時間：2023-05-30 09:26:05
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇數控仿真系統，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
進入21世紀，我國制造業在世界上所占的比重越來遠大，隨著我國逐漸成為“世界制造業中心”進程的加快，制造業的主力軍――技能人才嚴重缺乏已成為制約我國制造業快速發展的瓶頸。數控機床在現代機械制造業中廣泛應用，社會急需大批熟練掌握現代數控機床編程、操作、維修的一線工數控技術工人。職業技術學校作為生產一線操作和技術人才的培養基地，如何更快更好地培養出滿足市場需要，掌握數控機床編程、操作與維修等技能的高質量的技術人才，早已是數控教學工作者研究的課題。
現在職業院校數控專業普遍采用數控仿真軟件輔助數控教學。現淺談如何利用數控仿真軟件作為輔助教學工具，與數控教學有機地結合起來，提高數控教學水平，培養高素質的應用型技術人才。
一、采用數控仿真軟件作用
1.節約設備投入，實習耗材的使用
現在數控設備價格比較高。數控車床最少7、8萬，數控銑床一般也在20萬左右。加工中心一般要50萬左右，多則達百萬甚至上千萬。數控機床的實訓如果完全按照實操進行，不但投入大，而且消耗多、成本高，即使是實力雄厚的院校或企業也難以承受此種消耗和投入。
數控仿真軟件包含多種數控系統，使用其作為教學輔助工具，可以使數控教學達到投入少，教學內容多樣性，培養的學生適應能力強的目的。它能避免學生初期實習時不熟悉數控系統及面板操作帶來的設備、人身安全等問題；又能克服學生因為剛剛接觸數控機床產生的畏難心理，增強學生操作熟練度和信心，能對機床的功能有深入了解，達到熟悉數控機床的目的，學生還可以通過仿真對所編程序進行驗證。可以克服人多而設備少的矛盾，保證了學生實習時間，同時同樣數量機床可以滿足更多學生實習，降低了實習消耗，節約了成本。
2.提高學生編程、操作能力
數控仿真軟件具有多種數控系統、多種機床，它可以逼真的進行數控編程和操作。可以讓學生在實際動手操作之前，先用仿真軟件在計算機上模擬操作，這樣能讓學生在實際操作機床之前就已經有了一定的熟練度和自信心。在實習時，合理安排數控仿真和實操課時比例，一般為1:1。仿真練習可以進行編程和加工工藝學習，學生利用仿真軟件可以進行程序編寫，工件仿真加工等操作，通過完整的、接近于實際操作的模擬操作過程的教學讓學生掌握數控機床加工零件的全部過程。這一過程將數控編程、制造工藝、刀具、數控機床、數控加工等課程有機地結合起來，使學生覺得以前所學的知識不再孤立、枯燥，達到了融會貫通，鞏固了學生的加工工藝方面的知識，強化了數控教學的效果。學生可以更快、更好地掌握編程、操作，同時培養學生獨立解決實際問題的能力。
3.拓展學生所學的知識面
現在學校購買的數控機床一般是FANUC系統，但有的企業使用西門子系統、廣州數控等系統。為了使學生在畢業后有更多的就業選擇，在進行仿真教學時可以不僅僅練習FANUC系統編程、加工，還應拓展數控系統的學習。利用仿真軟件學習其他企業常用的數控系統的編程和操作，使學生了解并掌握不同系統、不同數控機床編程與操作方法。提高學生對不同系統、不同操作面板的編程與操作的適應能力，拓展學生知識面。
4.提高理論教學效果
數控理論教學尤其是數控編程與操作的學習，最好使用仿真數控軟件輔助教學。在教室里枯燥的學習數控編程，學生不容易理解指令的使用，而且無法檢驗編寫的程序正確與否。在課堂上講解按鍵作用和操作，只能靠學生的想象，枯燥無味，教學的效果甚微。如果將數控仿真軟件引入理論教學，可以在課堂上將學生的程序編寫逼真的演示出來，可以及時發現程序中存在的問題，對指令的理解更加容易。可以使學生在教室中看到和實際加工基本相同的加工過程，學生更容易理解數控加工操作。這不但有利于激發學生學習興趣，提高數控理論教學效果，更有助于學生編程能力的提高，也為以后的實際操作奠定了堅實的基礎。
二、使用中存在問題及解決措施
數控仿真軟件的使用不僅僅包括優點，還存在不足之處需要改進。
1.學生不注意仿真和實操之間的不同
數控仿真軟件只是對工件的編程、加工過程的模擬，并非真實的加工過程，仿真系統只有在選擇過大切削深度時才會提示報警。在使用仿真軟件練習時，不用考慮切削用量的影響，程序就能加工合格的工件，學生不能感覺到實際加工時的切削用量的選擇、零件裝夾對加工的影響。長此下去，學生在生產加工中就不會考慮到切削用量、刀具、材料等因素對加工的影響，只會按照仿真系統編程。這樣的程序一旦用于實際操作，很容易發生崩刀、撞車等安全問題或影響零件的加工質量。對此教師要高度重視，合理的安排仿真和實操的課時，使學生始終保持安全生產的意識，養成良好的工作習慣。
2.有可能影響學生的學習
一方面，長時間使用數控仿真軟件教學，會使學生認為數控編程、加工比較簡單，放松對自己的要求，不認真聽講，懶于上數控機床操作，致使技術退步。另一方面，有些學生自控能力較差，長時間使用仿真軟件教學，學生趁機利用電腦上網、玩游戲或看小說，放棄學習。這就要求教師加強責任心，提高管理水平，改進教學方法，減少數控仿真軟件在教學中的負效應。
總之，把數控仿真軟件用于數控教學之中，將激發學生的學習積極性，將有利于改進數控教學條件，提高數控教學效果，但要正確處理其在使用中產生的問題，以便收到事半功倍的效果。
【參考文獻】
[關鍵詞]工程訓練數控加工仿真系統CAXA
中圖分類號:TB4文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)1120107-01
一、引言
隨著我國數控技術的高速發展,數控人才十分短缺,許多大學和專科院校都開設了數控技術專業,為學生提供了理論學習的條件,而工程訓練中的數控實習則為學生提供了很好的實踐學習空間。
數控機床品種多(操作系統多,如:FANUC、PA、SIEMENS等)、價格高(一般幾十萬元)。數控機床操作人員的培訓若完全在真實的數控機床上進行,投入的成本會很高,也會造成很大的浪費。即使是實力雄厚的培訓院校和企業,也難以承受。因此探索一種新的數控加工技術教學模式來達到投入少、見效快,培養的學生適應性強、受企業歡迎,勢在必行。計算機技術可以說是無孔不入,近些年出現了計算機仿真技術,可以模擬實際環境變化。在數控方面,出現了數控加工仿真系統,用計算機仿真數控機床的加工環境及工作狀態。這樣就可以用計算機仿真系統對學員進行數控機床的培訓,還可以檢驗程序的正確與否,還可以在計算機上進行仿真模擬加工,讓試加工在計算機上進行,使得正式加工安全可靠。
二、數控加工仿真軟件簡介
讓沒有數控基礎的學生直接進行實操,容易對機床造成傷害,更容易危及到學生的人身安全。利用數控加工仿真系統,就可以避免。數控仿真系統包括FANUC、PA、SIEMENS、華中數控、廣州數控、大森數控和MITSUBISH在內的多個數控系統,其中每個系統又分車、銑、臥式加工中心和立式加工中心。學生可以根據具體情況,選擇與實際相同的數控系統進行操作練習、仿真加工。
操作過程如有不當,仿真系統會以文字對話框的形式提示操作者錯誤之處。
三、自動編程軟件簡介
數控機床一般執行的程序是G代碼,這種程序代碼可以通過兩種方式得到,即手動編程和自動編程。手動編程需要熟知G代碼,還要對所加工的工件各個特殊點的坐標值(在工件坐標系下的坐標值)計算精確,這樣,手動編程即費力又不精確。北京CAXA公司研發的CAXA制造工程師軟件(針對于數控銑床),很好的解決了手動編程所遇到的問題。
CAXA制造工程師軟件可以自動生成零件的加工代碼,即G代碼。生成過程如下:
1.繪圖。按照圖紙尺寸要求,繪制圖形。見圖1。
2.生成加工軌跡。生成粗加工/精加工軌跡,用軌跡仿真功能仿真加工。見圖2(a,b)。
3.生成加工代碼。生成G代碼,加入程序頭(不同系統程序頭有所不同)。見圖3。
上文提及CAXA制造工程師可以對銑床零件進行自動編程,對于數控車床有CAXA數控車自動編程軟件,而數控電火花線切割機有CAXA數控線切割自動編程軟件(自動生成的是3B代碼)。
四、仿真系統在工程訓練中的應用
數控加工仿真系統在數控實習中已得到應用,通過幾年的實際應用得到了較為寶貴的經驗,為進一步提高工程訓練的質量打下了堅實的基礎。
1.講解數控機床。指導教師講解數控機床操作步驟及注意事項。2. 熟悉仿真系統。學生按照數控車/銑仿真指導書熟悉數控加工仿真系統。3.學習CAXA。學生在制造工程師指導書指導下學習CAXA制造工程師2006。4.創新加工。學生根據前面學習到的相關知識和軟件,進行自主創新設計,并在教師的指導下在機床上加工出具體實物,見圖4。
五、缺點與不足
數控加工仿真軟件在工程訓練數控實習中的應用,雖然在一定程度上解決了如設備不足等問題,但是還要清醒的意識到它所帶來的弊端。
1.過于依賴計算機。所有的操作,包括圖紙繪制、G代碼生成和仿真加工,都可在計算機上完成。
2.忽略加工工藝。仿真系統的仿真加工過程速度一般為5倍(調節范圍:1～100),使得操作人員忽略進給速度、刀具轉速和加工質量等。
3.無法保證加工質量。由于仿真軟件只能仿真加工過程,對于零件的表面粗糙度和尺寸精度等無法保證。
參考文獻:
[1]李海濤等,“CAXA制造工程師”在數控加工中的應用[J].濰坊高等職業教育,2006,3.
[2]孫克強,淺談數控機床仿真在實踐教學中的應用[J].網絡科技時代,2007,10.
[3]閆杰,數控加工仿真系統在專業教學中的應用[J].遼寧經濟職業技術學院學報,2007.
[4]張紅英,數控仿真系統在數控機床教學實踐中的應用[J].交通職業教育,2006.
[5]黃賽茹等,工程訓練中心建設與發展探究[J].高校實驗室工作研究,2006,12.
[6]萬召等,數控車床加工仿真的改進方法[J].制造技術與機床,2007.
[7]傅貴武、劉軍,數控技術在金工實習教學中的實踐[J].中山大學學報論叢,2007.
關鍵詞：數控加工；自動編程；仿真實驗系統；建立模型；繪制模式；模型重構 文獻標識碼：A
中圖分類號：TG659 文章編號：1009-2374（2015）21-0023-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.21.012
所謂數控加工，主要指的是一個零件按照圖紙的要求進行加工的整個過程，在這個加工過程中，需要根據圖紙上零件的所有數字化的定義來制定相應的指令，而且能夠有效的保障零件在加工中具有較高的精度，對于最終加工成的零件來說，在對這一零件進行檢驗時，能夠更加方便地對零件的整體形狀與尺寸進行控制，提高整體的精度。就實際情況來看，當需要進行加工的零件復雜程度與精度要求都十分高時，數控加工便能夠更好地發揮出其特點與優勢。在實際的操作過程中，無論數控程序編寫的多么精細，仍然會有著較多的問題，而且傳統的手動編寫程序不僅容易出錯，而且需要消耗較多的時間。由此可以看出，將自動編程技術引入到數控加工程度中具有較高的意義，能夠有效的提高整體數控系統的精度與效率，再加上仿真性的實驗，便可以根據不同零件的要求進行模擬加工，具有十分高的實用性。
1 數控加工自動編程系統的構建
1.1 數控加工中自動編程的要求
在數控系統中應用自動編程技術，主要便是將數控技術與計算機技術進行有效結合，通過計算機的思想將數控加工中的各個環節都緊密地結合在一起，所以，在實際應用中一定要將所有的計算機輔助加工軟件都聯系在一起，比如CAD、CAM等。在數控加工編程中，首先需要做的便是能夠有效地識別圖紙，對于圖紙識別的軟件目前應用最廣泛的便是AUTOCAD軟件，通過使用這一軟件來為整體系統進行服務是十分合適的。之后，需要通過這一軟件將零件所有的特征進行總結，與數控機床進行結合，所以在加工過程中需要對數制機床有一定的認識與了解，能夠熟練地使用數控機床，特別是對于G代碼應當有相當清楚的理解。
1.2 數控加工自動編程技術不同模塊的功能
在自動編程技術中，需要對整體系統細分成不同的模塊，通過這些模塊的共同工作來完成整體的工作。
第一，對圖形進行分析。這一部分主要指的是通過使用計算機軟件對需要加工的零件進行分析，總結出這一零件所具有的特征，將所有的特征進行分類，在加工的時候便可以根據這些特征編寫相應的加工工序。
第二，對數據進行相應的處理。在完成對零件特征與信息的收集與整理之后，便需要建成的數據庫對這些特征進行分析處理，通過相應的算法生成刀具的運動
軌跡。
第三，將需要的工藝進行輸入與分析。對于不同零件的加工來說所需要的工藝也有著一定的差別，所以，需要根據加工工藝的不同將所需要的工藝輸入到自動編程的程度當中，以此來確定在加工過程中切削的用量等必需的參數。而且這些參數都需要是臨時的，因為每次加工的條件不同所對應的加工參數也不同。
第四，整體自動編程數據庫的建立。在自動編程過程中，需要對零件所具有的信息進行處理，而處理的時候便需要從數據庫當中得到相應的信息，將這些信息進行重新的組合便能夠生成加工零件所對應的加工程序，才能夠進行整體的數控加工。
2 數控加工仿真實驗系統的構建
在數控加工技術中，通過使用NC來進行切削的仿真主要可以分成兩個部分，分別是幾何方面的與力學方面的。對于前者切削技術來說，主要是需要考慮一些物理量，這些物理量主要指的便是切削參數與切削力，這兩個參數對于走刀來說是十分重要的，可以有效地驗證NC程序所具有的正性。對于整個切削技術來說，其需要物理仿真的一種，它的工作過程可以被看作是通過使用動態力學來完成對刀具的預測，以此來完成對各個參數的控制作用，最終完成整體加工過程的優化處理，提高整體加工的精度。
而所謂的幾何仿真，則主要是通過使用幾何建模的方面來進行的，這種方法最重要的便是利用幾何方面的空間與離散的方法來進行計算的，最終達到提高加工精度的效果。
通過對這兩個加工技術的比較，通過使用幾何的技術能夠有效地將零件進行模擬化，并且將模擬化生成的零件的模型輸入到整體加工系統當中去，這樣一來就能夠有效地提高整體加工的效果，使得最終得到的仿真結果與實際要求僅具有較小的差別。本次研究工作便是通過使用這種技術，在原有的CNC的基礎上進行了二次開發，從而為工作人員提供一套具有較高操作性與可視性的軟件，并且通過相應的算法與模型的建立以提高整體數控加工的精度。另外，本次二次開發所得到的程度具有較高的美觀，能夠給使用者提供一定的真實感，下文便對這一系統進行介紹。
數控加工仿真模型的建立有以下三個方面：
2.1 建立模型
在計算機圖形學中，一般常用三角形網絡模型來描述物體。隨著零件加工精度要求的提高和加工設備的完善化，三角形網絡模型就需要上萬個，甚至幾十萬個三角形面片構成，為了進一步簡化數控加工零件模型的動態仿真計算過程、節省大量的存儲空間、更好地實現仿真繪制，本文選取零件表面規則三角片化的方法，這樣一來，每一個三角片所占的內存空間大大減少，平均每個僅占一個內存空間。
2.2 繪制模型
采用零件表面規則三角片化方法將零件模型建立好以后，利用OpenGL圖形函數將所有的三角片進行繪制，加工零件的外觀就顯現出來了。三角形的頂點就是網絡的節點，各節點高度值就是高度緩沖區存儲的數值，因此這種建模方法具有方便遍歷到每個網絡節點的優點，能夠快速將所有的三角片繪制完成，能節約一定的實驗時間。
2.3 動態仿真的模型重構算法
車削過程就是模型的重構。在車削的系統動態仿真進行車削過程時，先將車削模型轉化為銑削模型，就是鋼板（寬為2πR、厚為R）沖壓成鋼柱（半徑為R）的一個逆過程，如此就完成車削模型與銑削模型的轉化了。要注意，在轉化的過程中，也要將車刀的運動軌跡作相同的轉換。車削模型與銑削模型統一在一起后，其算法也就是由具體變為一般，代碼也得到簡化，更易于
實現。
3 結語
在基于通用計算機輔助機械設計軟件的平臺上，開發面向加工設備的數控自動編程系統，使設計CAD直接面向加工CAM，同時面向加工設備的思想使CAM有了與CAPP、CAE聯系的橋梁，使得CAD、CAM、CAPP、CAE能很好地統一起來，有利于計算機集成制造系統的實現。數控加工仿真系統的實現不僅可以用作數控編程人員的培訓，讓受訓人員可以進行實踐操作，增強他們的實踐能力，減少昂貴的設備投入，還可以在制造企業內部使用，實現快速、精確的數控加工程序仿真，應用價值非常高。
參考文獻
[1] 劉曉瑋.淺談數控技術發展趨勢[J].科技咨詢，2008，（3）.
[2] 吳義榮.我國數控技術與產業的現狀、發展趨勢及對策[J].CMET液壓裝備與制造技術，2005，（2）.
[3] 蔣楊永.基于仿真技術的數控實驗平臺構建及應用
[J].計算機仿真，2003，23（11）.
[4] 清宏計算機工作室.VisualC++編程技巧[M].北京：機械工業出版社，2001.
[5] JonBates，TimTompkins.實用VisualC++6.0 [M].北京：清華大學出版社，2000.
關鍵詞： 數控仿真系統；數控機床編程與操作；理論及實踐；教學效果
中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）05-0270-02
0 引言
目前在機械制造行業中越來越多的應用到了數控加工，自然對此類人才的需求也就與日俱增了。但因為數控設備的價格很昂貴，很難做到每個學生都有足夠的操作數控機床的時間，并且如果學生操作失誤，很容易造成數控設備的損壞，既占用了設備加工時間，又增大了風險。因此，如何增加學生的實踐操作機會，提高學生的實踐動手能力，培養出更多的相關專業人才，就成為擺在廣大職業院校的一道難題。各高職院校必須重視這一問題，探索出一套適合自己現狀的教學方法和教學模式。數控仿真系統的應用可以有效的解決學生缺乏實踐操作機會的問題，因為該系統可以通過進行數控加工全過程的演示，比如數控加工程序的編制、虛擬仿真數控機床的操作、工件加工和測量等，讓學生了解和掌握到數控機床的各項程序指令和基本操作方法，為今后的實際操作打下良好的基礎。
分析數控仿真系統在數控機床編程與操作實訓教學中的應用可以發現，它作為前期的輔助教學手段已經成為了一種最安全有效的教學方法和教學途徑。
1 數控仿真系統在數控機床編程與操作實訓教學中的應用
1.1 利用數控仿真系統，可以提高教學效率、節約成本。數控設備價格昂貴，數量有限。數控仿真系統通過計算機大量配置終端，徹底解決了數控機床數量不足的難題。同時數控仿真系統不存在安全問題，若操作失誤，系統會及時報警，并不會出現安全事故。不僅鞏固了學生的操作能力，讓學生有更多的實踐學習機會，也在很大程度上節約了教學成本，是數控機床編程與操作實訓教學前期良好的輔助教學手段。
1.2 利用數控仿真系統，可以減少教師的工作量，提高教學質量。傳統教學中，數控程序批閱的工作量非常大而且繁瑣。應用數控仿真系統，學生程序出現小的失誤，數控仿真系統會及時報警，幫助學生改正編程過程中的錯誤。數控仿真系統自帶的考試功能能夠自動記錄學生操作過程的失誤，自動評分，極大的減少了教師工作量，提高教學質量。
1.3 利用數控仿真系統，可以提高學生的學習積極性。數控機床編程與操作實訓是理論和實踐相結合的課程，按照傳統的方法在課堂上講授編程指令，學生很難理解這些指令的內涵以及與實際應用之間的關系，學生會感覺空洞、枯燥、提不起興趣，而利用數控仿真系統進行多媒體教學，直觀地向學生展示編程指令的實際加工應用，學生可以將所學的指令在數控仿真系統上進行模擬加工，發現編程過程中出現的錯誤，教師針對學生的錯誤及時進行講解，讓編程指令變得具體、形象，增強了學生的學習積極性。
1.4 利用數控仿真系統，可以增強學生動手操作能力。教師把數控機床操作的課程安排在實訓車間來講授，其一受數控機床數量的限制，學生自己動手操作的時間不足；其二學生操作一旦出現失誤，輕則造成刀具或者機床的損壞，重則造成安全事故的發生。因此在進行數控機床實際操作之前，應先利用數控仿真系統，增強學生的動手操作能力。數控仿真系統采用的操作面板和按鍵功能與實際的數控機床完全相同，學生可以在數控仿真系統上自己動手操作機床來加深理解。即使操作過程中有失誤的地方，仿真系統也只是及時出現報警提示，而不會造成安全事故的發生，這樣學生就可以放心大膽地進行各種操作練習，從而增強了學生的動手操作能力。經過了大量的數控仿真系統的操作練習，再到數控機床進行實際操作，就會避免安全事故的發生。
1.5 利用數控仿真系統，可以培養學生嚴謹的工作作風。學生在學習數控編程時，如果不利用數控仿真系統進行驗證，很難發現編程過程中出現的小的失誤。利用數控仿真系統，即使再小的錯誤，如數字0輸成字母O，坐標值掉了小數點，字母Z輸成數字2等等，數控系統都會及時報警，程序無法運行。因此要在數控仿真系統上正確的運行程序，必須保證輸入的程序是正確無誤，這就培養了學生嚴謹的工作作風。數控程序沒有60分、90分，只有0分和100分。
1.6 利用數控仿真系統，可以實現網絡教學和遠程培訓。隨著社會對技能人才的大量需求，職業院校還應擔負起社會勞動力的培訓任務，利用數控仿真系統和網絡搭建的平臺，進行遠程教育將成為一種新的教育教學模式，它打破了地域和時間的限制，擴大培訓人員的數量，縮短了培訓的周期。
2 數控仿真系統應用中的注意事項
2.1 數控仿真系統只能檢查程序的對錯，無法檢查程序的好壞。數控仿真系統對數控程序編寫技巧、加工工藝安排無法檢查。教師應在課堂上重點講解這些問題，學生應結合所掌握的加工方法，進行加工工藝安排，然后在數控仿真系統上進行模擬練習。
2.2 數控仿真系統只能完成加工過程，不能檢查加工質量。數控仿真系統在切削速度、進給量、吃刀量等對加工質量的影響無法體現，實際加工中的刀具磨損在數控仿真系統里也不存在。在數控仿真系統里，只要程序是正確的，加工完成后的尺寸就是絲毫不差的。但是在實際操作中，刀具磨損、各種加工參數的設置都會影響最終的加工結果。數控仿真系統的使用，會在一定程度上讓學生放松對產品質量和生產安全的認識。因此數控仿真系統只能用于數控機床編程與操作實訓教學前期輔助教學，不能完全拋開實際機床的實習內容，后期還要安排適當的實習時間，通過實際操作來糾正以上不足。
綜上所述，數控仿真系統盡管畢竟和實際機床還是有很多區別，無法真正替代實際機床，但是數控仿真系統減少了資金投入，充分利用有限資源，提高了學生的學習興趣，調動了學生的學習積極性，減輕了老師的工作量，對于學生動手操作機床的能力培養，也起到了提高和增強的
作用。
參考文獻：
[1]吳長有.數控仿真應用軟件實訓[M].北京：機械工業出版社，2008.
【關鍵詞】數控車床仿真 教學系統 研究 開發
【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A
【文章編號】0450-9889（2012）02C-0190-02
隨著機械加工技術的發展，數控機床的應用日趨廣泛。在這樣的產業背景下，社會對從業人員數控加工技能的要求也日漸增高。在高職教育中，數控技術已經成為機械類學生的重點課程。技能的掌握必須通過實踐去獲取，然而在多數職業院校中，設備資金的短缺使得可供學生訓練的機床有限，學生無法在學校獲得較好的訓練，制約了其技能的掌握。計算機技術特別是虛擬技術的發展及應用，使數控技術的實踐教學有了一個新的平臺，利用計算機虛擬數控機床的功能及操作模式，學生身臨其境，一方面解決了設備少、學生多的矛盾；另一方面降低了操作的危險性，并減少機床的損壞風險。
數控仿真只是利用計算機代替實際的機床對零件進行加工，因此，仿真系統應包含如下幾個模塊：幾何建模、NC代碼編譯、仿真顯示。
一、幾何建模
數控仿真中，幾何建模主要包括建立毛坯模型、刀具模型、數控機床建模以及數控機床的運動模型。幾何建模OpenGL（Open Graphics Library，開放式圖形庫）是一個開放的三維圖形軟件包，可以與Visual C++緊密接口。OpenGL是圖形的底層圖形庫，其本身沒有提供幾何實體圖元，不能直接用來描述場景，但是，通過一些轉換程序，可以很方便地將AutoCAD、3DS/3DSMAX等3D圖形設計軟件制作的DXF和3DS模型文件轉換成OpenGL的頂點數組，以它為基礎開發的應用程序可以十分方便地在各種平臺間移植。
本系統中，采用Visual C++與開放式三維圖形編程標準OpenGL相結合，建立一個與OpenGL相應的接口類完成對OpenGL的初始化設置。在使用OpenGL進行渲染的時候，只需要編制根據插補計算得到的刀位軌跡數據表，然后在圖形顯示類中調用OpenGL基本圖元繪制函數和復雜三維曲線/面繪制函數進行環境的建模。OpenGL的工作流程如圖1所示。利用對話框來實現對毛坯形狀、尺寸、材料的設置以及對刀具的選擇。數控車床模型則根據動、靜部件拆分后完成，拆分后數控車床就有數控車床床身、主軸、刀架、尾架。各運動部件的坐標均符合右手笛卡爾坐標系。
二、NC代碼編譯
數控加工是通過數控加工程序來實現的。一個完整的數控程序由若干NC代碼構成的程序段組成。因此，在仿真系統中，對NC代碼的編譯是實現數控仿真的關鍵。NC代碼的編譯根據數控機床執行數控加工程序的一般原則，自上而下進行編譯。NC代碼的編譯主要包括以下內容：
（一）對NC程序的語法進行檢查。對NC程序的語法進行檢查，主要是對準備功能G代碼、輔助功能M代碼以及其他功能代碼的格式進行標準化、相容性檢查。
在數控程序中，指令代碼應遵循一定的規則：一是N為順序號，用于標明程序的前后順序，兩個N之間的內容為一個完整的程序段。二是準備功能G代碼根據功能不同分兩大類，一類為續效（模態）指令代碼，即某一指令代碼在某一程序段中被指定后，在后續的程序段中就持續有效，并且在后續的程序段中也不必寫出該指令，直至在其他程序段中出現同一組的其他準備功能指令，該指令才失效。此外，同組的指令不能同時出現在同一程序段中。例如，G00、G01、G02、G03為同組的模態指令。另一類為非續效（非模態）指令代碼，即在其被指定的程序段中，指定功能被執行，在后續的程序中未被指定則無效，如要再次被執行必須再次指定。例如，G04。三是在一個程序段中，I、J、K和R不能同時出現。四是同一個程序段中同一字被多次指定則后者優先。
（二）數據的處理。數控加工中，零件輪廓是由程序中指定的坐標值決定的。數控程序中給定的坐標數據為此次刀具軌跡的終點，同時也是下一次刀具軌跡的起點，因此，數據具有連續性、有序性，在數據的處理上采用動態的數據鏈表。
（三）譯碼。譯碼主要是把各個程序段中的信息提取出來，并將信息轉換成相應的數據量或狀態量進行存儲、處理。為了能得到較高的系統運行速度，提高加工效率，對數據的處理采用編譯的數據處理方式，前期譯碼，將生成的數據存入緩沖區內，插補計算時再從緩沖區中調用，以獲得較快的運算速度，但對內存的要求比較高，內存開銷大。處理的流程如圖2所示。
三、數控仿真顯示
數控加工實際是刀具相對于毛坯的運行過程，刀具運動的精確性影響著生產的結果。數控仿真的意義就在于把刀具相對于零件毛坯的運動軌跡通過計算機的圖形處理功能顯示出來，方便操作者判斷刀具加工軌跡的正確性，能夠在實際加工前發現問題，并能檢查刀具與工件的干涉問題。通過數控仿真，可以減少試切甚至可以不試切就進行實物加工，減少試加工時造成的原料、人工成本的消耗，這對于復雜的零件加工尤為重要。刀具軌跡的仿真主要通過主控模塊完成對NC程序編譯模塊、分析模塊和圖形處理模塊三部分的相關處理，處理流程如圖3所示。
（一）模塊功能。NC程序編譯模塊根據數控NC程序的規則讀入NC程序，并按照NC程序的語法結構檢查其正確性，根據指令類型調用相應的函數進行處理。NC程序分析模塊將相應的NC程序指令處理結果轉換成為相應的控制參數或圖形參數。NC圖形處理模塊則將轉換好的控制參數和圖形參數，完成加工過程中所形成的直線或圓弧線，以完成對程序的刀具軌跡的生成。
（二）控制與顯示模塊。數控機床在操作時主要通過操作面板來實現各種動作，如機床參數的初始化，機床主軸的啟停操作，超程報警和解除，程序的啟動、暫停，機床急停，自動執行、手動執行、回零點的轉換等。利用VisualC++開發軟件強大的控件設計，對各種按鈕進行狀態監控，實現對操作界面上對應的事件實時地作出響應。在進行運動控制、零件加工狀態時，動態地對刀具、機床、工件進行處理，根據加工的速度，在窗口中實時地顯示出各工具運動和工件成型的動態圖像。仿真的總體構架如圖4所示。
上述數控仿真教學系統是在PC機的開放平臺基礎上開發的，具有很好的使用普遍性，系統采用模塊化的構建方式設計，這對于數控系統NC格式不同的編程有較好的兼容性，嵌入或置換不同的NC指令模塊可形成不同的數控系統。VisualC++中控件的靈活使用，增加了系統的易控性、交互性，且界面友好。
【參考文獻】
［1］費廣正，喬林.VisualC++6.0高級編程技術-OpenGL篇［M］.北京：中國鐵道出版社，2001
［2］朱洪波.Visual C++6.0完全自學寶典［M］.北京：清華大學出版社，2008
［3］應珂.基于OpenGL的數控仿真三維圖形的研究［J］.微計算機信息，2006（25）
［4］范建明，曹鋒，劉金磊.數控機床仿真系統研究［J］.煤礦機械，2010（1）
【關鍵詞】數控仿真軟件；數控銑削教學；應用
隨著我國經濟不斷發展，機械制造技術亦日新月異，數控加工在現代化制造業中彰顯出越來越重要的地位。社會上數控技能型人才較為緊缺，許多高職、中職、技校相繼增設及大力發展數控專業。同時，為了緩解學生多，數控設備少的局面，很多院校都利用仿真軟件進行數控教學與實習操作；作為一名從事數控編程與操作的專業教師，結合自身實踐經驗，發現仿真軟件在數控教學中起到橋梁作用，既能緩解實習教學與數控設備少的矛盾，使理論與實踐有機地結合，又能提高學生的感官認識，刺激其學習的主動性，同時又是節約成本、安全有效的教學模式。
一、數控仿真軟件介紹及安裝，運行環境
數控仿真軟件是通過計算機的編程和建模將加工過程用三維圖形或二維圖形以動態形式演示出來的軟件。我校使用的是斯沃網絡版數控仿真軟件。它具有以下多項功能，可以在計算機屏幕上仿真完成數控機床操作包括：數控加工程序輸入輸出，定義毛坯，選擇刀具、夾具，G代碼處理；現時支持不同數控系統的選擇訓練包括：FANUC，SIEMENS系列，華中數控，廣州數控；而對微機要求不高：16MB顯存顯卡，CPU是PⅡ266，內存128MB，硬盤1GB，并與多種計算機操作系統兼容；利用網可以搭建師生教學互動平臺。
二、數控仿真軟件在數控教學中的應用
1.仿真軟件為初學者打基礎。在現時大部分的中職學生素質不容樂觀，學習主動性不高，對于剛接觸數控的學生來說，數控課的上課內容是抽象的，而采用數控仿真軟件一邊演示，一邊教學，將數控設備面板上按鍵、圖標，機床坐標，對刀過程等在課堂上只能紙上談兵，難以理解的數控基礎知識進行形象、生動地教學，使學生較易接受，吸收，在加深認識的同時，打下較全面、扎實的數控基礎。
2.仿真軟件教學提高學生的學習興趣和質量。我校的專業課實行模塊教學，即將數控專業內容分成多個模塊完成教學，以理論學習緊接對應實習操作為完成一個模塊教學。引入數控仿真軟件教學，使數控編程知識和操作相一致，學生所編程序可以直接在數控仿真上模擬加工，對程序上的G代碼、格式、漏洞、語法的錯誤等可以直接看出來；機床面板操作，零件的加工過程直觀形象，加工結束后可以測量檢查，每次的編程與操作的作業可以在計算機上完成，且每次馬上有結果，理論聯系實際及時找出學習數控存在的問題或不足，明確下一個的學習目標從而激發了學生學習的積極性和興趣，同時提高了學習質量。
3.明確課題，循序漸進掌握數控編程與操作技巧。應用數控仿真系統每次上機，告訴學生明確課題及要求。以華中數控為例，數銑、加工中心講解刀具半徑補償編程G40、G41、G42的使用時，在仿真系統中分別以沒有半徑補償的程序和使用半徑補償程序在同等的條件下各獨立執行一次，得出的加工結果是鮮明的對比；再是左補償G41、右補償G42也是以各自編程內容演示，可以更容易分清兩者的在加工過程中的補償方向，以達到零件加工要求。同理得，其他編程知識也可以使用數控仿真軟件教學令學生逐步掌握。
4.利用數控仿真軟件教學允許出錯的操作作為反面教材，使學生在數控實習中技能更全面。在我校專業模塊教學中，實習是非常重要的環節，如果實習教學這環節抓好了學生的技能素質就能提高層次。在數控仿真中，可以設計出實際操作中可能發生的變化，包括事故、故障等出錯情況，讓學生在計算機屏幕上模擬到各類型非安全的操作事故。從而更全面掌握安全的加工方法和技巧。例如：手動操作時行程限位的超程，非安全位置的換刀，通過對刀建立機床坐標系偏置；或者在應用直線插補指令G01與快速移動指令G00時，如果G01后面沒有加進給速度F值，刀具將以G00的速度切削工件，學生可以看到撞刀或損壞刀具的后果。只要在模塊教學中合理分組、科學安排應用數控加工仿真系統軟件實習時間，仿真實習與操作實習穿行，學生的數控技能就更全面的提升。
5.拓展技能。學校內的數控設備配套操作系統的類型是有限的，我校的數控銑床操作系統主要是華中和西門子系統，但是社會上機械制造業的數控設備的操作系統是多種多樣。利用仿真軟件集合各種數控系統的應用的特點，在模塊訓練的基礎上，須講解除了本校數控系統以外的數控系統的編程與操作方法，擴大學生知識面，提高學生對不同系統、面板的編程與操作能力。這樣學生在就業時能夠信心十足地面對所操作的數控機床，能較快適應崗位工作，提高就業競爭力。
三、數控仿真軟件應用的利和弊
（一）優點
1.操作安全。在虛擬環境下對NC代碼的切削狀態進行檢驗，避免由于學生編程中疏忽或操作失誤引起的人身及設備安全事故。
2.減輕教學成本。眾所周知，一臺數控設備的價格從幾萬到幾十萬，上百萬都有，且實習時必須配套一定數量各類型的刀具，夾具，金屬材料。我校使用了斯沃數控仿真軟件，教師的數控編程與機床操作都能在計算機上實現，大大減少數控設備上資金投入及工件材料，能源的消耗，亦降低了辦學成本。
（二）存在的問題
1.忽視機械加工的工藝性。數控仿真軟件始終是模擬加工應用，不可能代替實習教學，例如：演示中可以選擇不同工件材料，編程時選擇任何切削用量都可以加工出來，往往容易忽視切削深度，轉速的選擇，數控刀具的選用，零件的裝夾方法，而這些程序一旦應用在實際中便可能出現打刀或影響實際零件的加工質量或機床的軸向步進/伺服電機不夠功率出現停車；更嚴重的是刀具在加工過程中會發生干涉現象。由于數控仿真模擬加工不會出現事故，使學生放松對加工工藝性的嚴格要求，對加工過程的刀具損壞、機床碰撞不在意，習慣一旦養成，很可能在實際操作中造成重大安全事故。
2.利用數控加工仿真系統軟件實習時容易使學生對計算機產生依賴心理，沉迷于仿真加工，而疏于數控機床實際操作。部分學生通過幾道程序的編寫后沾沾自喜，從而放松學習、嚴重影響了教學質量和浪費了教學資源。
四、結語
隨著職業教育的發展，軟硬件會逐步到位，數控仿真軟件在日常教學，數控等級證考試、各類型的數控技能大賽分擔起重要的角色，數控仿真軟件教學是適應時展的教學模式。我相信：教學改革將進一步深化，只要合理有效地安排教學內容，使仿真軟件訓練與實習操作有機結合，就能發揮仿真教學的最佳效果。同時可以使學生在校期間的技能素質達到一個較高的層次。
參考文獻
一、數控加工仿真系統軟件的特點
1.數控加工仿真系統軟件的優點：(1)實訓基地建設投入少，卻能做到一人一機，有利于提高學生的實際操作能力。(2)可以使學生達到接近實物操作的訓練效果，且安全可靠。(3)能使抽象問題形象化，操作訓練過程中允許出錯。(4)通過動態的仿真操作使教學過程易教、易學，教學效果顯著提高。
2.數控加工仿真系統軟件的不足：(1)參數設置具有隨意性; (2)學生無法通過仿真軟件體會真實的加工環境; (3)不利于學生嚴謹、認真的工作態度養成; (4)先入為主，易淡薄安全意識。
二、數控加工仿真系統軟件環境下的教學研究
1.運用數控加工仿真系統軟件，采納激發引導型教學方法。讓學生了解數控編程與今后工作的密切關系，了解所學專業知識和數控編程及操作有著緊密的聯系，使更多的學生對數控編程產生濃厚的興趣。
2.運用數控加工仿真系統軟件，循序漸進提高數控編程與操作能力。在教學過程中，教師先進行示范性操作，同時提醒學生認真觀察，掌握操作要領。再讓學生動手操作，進行模仿。當學生獨立完成，興奮不已時，及時表揚學生所取得的成績。
3.運用數控加工仿真系統軟件，營造情景教學氛圍。在教學過程中，經常有意識地設置“陷阱”：故意少編一個程序段、參數輸入錯誤等。若發生撞刀現象，讓學生自己找出失敗的原因，創設讓學生嘗試“挫折”考驗的情境，讓學生產生足夠的自信和克服挫折的勇氣。
4.運用數控加工仿真系統軟件，提高學生解決實際問題、獨立工作能力 。在上機前，教師應利用數控加工仿真系統進行相關操作演示，并在學生上機時進行巡回指導。學生在計算機上應用數控加工仿真軟件進行編程與操作，遇到問題反復調試、相互探討。學生掌握數控專業技能的同時，又提高了解決實際問題的能力。
5.運用數控加工仿真系統軟件，教學中還應構建多元評價體系。第一，合理且有一定的彈性。答案不能限制太死，只要合理就行。第二，既要評價技能操作結果，又要評價技能操作的過程。第三，轉換評價的主客體關系，對學生在實訓過程中的技能操作情況及結果不僅僅由教師來評，還可以讓學生自評或互評。
三、數控仿真系統軟件環境中數控實訓教學的改進措施
首先，教師應首先明確仿真軟件與實際機床的區別，并引導學生進行相互比較，時刻注意這些差距，使學生認識到仿真軟件的不足，并進行有針對性的訓練，而不是完全依賴仿真軟件。
其次，在應用數控加工仿真系統軟件時，重視安全教育、規范化操作，讓學生養成良好的機床保養與維護習慣。
（貴州大學，貴州貴陽，550000）
摘要：由于數控技術發展迅速，目前市場上的數控設備型號多樣，并且數控系統更新較快，對學校而言不可能將所有系統配齊。這就導致學生所學與工廠所用不符。數控仿真軟件在數控技術專業教學中的合理應用，既可以提高數控人才的培養質量和效率，還可以緩解學校的經濟壓力，但其缺點也不容忽視。只有在教學中將仿真訓練與實踐操作訓練有機結合，擺正仿真軟件在整個專業教學中的位置，才能充分地發揮其作用，才能真正為教學服務。
關鍵詞 ：仿真軟件，數控技術，應用
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
數控技術是先進制造技術的核心，世界各國制造業廣泛采用數控技術，以提高制造能力、適應市場能力和競爭能力。隨著我國加入世貿組織，綜合國力進一步增強，我國經濟全面與國際接軌，并正在成為全球制造業中心，進入了一個空前蓬勃發展的新時期，這必然對掌握現代化制造技術的人才、特別對一線數控技術工人形成了巨大的需求。
2 數控技術實踐教學現狀
基于數控技術在機械制造業的重要性，現在我國很多院校以及職業類學校都開設了數控技術課程。在學校，學生可以通過以下幾種途徑獲得數控技術能力。一是有合適的實習基地，但在目前國內很難有這樣的基地，即使有，也只是集中在經濟發達地區，且數控系統單一；二是學校從有限的資金投資購買數控機床，加工中心等建設教學實踐環境。此類的數控設備價格昂貴，即使學校買回幾臺，無論在數量上，還是從成本、安全性上考慮，都不大合適學校的普及型教學和實踐。因此，如何提高和改善數控技術課程的教學環境，使學生能學有所練，學用結合，是數控技術教學工作面臨的一個非常的難題。
職業院校如何更快更好地培養出滿足市場需要，掌握數控機床編程、操作與維修等技能的人才，早已是數控教學工作者研究的課題。本文討論的是采用數控仿真軟件將數控教學與實際操作有機地結合起來，提高數控教學水平，培養高素質的應用型技術人才。
3 仿真軟件在數控技術專業教學中的優勢
（1）減少高額的設備投入，解決實習設備與學生人數不成比例的問題。
由于數控設備屬于集機電、通訊、傳感于一身的智能化產品，它具備“高速、高效、高精度”的加工特點，這就決定了其高額的成本。因此，數控專業的的實訓教學若單單依靠購買數控機床則投入過大，若采用數控仿真進行實習教學可以很好的解決這一難題。
（2）提供多種機床多種系統，解決設備型號單一，學生的知識面狹窄等問題。
由于數控技術發展迅速，目前市場上的數控設備型號多樣，并且數控系統更新較快，對學校而言不可能將所有系統配齊。這就導致學生所學與工廠所用不符。而數控仿真系統則具備“一個軟件多種系統”的優勢。如上海宇龍仿真軟件就擁有FANUC、PA、SIEMENS、華中數控、廣州數控、大森數控等多種數控系統，可以實現對車、銑、加工中心等多種型號機床操作過程的仿真，彌補了實習設備型號單一，學生的知識面狹窄等問題。
（3）實現虛擬加工，減少實訓費用。
數控仿真系統的核心是虛擬數控機床，它完全模擬零件的切削過程，能檢驗指令正確與否，并用三維動畫實時模擬顯示程序路徑和工件圖形，從而真實的再現了零件的加工過程，并且在模擬加工過程中不會有機床、刀具、材料的損耗，極大的減小實訓費用。
（4）安全性高，便于初學者學習
由于數控加工仿真系統是一種虛擬加工技術，所以學生的錯誤操作也不會損壞機床，更不會造成人身傷害，使學生可以拋開思想包袱大膽地、獨立地進行練習。
（5）可對程序校驗、模擬加工，減少占機調試時間，提高加工效率
在實際加工時，一般要反復檢查程序，并利用機床的圖形模擬校驗功能來檢驗程序的正確性，這就導致占機調試時間過長。并且圖形模擬也無法對刀具的干涉、運動中與夾具的碰撞、工件上一些細小的結構等進行全面真實的反映。所以在加工之前，可以將程序輸入仿真軟件，先模擬加工，觀察零件的加工過程，并初步檢驗零件的形狀尺寸，最后將正確的程序導入到數控機床中，既可節省時間提高加工效率，又保證了加工的安全性。
4 仿真軟件在數控技術專業教學中的不足及彌補措施
（1）仿真加工缺乏真實感.學生安全意識淡薄。實際加工中操作人員必須嚴格按照安全操作規程進行加工，并要求其具備相應的“聽辨能力”，能根據機床不同狀態下發出的聲音及時調整參數，減少機床發生故障和停機的概率。而在仿真中，便無法學習到真正的“聽辨能力”，并且一些嚴格的操作規程也無法得以實施。如加工過程中不要把頭和手隨意伸進機床中、加工前關閉機床安全門等，這些環節在仿真時往往都可忽略不計，而對于在練習時出現的撞刀等現象也毫不在意。如果學生的不良習慣一旦養成，會在實際生產中造成重大損失。
（2）工藝參數設置隨意，無法保證產品質量。利用數控加工仿真系統進行編程與操作練習時，往往容易忽視切削用量、刀具的選用，零件的裝夾等問題。同時仿真軟件也無法判斷工件的表面粗糙度、矯正尺寸精度等。如果學生在仿真時忽略了這些內容，在實際機床上加工時也會不自覺的忽略這些對數控加工十分重要的部分，從而導致加工的工件無法達到尺寸精度要求，更有甚者發生碰撞等事故。
（3）仿真加工與實際機床有一定差異，易使學生產生錯覺，影響教學質量。由于虛擬加工技術起步較晚，現在的仿真軟件與實際機床還存在一定差異。如利用車刀在數控仿真系統上加工工件時，只要背吃刀量不大于刀刃長度就可以直接切削。而在實際數控機床上加工，則會因為受到機床、刀具和材科等性能的影響，不可能選取太大背吃刀量。再如切斷刀在實際加工中只能用來切槽或者切斷加工。而在仿真系統中即使用來車削外圓也不會有錯誤提示。又如實際加工中，G00無法完成工件的切削加工，而在仿真時即使錯誤的使用G00切削工件，照樣可以完成切削而不會報警。
5 結束語
因此，數控仿真軟件在數控技術專業教學中的合理應用，既可以提高數控人才的培養質量和效率，還可以緩解學校的經濟壓力，但其缺點也不容忽視。只有在教學中將仿真訓練與實踐操作訓練有機結合，擺正仿真軟件在整個專業教學中的位置，才能充分地發揮其作用，才能真正為教學服務。
參考文獻：
【關鍵詞】數控仿真技術 機械類 實踐性教學
【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】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
近幾年，就業形勢比較嚴峻，為了提高學生的就業機會，必須增強學生的動手能力，要做到這一點，加強實踐性教學環節是關鍵。但對于大多數院校來說，資金短缺是共同的問題。解決這一問題的最好辦法是引入仿真技術。
一、數控仿真技術
1．計算機仿真的概念及應用
從工程的角度來看，仿真就是通過對系統模型的實驗去研究一個已有的或設計中的系統。分析復雜的動態對象，仿真是一種有效的方法，可以減少風險，縮短設計和制造的周期，并節約投資。計算機仿真就是借助計算機，利用系統模型對實際系統進行實驗研究的過程。它隨著計算機技術的發展而迅速地發展，在仿真中占有越來越重要的地位。計算機仿真的過程可通過圖1所示的要素間的三個基本活動來描述：［1］
建模活動是通過對實際系統的觀測或檢測，在忽略次要因素及不可檢測變量的基礎上，用物理或數學的方法進行描述，從而獲得實際系統的簡化近似模型。這里的模型同實際系統的功能與參數之間應具有相似性和對應性。
仿真模型是對系統的數學模型（簡化模型）進行一定的算法處理，使其成為合適的形式（如將數值積分變為迭代運算模型）之后，成為能被計算機接受的“可計算模型”。仿真模型對實際系統來講是一個二次簡化的模型。
仿真實驗是指將系統的仿真模型在計算機上運行的過程。仿真是通過實驗來研究實際系統的一種技術，通過仿真技術可以弄清系統內在結構變量和環境條件的影響。
計算機仿真技術的發展趨勢主要表現在兩個方面：應用領域的擴大和仿真計算機的智能化。計算機仿真技術不僅在傳統的工程技術領域（航空、航天、化工等方面）繼續發展，而且擴大到社會經濟、生物等許多非工程領域，此外，并行處理、人工智能、知識庫和專家系統等技術的發展正影響著仿真計算機的發展。
數控加工仿真利用計算機來模擬實際的加工過程，是驗證數控加工程序的可靠性和預測切削過程的有力工具，以減少工件的試切，提高生產效率。
2．數控仿真技術的研究現狀
數控機床加工零件是靠數控指令程序控制完成的。為確保數控程序的正確性，防止加工過程中干涉和碰撞的發生，在實際生產中，常采用試切的方法進行檢驗。但這種方法費工費料，代價昂貴，使生產成本上升，增加了產品加工時間和生產周期。后來又采用軌跡顯示法，即以劃針或筆代替刀具，以著色板或紙代替工件來仿真刀具運動軌跡的二維圖形（也可以顯示二維半的加工軌跡），有相當大的局限性。對于工件的三維和多維加工，也有用易切削的材料代替工件（如石蠟、木料、改性樹脂和塑料等）來檢驗加工的切削軌跡。但是，試切要占用數控機床和加工現場。為此，人們一直在研究能逐步代替試切的計算機仿真方法，并在試切環境的模型化、仿真計算和圖形顯示等方面取得了重要的進展，目前正向提高模型的精確度、仿真計算實時化和改善圖形顯示的真實感等方向發展。
從試切環境的模型特點來看，目前NC切削過程仿真分幾何仿真和力學仿真兩個方面。幾何仿真不考慮切削參數、切削力及其他物理因素的影響，只仿真刀具工件幾何體的運動，以驗證NC程序的正確性。它可以減少或消除因程序錯誤而導致的機床損傷、夾具破壞或刀具折斷、零件報廢等問題，同時可以減少從產品設計到制造的時間，降低生產成本。切削過程的力學仿真屬于物理仿真范疇，它通過仿真切削過程的動態力學特性來預測刀具破損、刀具振動、控制切削參數，從而達到優化切削過程的目的。
二、機械類專業實踐性教學中存在的問題
1．《金工實習》教學中存在的問題
《金工實習》是機械類專業必修的一門實踐性技術基礎課。通過《金工實習》教學使學生初步接觸生產實際，獲得機械工業生產中常用金屬材料及其加工方法的基本知識，受到一定的基本操作訓練，為學習其他有關課程和將來從事生產技術、經營、管理等工作打下實踐基礎。
傳統金工實習教學的主要內容是：［2］鑄造、鍛壓、焊接、熱處理、鉗工、普通機床的機械加工。隨著數控機床在我國機械制造行業的應用越來越廣泛，對數控方面人才的需求也越來越大。數控機床的高性能、高精度、高可靠性，增加與增強使用功能，以及簡化產品結構，改善操作性能，節約能源材料，減輕勞動強度，增大生產柔性，縮短生產周期和生產準備周期等優點，正滿足了企業提高產品質量，降低生產成本，提高產品在市場競爭力的要求，故近年來許多廠家競相采用數控機床。為了提升機械類專業的技術含金量，使這些專業能滿足現代化生產的需要，就必須在教學中增加或增大數控加工的內容。因此，在金工實習中減少普通機械加工的課時，增填數控加工的內容勢在必行。
2．《數控技術》教學中存在的問題
《數控技術》是機械類專業必修的一門專業課。通過該課程的學習使學生掌握數控機床的工作原理、組成、分類；程序代碼運用；CNC系統的組成及工作原理；插補原理；刀補原理；加減速控制原理；伺服系統的組成及工作原理；位置檢測元件的原理；掌握簡單零件的手工編程方法。
根據教學大綱，該課程有4個課時的實驗，主要是熟練手工編程的方法，需要的主要實驗設備是數控機床。但對于大多數院校來說，不可能購置多臺數控機床，因此存在實驗設備短缺的問題，不能很好地滿足教學要求。
三、改革機械類專業實踐性教學的措施
數控機床是一種精密的自動化機床，價格昂貴。但對于機械類專業來說，又是必不可少的教學設備。因此，根據實驗室現有的數控機床（數量有限），訂購相應的數控加工仿真軟件，是一種兩全其美的好辦法。數控加工仿真軟件可以讓每個學生在電腦上模擬操作數控機床，教師可以在電腦上驗證學生的學習效果，讓教學更加直觀、生動。實際上，利用購買一臺數控銑床的費用，就可以購置30個點的網絡數控仿真軟件及相應的電腦。
在進行數控加工實習時，先讓學生在電腦上通過數控加工仿真軟件模擬操作數控機床，操作熟練后再讓學生操作真實機床，增強手感。在進行《數控技術》課程實驗時，先讓學生在數控仿真機床上練習手工編程，修改無誤并操作熟練后再讓學生在真實機床上操作。這種教學方式，一方面可以大大減少資金的投入，減少實習、實驗用房；另一方面可以增加學生動手的機會，在一定程度上提高學生的動手能力；其次，利用數控仿真機床教學，即使操作失誤，也不會損壞設備，更不會造成人身傷害，安全可靠。因此，目前大多數工科院校普遍采用數控仿真軟件教學，以便解決滿足教學要求與資金短缺之間的矛盾。
參考文獻
【關鍵詞】數控加工仿真系統 數控編程 教學
【中圖分類號】G71 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2012）04-0011-01
隨著現代制造技術的飛速發展，數控加工技術在機械、模具制造行業中的應用日益廣泛，數控機床的編程已成為加工操作人員不可或缺的基本技能，而數控編程涉及了計算機技術、電氣傳動與控制、機械制造工藝及設備、測量技術、通訊等多個學科的知識，并且與實踐緊密聯系在一起，對于沒有實踐經驗的高職學生而言，它既是實用的，也是抽象的。培養學生數控編程與操作技能，較為便捷有效的方法就是在實際數控機床上直接進行，但這種操作訓練投入大、消耗多、成本高，還存在很大的安全隱患。本文探討以提高學生編程及操作技能為核心，利用多媒體輔助教學手段，將數控編程需要的理實一體化教學，變成在計算機上利用仿真軟件進行的多媒體教學，從而達到投入少、見效快，有效提高數控編程教學效果的方法和途徑。
一、數控加工仿真軟件介紹
數控加工仿真軟件是根據教學訓練的需要，把數控機床的實際加工制造過程轉化為在計算機上平臺虛擬加工的一種機床控制仿真軟件。它模擬了真實數控機床的外形結構、操作面板和加工的全過程，使用戶能在虛擬環境下模仿真實機床進行操作：機床啟動、回零、手動操作、對刀、輸入NC代碼及代碼校驗，仿真加工、工件測量等，學習者可以直接、具體地觀察到機床的操作與加工的過程，過程逼真，操作安全。
斯沃數控仿真軟件是目前國內常用的數控仿真軟件之一，斯沃數控仿真軟件包括華中世紀星HNC、 FANUC、 SIEMENS(SINUMERIK)、 MITSUBISHI、 FAGOR、美國哈斯HAAS、 PA、廣州數控GSK、北京凱恩帝KND、大連大森DASEN、南京華興WA、 江蘇仁和RENHE、南京四開、天津三英、 成都廣泰GREAT等多種數控系統的編程和加工功能[1]，可以實現數控車床、數控銑床、數控加工中心加工零件全過程的仿真，其中包括毛坯定義、機床、夾具、刀具定義與選用，數控程序輸入、編輯和調試、軌跡仿真等功能。該軟件支持的門類及指令較為齊全，具有網絡監控功能和實時操作評分功能，學生可通過在PC機上操作該軟件，完全模擬了真實設備的操作過程，可快速掌握各系統數控車、數控銑及加工中心的編程及操作；教師通過多媒體教學網絡，可隨時獲得學生當前操作信息。
二、數控加工仿真軟件的應用
1.模塊化教學設計
常用的數控機床有數控車床、數控銑床、數控加工中心，在仿真軟件中相應包含了不同數控系統的三類機床供教學中進行選擇，因此教學設計時可將教學內容劃分為相應的三個模塊：數控車削的編程與操作、數控銑削的編程與操作、數控加工中心的編程與操作。無論從教學內容上來看還是從崗位操作要求來看，三個模塊在數控編程中功能并重。所以根據教學內容將每個模塊劃分為若干個單元，各單元既相對獨立又相互關聯。在具體實施時，可根據不同的教學目標和培養對象選擇不同的模塊內容進行教學。在使用仿真軟件的教學過程中，這種模塊化的教學設計以提高學生編程與操作能力為核心，使學生能夠集中精力，在一段時間內針對某一類機床進行編程訓練，快速掌握該種數控機床的對刀方式、編程指令、編程特點及操作要領，也有利于學生獲取不同工種的數控機床操作職業資格證書。
2.任務式驅動模式
針對數控編程的教學要求，將教學內容分為若干個任務單元，每個任務單元都包含了要求完成的任務內容，學生通過完成每個單元布置的學習任務掌握學習內容，達到教學目標。在用數控仿真軟件進行的教學過程中，任務設計是一個關鍵環節，教師以任務作為學生學習的主線，把教學內容和教學目標巧妙地安排在一個個的任務中，且每一個任務在仿真軟件中都應該有完成后能夠提交的對象（如加工程序、仿真加工后的零件、刀具軌跡、仿真軟件自動記錄的操作文件、系統自動評分等）。
在數控加工仿真軟件中，任務驅動的模式使學生在學習數控編程與操作的過程中，擺脫了老師講、學生聽的模式，每個學生都擁有一臺模擬的數控機床，可以單獨進行編程并操作，最終完成單元任務，激發了學生的學習熱情，從而使學生真正掌握所學內容。
3.情景式教學方式
在情景式教學中，情境的選取是教學成功的關鍵。情境的選取要以教學的內容為依據，既要與書本知識緊密結合，又要和實際應用有聯系，讓學生既能運用所學的知識，又可以自主創新，情境的難易程度要針對學生的實際水平來確定。教師在實施情境活動時，要充分設計好各個環節的活動，提前做好準備，并在實施情境活動中根據學生的情況靈活安排，隨時調整教學方案，因此，在教學實踐中，要求教師有極大的創造性和應變能力。由于數控加工仿真系統具有強大的顯示功能和全中文的結構設計，并配以豐富多彩、自然逼真的界面顯示，使學生在學習過程中如身臨其境，從而提高了學生學習的興趣，取得了較好的教學效果。
三、不足之處
1.數控加工仿真軟件只是實現數控編程與加工過程的模擬，并不能代替學生在實際數控機床上切削加工的實際感受，在選擇定義毛坯、刀具、夾具、量具時不能充分考慮現場的生產條件；在仿真加工過程中，編寫在程序中的切削參數及工件材料對加工過程和加工質量的影響，無法直觀感受，也不能進行有效控制。因此，在應用數控加工仿真軟件進行編程與操作訓練時，容易忽視這些因素。
2.數控加工仿真軟件包含的數控系統及機床門類繁多，功能各異，有些數控系統擁有的指令或功能，在仿真軟件上不能完全獲得支持，容易使學生對編程理論產生疑慮；軟件占用了較大的內存空間，有時候容易產生滯后現象，甚至出現軟件故障，因此需要不斷保存當前的工作。
盡管如此，在以操作技能為核心的職業技術教育中，數控編程操作的仿真教學，既有利于全面提高學生素質和綜合職業能力，又有利于激發學生獨立思考的興趣和創新意識，對培養學生自主學習精神和勇于實踐的能力可收到良好的效果。針對在應用中產生的問題，只要主動采取應對措施，揚長避短，就能使數控加工仿真軟件在培養數控編程技術人才方面發揮其重要的作用。
關鍵詞 數控車床 數控仿真
中圖分類號：TG519.1 文獻標識碼：A
1 數控加工仿真系統的產生
隨著計算機技術的發展，尤其是虛擬現實技術和理念的發展，目前在國內已經有很多學校將計算機仿真初步運用于數控操作人才培訓的教學之中，也產生了各種仿真教學系統。簡單來講就是利用計算機和其他的專用硬件軟件去產生一種真實場景的仿真，參與者可以通過與仿真場景的交互來體驗一種接近于真實的場景的感覺。因此能進一步培訓操作者的實際工作技能。
2 數控加工仿真系統的應用效果
2.1 理論教學應用數控加工仿真系統可以極大地提高學員的學習興趣
在引入數控加工仿真系統應用軟件之前，數控編程與操作課程教學模式主要是課堂教學，學員對自己所編的程序正確與否是通過教員審查來知曉的。教員檢查程序需逐個程序段進行查閱，內容多而十分麻煩，一些書寫錯誤也不易查出，而這些問題在實際數控編程中是十分重要的。至于數控操作問題，在黑板上講解各個按鍵的作用、名稱與使用更是一件費力不討好的事，習者枯燥，教者乏味。
引入仿真系統進行教學以后，學員所編程序可以直接在數控加工仿真系統的模擬加工演示，對程序編寫和書寫的錯誤能直接看出，機床操作面板的使用與零件的加工過程也和實際加工情況十分相似，學員可以從任意角度觀察數控機床加工過程，毛坯加工為成品的過程歷歷在目，直觀形象，便于學習與掌握，編程與操作的作業可以直接在計算機上檢查，每次有檢查，次次有結果，使學員對這門課程有了濃厚的學習興趣。
2.2 技能訓練應用數控加工仿真系統可降低訓練成本提高訓練效率和安全性
數控機床是一種較為昂貴的機電一體化的新型設備，如果初學時就讓學員直接在數控機床上操作，可能出現撞壞刀具等現象，甚至因操作失誤對學員造成人身危害。引入數控加工仿真系統進行技能操作，可以大大降低實訓的消耗，約30個機位的計算機包括30個結點的正版數控加工仿真系統軟件，所需費用相當于一臺三十萬元的數控機床，卻能解決30-90個學員的初階段的技能訓練問題，學員可以對未能完成的實習實行項目保存，對已完成的實習課題進行調入回顧，而后再進行幾次實際操作就能達到事半功倍的效果，大大提高了實習效率降低了實習成本。學員可以將編程與程序校驗放在計算機上完成，然后將所編程序輸入數控機床，對零件進行加工，安全性及效率均大為提高。
3 仿真軟件在數控技術專業教學中的不足及彌補措施
3.1 仿真加工缺乏真實感，學員安全意識淡薄
實際加工中操作人員必須嚴格按照安全操作規程進行加工，并要求其具備相應的“聽辨能力”，能根據機床不同狀態下發出的聲音及時調整參數，減少機床發生故障和停機的概率。而在仿真中，便無法學習到真正的“聽辨能力”，并且一些嚴格的操作規程也無法得以實施。如加工過程中不要把頭和手隨意伸進機床中、加工前關閉機床安全門等，這些環節在仿真時往往都可忽略不計，而對于在練習時出現的撞刀等現象也毫不在意。如果學員的不良習慣一旦養成，會在實際生產中造成重大損失。因此，在平時的教學過程中教員要不斷強調安全操作，嚴格要求，并給學員講解仿真與實操的差別。
3.2 工藝參數設置隨意，無法保證產品質量
利用仿真系統進行編程與操作練習時，往往容易忽視切削用量、刀具的選用，零件的裝夾等問題。同時仿真軟件也無法判斷工件的表面粗糙度、矯正尺寸精度等。如果學員在仿真時忽略了這些內容，在實際機床上加工時也會不自覺的忽略這些對數控加工十分重要的部分，從而導致加工的工件無法達到尺寸精度要求，更有甚者發生碰撞等事故。因此，教員一定要求學員按照實際操作加工中的要求來做，如正確裝夾零件，合理選用刀具及切削用量；對刀的步驟和動作也要規范，讓學員在學習的初期就養成正確的習慣。
3.3 仿真加工與實際機床有一定差異，易使學員產生錯覺，影響教學質量
【關鍵詞】數控機床 教學 仿真軟件
【中圖分類號】G712 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2015）04-0181-01
一 數控傳統教學中存在的問題
傳統教學模式是理論教學與實踐教學分別進行，各自為政。對數控編程與操作這門課程，學校教學計劃安排先進行理論教學一定周數再集中數控實習。理論教師注重理論知識講解，實踐教師注重實際操作，不可避免地造成理論和實踐教學之間的嚴重脫節。單純的理論教學，易使學生感到枯燥乏味，難學難懂，加之中職學生的學習基礎較差、缺乏良好的學習習慣，這樣的安排，不但給學生的學習造成了很大困難，也造成了重復教學和資源浪費，使中職學校的數控教學難以取得較好的效果，更影響了教學質量的提高和應用型、技能型人才的培養。
數控機床的系統多、型號多且更新較快，對學校而言是不可能將所有的系統配齊的。我校機床有限，十幾個學生圍著一臺機床轉，學生只能輪流實習上機床，這就拖延了教學時間，影響了教學進度，導致教學效果不佳。加上機床型號單一，這樣經常會出現學生在校期間所學的系統與工廠中不符的情況，到了工廠后不能盡快適應機床，還需一段時間的培訓后才能進行生產。由于數控機床屬于高科技產品，品種多、價格高，一般學校很難承擔得起，因此數控仿真軟件應用是一種投入少、見效快，培養的學生適應能力強、受企業歡迎的新的數控教學模式。
二 數控仿真軟件在數控教學中的應用
1.打破了數控先理論、后實踐的傳統教學模式
傳統的數控教學往往是教師在黑板上講解編程指令和機床操作步驟，學生學后不能及時應用，很快就失去了學習興趣。引入數控仿真軟件后，我在教學中進行了以下嘗試，用仿真軟件從不同角度對數控機床結構進行深入觀察，熟知機床各個部位的工作原理，結合理論進行圖文并茂的講解。當教室里機床的模擬切削聲響起來，切屑四濺，毛坯隨著刀具的加工變成圖樣要求的零件時，學生的求知欲被充分調動起來。
在數控機床手動編程講解方面，如果只在黑板上講解、畫圖，對學生來說十分抽象，極易產生厭學情緒。但仿真軟件的引入，使教師擺脫了這種授課困境。利用程序單段運行，讓學生真實地看到指令的模擬走刀路徑，從而提高了學生的理解和應用能力。
2.利用數控仿真軟件能實現理論實踐同步教學
對中職生來說，培養目標應著重提高學生的動手能力。如講對刀的過程與方法，傳統的教學只能在黑板上“開機床”，學生聽得一頭霧水，很難理解。如果利用仿真軟件，一邊演示一邊教學就比較容易理解。之后，學生馬上操練，加深認識理解，理論實踐相互滲透，實現理實同步教學。
3.利用數控仿真軟件能解決機床少、學生多的矛盾
由于我校數控機床的數量有限，不可能為每名學生提供一臺數控機床，但仿真軟件可以為每位學生提供仿真機床。數控仿真軟件提供了基本涵蓋當今我國數控加工中常見的數控機床和主流的數控系統，有FANUC、SIEMENS、華中數控等主流的數控系統。仿真機床種類也較多，包括數控車床、數控銑床、立式和臥式加工中心。教學時可根據需要選擇相應的機床和系統對學生進行授課，老師講解演示、學生操作訓練都很方便，提高學生對不同數控系統及不同數控機床的適應能力，使學生到了工廠能很快頂崗生產。
4.利用數控仿真軟件能減少學校購置機床費用及日常損耗
學生大膽操作，解決了學生操作機床時不熟悉數控系統操作面板和數控機床操作方法的問題，提高了學生對不同數控系統、不同數控機床的適應能力。有些技術是需要經過多次重復訓練才能掌握的，在軟件上我們可以重復加工、反復訓練，而不會產生上述消耗，只需要進行一兩次實際操作就能達到事半功倍的效果。通過仿真訓練，使原來需要在數控機床上才能完成的大部分實訓內容在仿真系統中實現，既能形象加工又能大大降低數控實訓的資金投入，是一種安全、合算、有效的辦法。通過反復操練，減少了學生在數控機床上實際操作事故的發生，也減少了由誤操而引起的機床故障，節省了刀具損耗、油浪費等資金損耗。
5.利用數控仿真軟件減輕教師負擔
