別是CAM的使用，將使數控機床的技術更上一個臺階。我們在熟悉了數控機床的單機使用后，MASTER CAM軟件的使用可使我們對數控機床的應用有一個質的飛躍。
數控編程在數控機床學習中較為重點，數控編程實踐性很強，除了讓學生掌握一些數控編程代碼(語言)外，要通過實際操作來加強感性認識。它也牽涉到其它相關專業知識，如數控機床的組成、特點、工作原理、代碼、加工工藝、測量技術、編程知識及機械制圖知識等。學生首先應能看懂圖紙，會根據圖紙分析出零件的特點及技術要求。更重要的是制定加工工藝，如果加工工藝不正確，加工出的工件誤差會增大，甚至會報廢，所以要注意培養學生在這方面的能力。
要重視讓學生學習普通機床操作并掌握加工工藝。因為普通機床的加工是數控機床加工的基礎，普通機床工藝技能的掌握對數控技術的掌握有很大的促進和幫助作用。筆者在教學實踐中就深有體會：凡是普通車工技能掌握好的學生，在數控加工的編程和操作中會有明顯的優勢。比如在數控車床上加工螺紋，加工時一些具體的工藝問題、技術技巧問題，目前研制的數控系統還沒有“考慮”得那么細致，也不可能面面俱到，這此問題可通過加工人員在編程中處理解決。加工人員在編程時，必須把自己的一些加工經驗融會到加工程序中去，才能比較妥善地、合理地解決這系列的問題。如果對普通機床操科不好的學生，直接到數控機床上車削螺紋，就會因為經驗不足而出現很大的問題。因此要重視傳統金工的基本技能訓練。過分重視數控編程操科與理論而忽視傳統金工實習的做法是不科學的，將會直接影響數控加工專業學生的綜合能力。
在掌握零件加工工藝后，熟悉數控編程指令的基礎上，可先讓學生自己制定加工步驟，然后找出幾個典型，進行討論、分析，讓學生提出優點及不足，然后教師再綜合這個方案的優點提出一個合理的加工步驟。這種方法效果很好，能培養學生的思維能力及分析問題、解決問題的能力。同時也能加深學生對這個工藝的正確理解。教師指導學生裝夾工件，指明欲加工的內容和將要使用的刀具，用單步運行的方式逐段運行程序，可收到事半功倍的效果。
參考文獻：
[1] 姜家吉，嚴烈.MASTER CAM從入門到精通[M].北京：電子工業出版社，1993.3.
[2] 廖效果，朱啟述.數字控制機床.武漢：華中理工大學出版社，1992. 5.
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對數控編程的認識范文5
關鍵詞： 數控技術 應用專業 實訓 四個階段
目前，我國制造業對既掌握數控技術又熟練數控編程、加工操作的中等職業畢業生需求越來越大，由于數控技術發展日新月異，教學內容與生產技術水平總是存在著滯后。教學經費投入的不足，限制了實驗、實訓設備及數控應用軟件的投入與更新。為了滿足社會對數控技術應用型人才的需求，更為滿足我校畢業生的需要，我們對現有的教學計劃進行了相應的調整：我校數控技術應用專業學制為三年，前兩年在校學習理論知識、到校實訓中心接受實驗、實訓，在理論學習期間，特開設了《車工工藝學》、《數控加工技術》、《數控編程與設備》、《公差測量與技術》、《機械制圖》等十幾門專業課和專業基礎課，使學生的知識結構更趨于合理，為實訓作了很好的鋪墊，夯實了基礎。后一年到企業頂崗實習，為更好地向企業輸送合格的數控人才，把實訓分四個階段，以鞏固和深化理論知識，提高和完善操作技能。
第一階段：普車實訓。
這一階段是學習數控車床不能逾越的過程，學生在普通車床上實習、練習刃磨車刀，熟練操作車床，從加工端面、外圓、內孔、切槽開始，逐漸接觸到螺紋各部分的尺寸計算和加工，特形面的加工，在這一過程中深刻理解刀具幾何角度對切削加工精度和表面粗糙度的影響，進一步認識切削三要素Vc、ap、F在加工中的相互關系及其對工件質量的影響，掌握車床的調整方法，掌握切削的有關計算、了解常用工具、量具的結構，熟悉掌握其使用方法，合理地選擇工件的定位基準，安排加工工藝過程。同時還須讓學生知道只有完成這一階段的實訓任務，將來才有可能在數控車床上所編制的加工程序更為合理和實用。
第二階段：仿真實訓。
第一階段的實訓后，對學生進行技能考試，操作達到要求的學生到計算機進行數控仿真軟件的練習，同時也能促進未選中的學生努力練習，激發他們的學習興趣和競爭意識。首先讓學生熟悉仿真機床的操作面板和錄入面板明確每個按鍵的功能，建立工件坐標系的方法，如何選擇刀具幾何角度設置刀偏及刀補，詳細地講解每個過程。
在編程車削倒角時，可用兩種方式：（1）把車刀刀位點指定在倒角起點處，再G01車削；（2）把車刀定位在倒角的右邊延長線上，然后G01車削而成。同時讓學生比較哪種方式更為簡單和實用。
在普通螺紋加工中，讓學生分別使用G92、G76螺紋循環指令來編程加工螺紋，在實訓中讓學生了解根據導程的大小和螺紋的精度高低選擇不同的加工指令更為合適。G92直進式切削和G76斜進式切削。由于切削刀具進刀方式的不同，這兩種加工方法有所區別，各自的編程方法也不同，造成加工誤差也不同，工件加工后螺紋段的加工精度也有所不同。G92螺紋切削循環采用直進式進刀方式進行螺紋切削，螺紋中徑誤差較大，但牙形精度較高，一般多用于小螺距高精度螺紋的加工；加工程序較長，在加工中要經常測量。G76螺紋切削循環采用斜進式進刀方式進行螺紋切削，牙形精度較差，但工藝性比較合理，編程效率較高，一般適用于大螺距低精度螺紋的加工。在螺紋精度要求不高的情況下，此加工方法更為簡捷方便。所以，學生要掌握各自的加工特點及適用范圍，并根據工件的加工特點與工件要求的精度正確靈活地選用這些切削循環指令，然后編制加工程序，并自動加工。
第三階段：數控加工。
在數控仿真軟件加工出合格工件的同學先到數控車床上進行編程加工。由于仿真軟件和數控車床是同一個界面，學生短時間內可熟練操縱機床，但需注意以下幾點。
（1）要根據工件的材質，所用刀具的幾何角度來選擇不同的切削參數。經過普車的實訓，這將不是難題。
（2）學生編制的程序要先經過圖形模擬加工，程序正確后再進行對刀加工。
（3）在首件加工中合理使用程序暫定M00指令，在精加工前對工件進行測量，看是否需調整刀具補償，最后加工出合格的工件。
（4）重點突出典型零件的工藝分析，裝卡方法的選擇、程序編制，調整加工和檢驗，如果有缺陷，應找出原因并修正。遵循由易到難、由簡單到復雜、由單項到綜合這一過程，重視在實踐教學中培養學生的實踐能力和創新能力。
對學生加工的工件，按小組進行互評。學生都有好勝心理，會對對方的工件一絲不茍地檢查，不放過任何一個細節。最后教師根據實際情況給出綜合性的評價，或者讓學生保存自己滿意的作品，激發學生的興趣。學生的學習效果非常明顯。
如此，學生能全面了解數控加工的全過程，深刻理解加工原理、機床工作過程、編程方法及制訂工藝的原則，能夠對數控機床加工中出現的常見故障予以解決，對將來從來數控工作上手快，操作規范，具備解決問題的能力。
第四階段：總結提高。
老師和同學共同探討實訓經驗及實踐教學中遇到的問題。由于實訓內容較多，機床種類全，學生在短時間內既要掌握機床的操作，又要對復雜零件進行合理的工藝安排和準確地編程加工，現場講解具有局限性。將工藝分析及基本編程內容制成課件，能方便學生掌握和復習，多年來的實踐證明這是行之有效的方法，優化實訓的效果。數控實訓教學過程：普車加工―仿真數控軟件―數控機床加工，這幾步走的教學方案能最大限度地發揮教學資源的使用性和經濟性，盡可能避免事故的發生，縮短機床的人均占有時間，提高機床的利用率和使用壽命，如果能結合實際生產，其教學效果將更顯著。
參考文獻：
［1］程仲文.數控實訓項目研究與改革.蘭州工業大學，2007.
［2］劉蔡保.數控機床編程與操作.化學工業出版社，2009.
對數控編程的認識范文6
關鍵字：機械制造；數控仿真軟件；數控機床教學
中圖分類號：TP391.9文獻標識碼：A文章編號：2095-980X（2015）11-0098-02
隨著數控加工技術在機械制造業的廣泛應用，對數控相關技術人員的需求增大和要求提高。為此，各院校的機械類專業都開設了“數控機床與加工”相關課程以契合市場需求，與此同時，昂貴的教學用數控設備及資金短缺的矛盾也凸顯。因此，須探索出一套既符合本校教學現狀，又能滿足數控專業教學要求的模式。經教學實踐發現：將數控加工仿真軟件運用于實際教學，既能有效緩解教學實訓需投入大量資金購置設備的矛盾，又能利用感觀激發學生的主動意識和自覺意識，是一種有效的教學途徑。
1仿真軟件原理及軟件類型
數控仿真軟件是在虛擬現實技術與計算機技術相結合的基礎上建立起來的，是一種利用計算機編程及建模，用二維或三維圖形將加工過程以動態形式演示出來的軟件。簡而言之，就是通過計算機技術，對現實的運動過程進行模擬及聲像演示。利用該軟件，操作者可以如臨其境地查看生產、實驗、施工等過程，從而確認系統的性能或發現運動過程的缺陷。數控加工過程涉及多種不同類型的軟件，根據其使用范圍，可分為仿真軟件及一體化軟件等。
（1）模擬實際機床加工環境及工作狀態的虛擬機床仿真軟件。該類軟件可以模擬真實的場景，實現操作者和仿真場景的交互，使操作者體驗到真實的機床操作的感覺。這類軟件以實用為出發點，較典型的例子如南京航宇自動化技術研究所、廣州超軟公司、武漢金銀花公司等開發的數控仿真系統。
（2）以零件設計和加工程序為主的CAD/CAM一體化軟件。這一類軟件可以利用計算機完成零件加工前期的編程、設計等過程，使數控更佳精準、規范。如丹麥CIMCO公司的CImcoSoftwareSulte、SolidWorks等，該仿真流程如圖2所示。數控仿真系統有著全面的仿真功能、完善的圖形和標準數據接口；而且能與多種計算機操作系統兼容，對設備的配置要求較低；能大大節省教學設備投資，有效避免資源浪費。
2仿真軟件在數控機床教學中的應用
（1）激發學生學習數控機床的積極性。數控理論相對來說比較復雜、枯燥，加之課程實踐機會少、學習難度大，學生對該門學科缺乏一定的學習主動性。因此，利用先進的教學理念和教學手段來激發學生的參與熱情顯得尤為重要。數控機床課程要求理論與實踐的高度結合，采用傳統的教學方法對編程指令進行按部就班地講解，學生只能接收到一些抽象、空泛、枯燥的計算機語言，而無法理解指令的真正內涵及實際應用情況。數控仿真軟件具有和實際機床相同的用戶界面和可操作性，利用仿真軟件進行輔助教學，直觀地向學生展示編程指令的實際加工過程，使學生能夠更具象、更真實地了解數控機床的各個運動過程，輕松掌握機床的操作方法，從而激發學生的學習積極性，挖掘學生的內在潛力，培養學生刻苦鉆研、勇于創新的精神。
（2）實現“教———學———練”一體式教學。運用數控仿真軟件，可以實現“教———學———練”三位一體化的教學，如對刀過程，實際操作起來沒有太大的難度，若采用傳統的教學方法，僅紙上談兵，就會使學生陷入僵硬、呆板的理論學習怪圈。但結合仿真軟件的演示過程教學，通過對車刀及其他工件進行分步講解與操作演示，學生就能通過教師的理論講解和軟件的實際操作來加深認識，理論與實踐教學相互滲透，實現兩者的同步教學。另外，在進行數控機床教學的過程中，教師可以充分利用仿真系統的示教功能對程序的編制過程進行詳細的介紹，并通過虛擬的仿真系統顯示加工路線及其過程。或者，利用測量功能檢測所加工零件的尺度、粗糙程度是否達標。然后教師通過發送相關的編程實例，讓每一位學生在該系統中進行程序的編制、錄入、校驗及加工，以此來鍛煉學生的實際操作能力。對此，教師可以根據學生的學習情況設計操作過程中可能發生的各種事故、故障、缺陷等，讓學生在發現問題、處理問題的過程中全面掌握加工技巧和方法。例如，在進行直線插補指令G01和快速插補指令G00的應用與區別時，可以在運行的第一個G01后面通過F的添加與否，讓學生感受到切削進給與快速插補所帶來的不同表現與影響，從而讓學生在有限的時間內掌握更多的數控機床的操作方法，提高學生對不同數控機床的適應能力。
（3）提高數控機床課程的教學效率。傳統的教學活動中，教師往往要花費較大的精力來批閱學生的作業，而數控編程具有較大的靈活性，使得每位學生編寫的程序都存在一定的差異。如某學生用固定循環指令編程，而另一位學生則采用子程序編程，這樣所產生的工藝路線也隨之變化。如果采用傳統的批閱式逐篇查閱，并不能保證每個課題都考查到；若未按時閱完學生的作業，還有可能影響后續的教學活動。在這種情況下，引入數控仿真軟件，教師可以直接查看由學生編程導出的刀具軌跡和加工過程，并據此判定學生編程是否存在問題，或者通過圖形反映出加工工件的最終形狀，判定工件是否合格。這便有效減輕了教師的教學工作量，能保證各類課題進行全面的考核，也有利于后續教學任務的開展，提高了教學效率。
3運用于教學的優勢及注意事項
（1）仿真操作在數控機床教學中的優勢。將數控仿真軟件運用于數控機床教學，充分利用網絡系統為學生搭建交流平臺，創設數控實習環境，不僅為師生提供了良好、安全的交互空間，還使傳統教學中只能在數控實驗室或實習工廠進行的教學演示功能得以實現，使教學過程變得更加靈活、方便、直觀、有說服力。數控仿真軟件不僅可以提高學生學習的積極性，還能促進“教———學———練”的有機結合，提高教學效率。
