數控加工仿真系統范文

導語：如何才能寫好一篇數控加工仿真系統，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

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1虛擬數控系統特點

數控加工仿真是利用計算機仿真技術，在計算機上模擬實際的機床加工過程，以部分替代實際機床的操作訓練，它不僅可以驗證數控加工程序的可靠性，而且能夠預測切削過程，從而減少工件的試切，提高工作效率。仿真可分為幾何仿真和物理仿真兩類。(1)幾何仿真不考慮物理因素的影響，來仿真刀具幾何體的運動，主要用來驗證NC程序編程是否合理，以便減少因程序錯誤而導致的刀具折斷、機床損傷、零件報廢等問題，縮短程序開發時間，節約成本。常用方法主要有：離散矢量求交發、基于圖像空間的方法、直接實體造型法。幾何仿真可以是實時仿真也可以是非實時仿真。(2)物理仿真物理仿真又稱為力學仿真。在銑削過程中，受物理參數影響較大，物理仿真是通過切削仿真過程的力學特性來分析刀具振動和刀具破損情況，控制切削參數，建立物理模型，從而優化切削過程。物理仿真要求實時仿真。

虛擬數控加工系統主要包括虛擬加工環境和虛擬加工過程兩部分，職業院校虛擬數控加工系統應滿足以下要求：第一系統要有豐富的刀具材料庫，建立工藝系統的幾何模型；第二動態顯示整個運行環境，對加工環境進行仿真，包括三維工件的實時切削、刀具補償、坐標系設置等；第三機床操作全過程仿真，包括仿真機床工件裝夾、基準對刀、壓板安裝、安裝刀具等操作；第四實現互動教學，師生操作過程能實時雙向互動；第五實現仿真考試自動評分，系統能夠根據事先設定標準對完成工件尺寸及整個操作過程進行評分；第六保證系統的安全性。

2虛擬數控系統總體設計

基于Delphi的數控加工仿真系統具有刀具幾何建模、三維圖形仿真、碰撞檢測以及材料切除仿真等功能。數控仿真系統可以為操作人員提供接近真實的加工環境，全方位模擬實際的加工過程。該數控仿真系統總體結構如圖1所示:

2.1加工環境建模模塊加工環境建模包括幾何建模和虛擬面板兩個模塊。其中幾何建模包括機床建模、工件建模、刀具建模以及夾具建模等，虛擬面板模塊包括虛擬顯示屏和機床操作面板等。(1)機床建模機床建模采用結構實體幾何法，它不能脫離真實機床而獨立存在，它是以真實機床為研究對象，不考慮機床的傳動裝置確定機床的結構參數，對機床結構進行的簡化處理。由于機床類型多種多樣，在建立機床模型時根據模塊化原理需要定制標準的模塊，確保機床模型與真實機床一樣。(2)工件建模工件建模過程在仿真加工系統中處于十分重要的地位，它的好壞直接影響到仿真產品的質量。一個模型可以用屬性模型和幾何模型兩個子模型共同來表示，其中產品的屬性通過屬性模型來表示，而它的尺寸和形狀則通過幾何模型來表示。(3)刀具建模刀具種類繁多，可利用實體建模方法實現對刀具的建模。

2.2虛擬加工模塊加工過程模塊包括NC代碼處理模塊、刀具應用模塊和加工仿真模塊三個模塊。通過三維動畫模擬工件加工過程是整個系統的核心。用戶可以在OpenGL創建的虛擬環境中對工件加工的可行性和NC程序的正確性進行檢驗，同時在整個加工過程中刀具與機床碰撞的情況有可能會出現，必須對系統進行碰撞檢測，提高虛擬加工環境的真實性。

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【關鍵詞】 VERICUT仿真 創建模型 模擬加工

VERICUT是美國CGTECH公司開發的一種運行于Windows或UNIX系統的計算機上先進的專用數控加工仿真軟件，用于制造業CNC數控機床加工仿真和優化。該軟件取代了傳統的切削實驗部件方式，通過模擬整個機床加工過程和校驗加工程序的準確性，來幫助用戶清除編程錯誤和改進切削效率[1]。VERICT的如下6個模塊能滿足工廠目前各項要求：

（1）驗證模塊

驗證模塊具有仿真和驗證三軸銑床和兩軸車床所需的所有功能。可以再VERICUT中定義毛坯模型或者從CAD系統輸入毛坯模型，還可以仿真多個同步運動的刀具。

（2）優化模塊

優化模塊基于切削條件和需切削材料量自動修正進給率。優化模塊可以讀入刀具路徑文件，可以根據每部分切削材料量的不同，選中符合切削條件的指定最佳進給率。

（3）機床仿真模塊

機床仿真模塊可幫助用戶完成整個CNC機床的真實三維仿真，就如同實際生產一樣，同時它還具有最精準的碰撞檢測功能。該軟件會檢測所有機床零件，并模擬運動得出零件間的碰撞和接近碰撞的情況。

（4）多軸模塊

隨著零件和機加工操作變得越來越復雜，出現錯誤的機會也會隨之增加。設計加工工序時，用戶不會拿刀具路徑的精度、零件質量和機床及機械工人的安全去冒險。多軸模塊可以仿真和驗證4軸和5軸銑和磨削加工的過程。

（5）自動比較模塊

而自動比較模塊可以把一個表面、一組表面或一個實體模型的外殼與仿真加工后的零件進行比較，通過指定兩實體模型的重合比較，可以容易地辨別出擦傷、碰撞或殘余的材料，這是檢驗仿真加工件是否符合設計的一種新的手段。

（6）接口模塊

該軟件可以從UG、CATIA、Pro/E等所有主流三維建模軟件的加工模塊里直接調用該軟件進行仿真和優化。

1、VERICUT軟件的應用過程

VERICUT軟件在的應用過程分為三部分。

1.1、機床基本組件的創建

在VERICUT上建立仿真系統必須構建數控機床組件的實體模型[2]。為了實現對于復雜輪廓曲線的磨削加工，該仿真過程擬創建三軸聯動數控磨床模型。要在VERICUT環境中創建磨削機構模型，首先要建立坐標系以及各軸之間的相互關系，然后將各個組件關聯到各坐標軸上。

（1）建立機床坐標系

首先打開VERICUT軟件，單擊組件樹 按鈕，彈出部件樹對話框，如圖1所示。

選擇Base并在對話框的工具欄單擊上工具菜單中的"添附"選項，可以選擇添附各運動軸，添附的組件過程如圖2所示。

通過組件樹菜單，可以確立個部件之間的運動關系。最終建立如圖3所示的組件樹結構。通過部件樹對話框可以確立各部件之間的依附和運動關系，實現、三軸聯動，完成對砂輪進給和擺動的控制。

（2）創建磨床的實體模型

在該系統中，可以通過UG、Pro/E等三維軟件建立機床幾何模型，并導出為STL格式，然后通過VERICUT提供的圖形轉換輸入接口導入到機床仿真系統中，如圖4所示，通過UG建立實體模型，等待調用。

圖4 創建組件實體模型

本文采用了滑塊來實現X、Y方向上的運動，采用了圓盤模型來實現C軸方向的轉動。然后依次將各實體模型添附到各坐標軸上，機床模型如圖5所示。分別包括了底座、夾具、X軸方向滑塊、Y方向滑塊、C軸關聯轉盤、以及一個毛坯組件等模型

（3）創建磨削刀具

因為創建的磨削機床機構類似于車削機床的模型，只是加工刀具與數控車床的車刀不同。因此只要根據砂輪的尺寸外形，做出類似于車刀的一個刀具模型，在仿真過程中，給砂輪一個角速度，砂輪模型就能旋轉生成一個圓盤狀的砂輪，并能很好的完成仿真運動。

按照按圖6所示的尺寸關系建立砂輪界面輪廓。

1.2、仿真數控代碼的加載

在VERICUT仿真軟件中，刀具軌跡文件通常劃分為兩種類型：APT-CLS刀具軌跡文件和G代碼刀具軌跡文件。APT-CLS刀具軌跡文件的后綴名為tp，通過后置處理轉化成一個包含所使用數控機床特定G代碼格式的文件。

在VERICT仿真環境中添加我們所生成的控制刀具軌跡的G代碼文件，在菜單中選擇"數控程序"選項，彈出如圖7所示對話框，在對話框中，首先選定數控程序類型為"G-代碼數據"類型，再單擊添加，選擇通過區間均勻接觸磨削軟件所生成的G代碼文件，文件格式為mcd。

1.3、機床控制系統的設置

設置好數控機床的組成、結構以及數控代碼后，還需給給機床配置數字控制系統，使機床具有解讀數控代碼、插補運算等功能。VERICUT軟件提供自帶FANUC、SIEMENS、PHILIPS等多種控制文件的控制系統庫，文件擴展名為ctl。本設計選用軟件自帶的三軸聯動的數控系統進行仿真實現，如圖8所示。

2、結論

根據上文建立的VERICUT仿真系統，進入仿真磨削環境，調入相應的刀具文件、毛坯模型、數控代碼，創建仿真環境如圖9所示。設置好各種加工參數后，輸入加工G代碼，單擊開始，即可開始磨削加工的仿真。磨削后的毛坯形狀如圖10所示。

在磨削加工完成以上實例中的毛坯后，利用VERICUT軟件自帶的測量工具，測量仿真加工后的工件的實際尺寸，并且與理論數據相對比，結果如表1所示。

由以上表格中數據可以看到按照實例加工出的模型其最大誤差為0.0024mm，基本滿足了設計需求，通過VERICUT軟件，建立了相應的機床實體模型、刀具模型，并加載了工件加工數控代碼，通過磨削仿真試驗可以驗證數控加工代碼的正確性，為節約了大量的時間和資金，這對實際生產具有重要意義。

參考文獻

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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。

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關鍵詞：數控仿真 數控實訓 教學銜接

數控加工實訓是數控技術專業核心教學與訓練項目，是一門主要專業實踐課。其課程設計以實踐為核心，輔以必要的理論知識，并兼顧培養學生創造思考、問題解決、適應變遷及自我發展的能力，使學生具有就業與繼續進修的需求所需基本知識和技能。在教學安排中，一般先利用仿真軟件進行機床的模擬操作訓練，在學生熟練后再上實際機床進行操作訓練，這樣不僅能降低實訓成本而且能縮短實訓時間，更能提高實訓效率，因此數控加工仿真實訓的教學對數控加工實訓教學具有重要的作用。近幾年來，為把數控專業辦出特色，加強和提高學生數控專業理論知識和操作技能水平，筆者在數控加工仿真教學與數控加工實訓教學的教學安排、教學重點、教學內容等方面進行了一些探索和實踐。

一、充分認識數控仿真對數控加工的輔助作用，正確把握教學重點

目前在有數控技術專業的許多職業院校中，為使學生在數控加工實訓中較好地掌握數控操作技能，在課程設置中都有數控仿真實訓和數控加工實訓兩門課程。明確數控仿真實訓和數控加工實訓的主輔，避免重復教學和訓練，發揮數控仿真實訓和數控加工實訓各自的教學優勢，對實現培養數控技能人才目標是十分重要的。

1.把握仿真實訓和加工實訓的主次，明確數控實訓教學目標

中職數控技術專業培養目標主要是數控機床操作工，學生技能水平達到國家職業標準的相關等級要求，并具有相關理論及實踐能力。由于數控仿真實訓運用仿真軟件在計算機上進行，仿真軟件在工件毛坯選擇、裝夾、測量和工藝參數設定合理性，以及對刀精度控制等方面與數控加工實訓的實際加工有較大的差距與不同，也就是說在仿真軟件上完成的課題任務并不能代表在實際加工中就能完成該課題任務，因此數控仿真實訓不能替代數控加工實訓。同樣數控加工實訓教學也不能完全依賴數控仿真實訓教學，要提高學生數控操作技能水平，取得技能等級證書，必須加強數控加工實訓的訓練，數控仿真只能對數控加工實訓教學起輔助作用。

2.把握數控加工實訓教學特點，提高機床使用效率

操作技能掌握和技巧的形成需要大量和反復的訓練。為提高學生數控機床操作技能水平，強化專業技能訓練，結合技能掌握、形成和提高的規律，在數控加工實訓中有針對性地加大技能訓練量，多完成課題任務。在數控加工實訓教學中以數控機床的系統操作、項目工件加工和技術應用及技能訓練為主，減少工藝分析、數學處理、程序編制占用數控機床的時間，使數控機床更多地用在工件的切削加工和精度控制等訓練環節。讓學生有更多的時間練習數控仿真中不能體會和實現的內容，如刀具的安裝、工件的測量和裝夾等，體會和學習程序的參數設定，強化固定的規范操作，如開機回零、初次輸入的程序需校驗等。

3.發揮數控仿真系統優勢，輔助數控加工實訓教學

理論聯系實際，改進教學方法，提高學生分析和解決問題的能力。數控加工仿真系統具有與數控機床操作系統相同的面板和按鍵功能，能實現加工模擬演示功能和程序自診斷功能以及快速測量功能。在數控仿真實訓教學中以工藝分析、數學處理、程序編制、工件的模擬加工的基本知識和技能應用為主，使學生在操作數控機床前，能先熟悉機床的結構，了解機床的主要技術參數、操作系統，掌握控制面板按鈕功能、坐標系設定和選擇等性能，特別是在理解、掌握和運用各指令字進行編程方面，如對半徑補償功能、刀具偏置等模擬演示和訓練，能有效地幫助提高學生提高手工編程的技能和技巧，為數控加工實訓的開展做好操作理論和技術方面的準備。

二、協調課程教學內容和模式，實現仿真與加工實訓的對接

在數控加工實訓中，由于學生的操作熟練性和切削進給速度等因素，往往加工一個課題任務需要一定的課時數，并且還存在人多機床少的現狀，所以在數控機床上完成的課題任務并不多，較難達到操作熟練性。為提高實訓教學效率，在有限的課時數里提高學生操作技能水平，需要在教學中不斷探索和改進。

1.數控仿真與實訓訓練課題合理穿插，提高教學效率

在數控仿真教學中安排一定的數控加工實訓的課題任務，如對數控加工實訓中單項基本訓練的項目，先在仿真軟件上完成工藝分析、編程和模擬加工，然后再上數控機床實訓加工。這樣既提高數控機床實際使用率，又能克服數控機床程序校驗時只顯示零件的大致輪廓或刀具運動軌跡的不足，保證程序的正確性，同時在仿真和實訓中完成同一課題任務也能體驗和區分仿真軟件和數控機床的差異，如切削用量、工件的裝夾等，更為學生課后練習和自學提供幫助。

2.數控仿真與加工實訓教學內容各有側重，保證教學質量

由于軟件開發原因，在數控仿真軟件中有些指令、操作方法和功能還不能反映和實現，如FANUC系統的直接圖樣編程功能、華中系統的G71有凹槽粗車循環、用G00和G01切削效果相同等。為避免學生誤解和形成錯誤觀念，除了向學生說明外，將相關的教學內容安排在數控加工實訓中加以指導和強調，如進行G71有凹槽粗車循環指令的編程示范和對學生輸入機床的程序進行切削用量相關參數的檢查等。同時在用數控仿真軟件進行課題任務模擬加工中，利用軟件可以高速切削的特點，提高模擬加工切削速度快速驗證對刀、程序等的正確性，增加單位課時的課題任務訓練次數，提高編程的熟練性和正確性。

3.采用靈活的教學模式，調動學生積極性

在教學活動中，學生不是被動的受教育者，而是自覺的積極的參加者。在數控仿真教學中根據教學內容，以專業知識學習和技能提高為目標，發揮仿真軟件優勢，采用靈活多樣的教學模式，提高教學效果。如利用軟件的“授課”功能，除了教師在每個學生的屏幕上示范講解和演示外，讓部分學生操作演示進行交流機床操作和編程。利用軟件“考試”功能，在教學過程中配合數控加工實訓適時開展一些競賽，提高操作熟練性和編程正確性。從而督促和鼓勵學生認真學習、獨立訓練，減少抄襲，調動學生學習積極性和主動性。

4.運用仿真系統優勢，聯系地方經濟建設

“以服務為宗旨，以就業為導向。”職業教育與地方經濟建設是緊密聯系的。在數控仿真軟件中提供了較多占主導地位的數控系統，如德國的SIEMENS、日本的FANUC、廣州數控GSK和華中數控等一系列數控系統，同時還包含了不同刀架位置結構的數控車床、數控銑床、臥式或立式加工中心的可選項目。在數控仿真教學中，根據學生學習情況和教學進度，結合地方企業設備使用的系統情況，選擇1～2個系統進行系統操作和編程的介紹和指導，彌補數控加工實訓系統單一的不足，以利于學生的發展和就業。

三、合理教學安排，提高數控技能教學效果。

在數控仿真和數控加工實訓的教學中，為加強課程間的教學內容、教學進度，教學重點和難點的處理等具體問題，發揮教師的職業技能和工作積極性，在具體的教學安排中，制訂教學計劃、分配課時數和調配教師是十分重要的。

1.科學制訂教學計劃，實現教、學、做合一

在數控加工實訓教學的單項基本技能、專業技能和綜合技術應用能力的三個層面的訓練中，考慮在數控加工實訓的前期，學生進行實際操作前需要具備一定的加工基礎和專業理論知識，發揮數控仿真具有集中教學、訓練和低成本等教學優勢，利用仿真軟件理論聯系實踐，在機床仿真操作中落實理論知識的傳授，提高學生系統操作和編程熟練性。因此在教學計劃安排中，在單項基本技能階段，安排數控仿真和數控加工實訓的教學同時進行，同時數控仿真課時數可以多些，有利于通過做中學，學中做的教學形式，能使學生盡快掌握專業知識和操作技能。

2.加強教師專業技能提高，發揮教師主導作用

在數控仿真和數控加工實訓的教學銜接中，圍繞教學目標組織教學，需要在教學進度上保持同步，課題任務內容上協調，如完成某課題任務需用課時數，在圖樣分析、工藝確定、編寫程序等方面也需要一致，另外程序中的編寫格式要求，刀具選用，工序安排等也需要統一。為此安排教師同時承擔一個班級的數控仿真和數控加工實訓的教學任務，從課程教學計劃的制訂到教學內容在每課時中具體實施過程，精心策劃，合理安排，最大限度發揮教師的能力和作用。

四、結語

為使學生全面地了解和掌握數控機床的編程與操作技術，數控仿真與數控加工實訓的教學銜接還有很多工作要做。在充分利用仿真軟件和機床設備，提高教學效率和效果，發揮教師職業技能，使學生在有限的教學時間學到更多的相關知識和技能，提高數控操作技能水平等方面，還需要積極實踐與探索，不斷深化教學改革。

參考文獻：

[1]馬榮剛，張國林.仿真軟件在數控專業實訓教學中的應用研究[J].中國校外教育，2011（A，1）

[2]黃祥.數控加工仿真系統在數控技術教學中的應用探討[J].菏澤學院學報，2012（5）

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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。

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關鍵詞：數控技術 ；仿真軟件； 數控教學

數控技術自問世以來，給世界各國制造業帶來了革命性的變化。現在數控技術已成為制造業，特別是先進制造業的核心，也是體現一個國家綜合國力水平的重要標志。企業的制造能力、適應市場能力和競爭能力都是建立在數控技術之上。隨著我國制造業的蓬勃發展，需要大量掌握現代化制造技術的人才，特別對一線數控技術工人的需求量非常大，這就要求中等職業學校培養具有高技能的技術人才。但許多中職學校由于條件的限制，只能傳授理論知識，而缺乏實踐，學生的實際操作能力欠缺。因此，探索出一種投入小、見效快的教學模式勢在必行。

一、數控教學中應用數控仿真軟件在的優點

要學好一門技術就要經過大量的實習實踐，而數控技術更是一門實踐性強的課程，良好實習環境是數控教學必不可少的條件。而數控實習設備屬于的高科技產品，價格高，一臺數控車或數控銑至少在10萬左右，而一臺數控加工中心要30萬左右，多則達數百萬。一般中職學校購置數量不多的幾臺設備讓學生實習。從數量上和成本安全性上考慮，都不大適合學生的普及性教學和實訓。如果數控機床的實訓完全按照實操進行，需購置大量設備來滿足學生實習，這樣投入大、消耗多、成本高，一般學校難以承受，而使用數控加工仿真系統是解決此不足的主要途徑。它既能解決實訓設備不足、學生實習時間少的問題，又能解決初學者由于對數控系統及操作面板不熟悉而造成安全問題，提高學生對數控系統操作及控制面板的熟悉度，讓學生大膽地通過仿真對所編程序進行驗證，使實習的安排達到多樣化，提高學生的學習興趣和編程能力，使數控技術的教學投入少、見效快，是一種經濟實用、安全可靠、功能多樣的教學輔助工具。

二、在數控教學中的應用數控加工仿真軟件方法

在學習數控加工仿真軟件前，一般是學生完成了專業基礎理論教學（如機械基礎，機械制圖等）、專業基礎實訓教學（如鉗工，普通車工等）的基礎上進行的，仿真教學的目的是充分利用現有的資源，訓練學生實習操作的技能技巧。怎樣運用好數控加工仿真系統，使其發揮最好效果，具體應做如下幾點：

1.在數控教學初期

在教學初期，主要以理論教學為主，學習數控編程的理論知識（如指令格式、編程方法等問題），一般安排15課時左右。但同時在教學中應穿插數控仿真系統的學習，仿真系統主要解決軟件的安裝及基本的使用問題。可先用多媒體將數控仿真軟件對學生進行集中訓練，使學生對仿真軟件的使用有全面的了解，然后讓學生上機練習仿真軟件的使用。

2.教學中期

經過初期的系統學習后，學生基本掌握了數控機床面板及數控仿真系統的操作方法，數控教學應將理論與仿真有機結合起來，理論教學以編程方法和工藝為主，而仿真訓練主要進行程序的輸入、校驗等練習，同時讓學生了解不同數控系統（如法那克、西門子、廣數、華中等）的操作方式，將理論與實踐結合起來。

3.教學后期

數控加工仿真軟件只是一種模擬教學軟件，是對加工過程的模擬，并非真實的加工過程，它不可能完全代替教學，尤其是數控加工實訓。在數控教學中，往往由于過分依賴仿真系統，而忽視了機床加工練習。因為仿真系統與實際機床有著本質的區別，仿真系統無法替代學生在機床上加工時的真實感受，特別在切削用量的選擇方面。因此，教學后期要合理安排時間，將仿真訓練與實際數控機床操作訓練有機結合，盡量讓學生在機床上進行零件的加工訓練，而仿真系統此時只是對程序驗證的工具，學生可先在仿真系統上將零件模擬加工出來，然后再上機床實際加工，這樣可以保證程序的正確性，減少在加工的過程中因程序問題而造成的安全事故。

總之，把數控仿真軟件用于數控教學中，將有利于改進教學方法，提高教學水平。但同時要正確處理仿真與實際操作的關系，不能用仿真軟件完全代替數控實習，應合理安排仿真與實際操作的時間。教育是高投入、高產出的行業，如何利用現有的資源和設備，以最少的成本，培養具有現代化數控技術應用和開發能力的新型機電一體化人才，是我們職業教育探索的方向。

參考文獻：

[1]勞動部職業技能開發司《數控車床生產實踐》北京.中國勞動保障出版社. 1997年

[2]勞動和保障部教材辦公室《數控加工工藝學》北京.中國勞動保障出版社. 2000年

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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。

二、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。

三、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。

四、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。

五、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：

[1]吳波，伊延吉.仿真軟件在數控教學中的應用淺析[J].科技信息，2010（19）

[2]田吉花.數控技術人才的需求狀況分析[J].遼寧高職學報，2008（7）

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關鍵詞：UG軟件 數控加工 仿真分析 三維數控

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）06（c）-0072-02

數控技術是一種基于電腦程序控制機器對機械零件進行加工的過程，與傳統機床相比，數控加工具有加工精度高、可加工復雜、不規則零件、效率高、可實現多軸同時加工等多個優點，經過多年發展，目前在零件加工領域中已經得到廣泛的應用。五軸聯動數控機床有高效率、高精度的特點，其出現適應了現代加工的要求。但加工過程中可出現碰撞、過切等，影響到零件加工質量。UG是綜合CAD/CAE/CAM為一體的參數化軟件，運用UG對五軸聯動數控機床加工過程進行模擬仿真分析，能夠更好地檢驗數控機床操作的正確性，保證數控程序的可行性，滿足零件加工的要求。

1 虛擬數控機床仿真

數控機床加工過程中，為保證數控編程的正確性，需對程序進行檢驗。傳統的零件程序檢驗主要是采用“空運行”或“試切”的方法，但前者只能粗略地估計機床運動的正確性，后者雖較為精確，但需要耗費材料和時間，成本較高，效率低，還存在一定的安全隱患。

虛擬數控機床是以仿真技術為基礎隨著虛擬制造業的發展而發展起來，利用虛擬數控機床可實現數控機床生產全過程的模擬仿真分析，通過虛擬環境下的數控機床加工全過程仿真分析，能夠較為精確地對零件程序進行檢驗，發現其中的錯誤，有效地避免現實生產中存在的刀具干涉、碰撞及過切、欠切等問題，提高數控加工的質量，且仿真分析過程中不需要使用真實的材料，速度更快、效率更高、成本更低，有利于實現制造系統的集成[1]。UG是當前較為流行的三維模具設計軟件，在虛擬數控仿真分析中，CAD/CAM軟件只能對道具路徑進行仿真，而運用UG，可將三維設計與數控仿真加工結合在一起，彌補CAD/CAM的不足，更好地對零件程度進行檢驗。

2 UG在數控仿真中的應用

利用UG進行數控仿真分析的過程主要包括基于UG的數控編程和基于UG的數控加工過程。在UG系統中，CAM BASE是所有加工制造模塊的基本框架，其有著強大的刀具軌跡生成方法，基于UG的數控編程過程主要包括設置CAM環境、選擇道具、建立父節點、創建操作、生成和檢驗刀軌等過程。

設置加工環境是UG數控仿真中創建操作的基礎，啟動UG/CAM模塊后，在“Machining Enviroment”對話框中制定加工環境，通過選擇相應的配置（cam general）確定設置的類型和操作的類型，再選擇相應的設置（mill multi-axis），完成CAM環境的設置。

在設置好的CAM環境中，選擇“operation Navigator”，切換到Machine Tool視圖，根據數控加工工藝的實際需求，從UG刀庫中調出相應的刀具；

父節點組的創建包括創建幾何體、設置加工坐標體系和安全平面、選擇加工及參數配置等，數控加工中幾何模型一般包括零件、毛坯、夾具，構成兩個包含了引用零件信息的裝配主模型。主模型只可讀，不能進行修改，其作用主要是對零件設計標準進行保護，編程人員可通過對裝配文件的修改對幾何模型進行裝配；完成幾何體的建立后，進入Geometry視圖，選擇“MCS”打開“MILLORIENT”，對加工坐標系原點和安全平面的位置進行設置；在切換到Method視圖，選擇數控加工的所需的加工方法，如精加工、粗加工等，在激活的設置窗口中，對加工余量、內外公差等參數進行設置。

操作的創建主要包括設置操作類型和設置切削參數兩個內容，主要是根據實際需求，設置父幾何體、刀具及加工過程中的相關參數。根據創建的操作，UG可生成刀軌，并采用圖形化的方式顯示刀軌。數控編程人員可采用靜態材料去除、動態材料去除或高級重放等方法對刀軌進行檢查；通過調用UG/Post模塊，可生產相應的NC代碼，完成機床系統的后處理。

由于數控機床中加工的零件結構較為復雜，生產過程中影響因素多，編程所設計的程序與實際加工情況可能存在一定的偏差，為保證的編程的正確性，還需進行加工過程仿真。首先根據機床的機構尺寸，建立機床幾何模型；再利用Machine Tool Builder，通過設置機床零點、運動軸位置、范圍、方向等，建立機床運動模型。利用后處理模塊生成機床驅動文件后，啟動UG集成仿真功能，對程序進行仿真分析，根據仿真分析結果修改NC代碼中的錯誤之處，經過反復仿真分析和修正，最終生成正確的NC代碼。

3 基于UG的三維數控仿真系統

3.1 創建三維仿真系統的步驟

3.1.1 仿真系統工作流程

三維仿真環境是基于計算機虛擬系統中，以不消耗能源和資源真實加工系統的映射，虛擬環境的操作應于實際加工系統所具備的功能相互一致。五坐標數控機床建立的仿真系統具體流程如圖1。五坐標聯動機床進行加工的零件極為廣泛，可以綜合考慮工件、道具等物品的外形、參數的變化，通過裝配的形式把制作的CAD模型加入仿真系統內，從而提升仿真系統的靈活性。用戶依照實際加工操作基于UG環境下創建刀具、工件等模型，進一步方便對這些模型的尺寸進行修改，在仿真系統的操作直視下，用戶只要挑選最佳的部件和位置，就能把工件、夾具等模型裝配至仿真系統的模板文件內。

3.1.2 初始化仿真環境

建立合理的仿真模型之后，應對UG環境展開初始化操作，隨之進入運動分析模塊。為了方便在仿真系統內合理控制機床的各個運動部件，在開展仿真操作前要對機床模型中的幾何體實施遍歷，隨后獲得相關幾何體的指針。

3.1.3 解釋NC代碼語義

基于NC代碼對整個機床加工環節進行仿真操作，必須準確解釋機床NC代表代表的抑郁，把代碼指令進行轉化，從而得到機場不同軸的運動。機床NC代碼是由大量繁亂的機床運動指令組成，每次讀取的代碼都必須進行語義解釋，從而把NC代碼內有用的控制命令和數據轉換為機床各個軸的位移。

3.1.4 基于三維造型仿真加工過程

使用三維實體造型的辦法，能在仿真環境內更改不同的視角并無需重新進行計算，準確表示刀具與工件之間的幾何關系和位置。把NC代碼予以轉化成各個軸的位移，并對其運動情況實施仿真操作。在三維造型中把動畫一幀幀的展示出來，并保存到UG后臺數據庫內。經過存儲的仿真動畫能夠反復回放，可以根據各行的NC代碼依次顯示，實際顯示時可以進行放大、縮小及變換視角等操作。基于三維造型對整個加工環節進行仿真操作，能夠準確展現出空間內實體之間的位置關系，三維效果非常好。

3.1.5 干涉檢查仿真過程

對仿真過程進行干涉和檢查操作，主要是對加工操作中刀具、夾具、刀柄與工件之間進行干涉。因整個仿真過程采用三維實體造型的模式，因此干涉檢查就是對機床模型運動時是否相交進行判斷。采用模型的幾何體指針，對加工環節內可能出現的干涉部件其位置關系展開檢查計算。如果運動部件遭到干涉，創建干涉產生的實體，并通過UG系統獲取干涉部位的深度、體積等相關信息，并輸出形成干涉效果的NC代碼，為合理修改刀具軌跡提供可靠依據。

3.2 五坐標機床仿真系統實現

文中以五坐標聯動機床為研究對象，為該機床建立仿真模型，同時為三元葉輪的銑削加工環節實施仿真操作。整體式三元葉輪形狀非常復雜，具有大量的約束條件，因此加工難度較大，這是五軸數控加工操作中獨具代表性的零件。根據數控機床具體的傳動尺寸，基于UG環境創建仿真模型，對機床各個軸的運動方向及副作性質進行設定，同時把建立的模型存儲為模板文件。五坐標聯動機床的運動軸是由2個轉動軸，和三個移動軸組合而成。根據實際機床部件的具體尺寸，使用UG/Modeling模塊為機床部件創建各自的實體模型，隨后使用UG/Assemblies模塊把不同部件進行裝配操作，從而形成完整的實體模型。在UG/Motion運動分析模塊挑選工作臺等機床部件定義成連桿，移動副由機床的X、Y、Z軸定義，B、C軸表示轉動副，根據設定的機床傳動軸運動方向進行操作，同時設定運動副其驅動方式是Articulation。

對仿真完成的機床模型進行保存，就能加載各類工件、刀具及夾具，如此采用同個機床對各類工件進行加工時，不需要反復創建仿真模型。通過UF_UI_FILENAME函數彈出的對話框，挑選應該裝配的部件，同時輸入待裝部件的位置，采用UF_ASSEM_assembly函數對部件進行裝配，并把部件實體指針設置為運動副。若裝配部件有必須隱藏的地方，可通過UG中Blank命令對其進行隱藏操作。

4 結語

隨著現代工業的快速發展，零件的結構越來越復雜，對加工精度的要求也更高。基于計算機控制技術的數控加工機床較好地滿足了現代加工業的需求。但由于零件結構復雜多變，且實際加工環境較為復雜，為保證零件程序的正確性，需對零件程序進行檢驗。基于UG建立的數控加工仿真模型，可以對整個加工過程機床干涉、碰撞等情況進行檢查，為合理修改刀位提供有效依據，提升整個數據加工的工作效率，具有優良的實用性。

參考文獻

[1] 陳常標，王保民，孫柯，等.基于UG和VERICUT數控加工與仿真研究[J].機械工程師，2014（11）：174-176.

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關鍵詞 數控加工模擬仿真 數控加工技術 中職

中圖分類號：G718.3 文獻標識碼：A 文章編號：1002-7661（2013）12-0018-02

數控專業學生面臨理論聯系實際的問題，如果學生能掌握數控仿真模擬軟件的使用方法，就可以獨立練習編程、操作機床進行切削。通過對南京斯沃數控仿真軟件在教學中的長期應用，我發現傳統的機床操作培訓方法效率低、教師工作量大、費用高，在此給老師和學生推薦一款更適合教學的數控仿真軟件，為數控專業的學生操作初期進行仿真練習提供方便。

一、數控加工仿真系統

隨著虛擬現實技術及計算機技術的發展，利用計算機仿真培訓系統進行學習和培訓，不僅可以迅速提高被培訓人員的理論、操作水平，而且非常安全，可靠性好，培訓費用低。目前在國內已經出現了各種數控加工仿真教學系統，如上海宇龍、北京斐克、南京宇航、廣州超軟、南京斯沃等不同的數控加工仿真軟件。上述這些教學系統既能單機系統獨立運行，又能實現在線運行。其培訓設施只需一臺計算機，數控機床模擬操作在顯示屏顯示的仿真面板上進行，而零件切削過程由機床模擬通過三維動畫演示。實踐證明采取這種方法能進一步提高操作者的實際操作技能。

二、數控加工仿真系統構建

虛擬數控初床一般是通過以下的構建平臺來實現上述功能：

1.NC解釋平臺。NC解釋平臺包括NC解釋器和NC驗證器。任務分配數據庫從任務調度中接受數控代碼并將其翻譯為虛擬機床的部件、刀具等運動的信息，并將其通過計算模塊來模擬機床的響應，NC解釋器能夠被自由地配置，從而能夠模擬任何一種數控機床的CNC控制器。

2.NC驗證器。能夠驗證NC代碼的語法是否正確。

3.刀具庫。刀具庫應包括一臺數控機床所需要的所有刀具，并能自由配置刀具庫中的刀具號，從而能模擬多種數控機床的換刀形式及切削加工的要求。

4.仿真平臺。仿真平臺包括刀具軌跡仿真、切削力仿真、加工精度仿真、三維動畫仿真、加工工時統計分析。仿真平臺是虛擬數控機床的核心技術，操作者可以在虛擬的環境中進行機床運動和切削過程等的仿真，從中獲得相關的加工數據。如進給軸的位移、換刀狀態、主軸轉速、進給量、切削時間，通過加工過程的仿真，了解機床的操作，驗證NC代碼的正確性。

5.計算平臺。計算平臺用來完成虛擬數控機床中各種計算，如根據NC代碼計算力旺琴件新的幾何形狀，根據刀具的材料、運行時間、琴件的材料性質和網滑介質的性質計算刀具補償。這些計算結果是虛擬數控機床在應用于虛擬制造過程中加工方案評價以及可制造性分析所必須的。

6.操作運行平臺和監控平臺。在虛擬環境中完全實現真實機床上的監控硬件和軟件控制簡易機床來增加虛擬數控機床的真實感，并且可以進行典型零件的實驗加工，讓初學者有種身臨其境的感覺。尤其是為初學數控編程者實際調試加工，節約了大量的材料和能源。

三、數控仿真系統功能及在教學中的應用

1.界面友好、新穎，畫面視覺上呈淡藍色，三維立體感較強，CRT顯示面板、操控功能面板可隨鼠標做拖動，隨時進行隱藏、顯示移動，機床操作界面也可實現全屏幕及縮放。值得一提的是系統上集成了各種數控機床制造廠商的操控面板。

2.數控仿真系統的刀庫有自定義功能，可以自己定義刀桿長度，刀片厚度，刀片類型，甚至刀片邊長。在參數設置里增加了刀架的前、后位變化，刀位數也可選四工位、八工位。

3.對刀與建立工件坐標系的易操作性和準確性是軟件的一個重要功能。使用表明，數控仿真系統的失誤率是最低的，幾乎達到100%，這里需要說明的是，軟件只要鼠標移動到切削層，數值就自動顯示出來。軟件還有一個對刀的快捷方法，就是點擊“功能”，點擊一下“快速對刀”按鍵，當前刀具即可快速移動到工件的大徑或中心，各種刀具均可使用此功能，十分方便。

4.數控仿真系統網絡教學功能：（1）用戶管理。通過服務器注冊用戶名和密碼，學生可以在局域網內任何一臺PC登陸數控仿真系統網絡版，達到統一管理與監控。（2）習題管理。服務器可以增加、編輯習題。教師發送習題圖片，學生答題，互發解答，方便與學生的交流。（3）網絡監控。可根據注冊信息，記錄學生操作過程，服務器遠程控制和查詢學生的登陸和退出以及加工操作，同時教師可以對多個屏幕廣泛傳授教學。（4）考試考務系統。包括題庫管理，試卷管理，考試過程管理，數據管理，準考證管理，考試成績管理以及試卷自動評分技術，這些問題可以輕松解決，從而避免編程時人為出錯或工藝不合理造成工件報廢。

從我校引入數控仿真系統效果看，數控仿真軟件在整體上有軟件界面細膩，三維造型做得形象、新穎的優勢。無論是程序調用、操作、對刀、運行都很貼近實際機床功能，仿真范圍也比較寬泛。學生在學習數控編程理論時，課堂的教學變得更加生動、更加具體，激發學生的學習興趣，教學效果明顯得到提高。同時該系統還可以減輕老師的工作強度，減少工件材料和能源的消耗，節約了實踐環節培訓成本，效果十分顯著，成為數控教學中一種不可替代的重要手段。

參考文獻：

[1]黃筱調，趙松年.機電一體化技術基礎及應用[M].北京：機械工業出版社，1994.

篇10

【關鍵詞】教學系統；WEB；數控機床

1.前言

數控技術是制造業實現自動化、高效集成生產的基礎，也是提高勞動生產率和產品研制周期的重要手段；制造裝備的大規模數控化，使企業急需一大批數控編程、數控設備操作以及維修人員，而傳統的機床培訓設備存在集成度低、培訓效率低等問題，已經不能滿足不斷增長的數控培訓需求，網絡輔助教學應運而生。

2.國內外數控加工仿真的研究現狀

國際上關于數控加工仿真的研究是從七十年代開始的，其目標都是試圖將數控加工過程以圖形方式直觀形象地表現出來，從而檢查加工程序中的錯誤，即所謂的圖形仿真驗證。

早期多數CAD/CAM采用了一種比較簡單的方法，即用線框圖來實現數控加工仿真和驗證。在實際驗證時，刀具軌跡通過顯示刀位點之間的矢量來進行模擬，刀具的線框圖也能顯示出來，再加上所加工的線框顯示，刀具所加工的部位和加工方式都可以比較清楚地反映出來。但是，一旦零件比較復雜，表示零件和刀具軌跡的線框圖就會互相重疊，難以辨認工件的實際形狀和刀具的加工軌跡。使得檢查工作變得十分困難，甚至完全不可能[1]。

正因為這樣，后來的研究大多采用實體模型表示法。實體造型中最常用的方法有：邊界表示法（B-Rep）、體素構造法（CSG）、混合建模法（Hybrid Model）和空間單元表示法[2]。

在實現數控加工仿真的方法中，最基本的就是應用實體造型中的布爾運算。這一技術的實質是通過執行工件模型與代表刀具運動的掃描體序列模型之間的直接（物空間）布爾差操作來完成仿真加工過程[3]。這種方法最大的缺點是它的計算量過于復雜，幾乎不能投入實際應用。

因此許多人開始使用離散實體模型的方法來改進仿真執行的速度。又根據離散方法的不同，產生了物空間布爾運算（Object Space Boolean Operations）和象空間布爾運算（Image Space Boolean Operations）兩種布爾操作手段。

但是，這種方法的運算量還是相當大的，依然不能保證實時的仿真效果。通過將實體離散在象空間進行布爾操作，可以比較明顯的改進NC仿真的效率。該方法使用z-buffer消隱思想，將實體按象空間的像素離散為z-buffer結構。這樣計算被簡化為視線與代表實體的圖像空間的表面的求交。沿著每一條視線，布爾運算可以在一維空間進行。所以具有比較快的運算速度。

數控仿真軟件主要分成兩種，一種是集成到CAD/CAM軟件中的，如國外的Pro-E、Ideas、Mastercam等軟件和國內的北航海爾軟件公司的CAXA、天津大學[4]的“回轉體零件的CAD＼CAM系統”等都集成了加工軌跡仿真的功能；另外一種是獨立的數控加工仿真軟件，如華中理工大學數控技術研究所[5]的“NC銑削加工切削過程仿真系統”；哈爾濱工業大學[6]的“基于微機的三軸數控銑削仿真系統”等。這些軟件借助于強大的三維造型功能，采用實體造型的方法實現了數控加工過程的仿真。

總體來講，以上仿真軟件的共同特點是專業技術性強，集成化程度高，集CAD/CAM于一體，但價格昂貴；雖然融合了刀具軌跡的三維、二維仿真技術，但并不適用于數控編程和機床操作人員的培訓。

3.數控教育與培訓的發展現狀

目前，數控技術人才來自兩種渠道，其一是由高等院校、中職學校的數控專業培養具有一定學歷的人才；其二是社會上有關培訓機構及院校開辦的各種中短期的數控培訓班培訓的人才。然而，雖然我國各高校、高職、中職加大了培養數控人才的力度，但始終不能滿足我國數控人才的需求，主要原因如下：

（1）我國經濟快速發展，逐步成為世界制造中心

進入新的世紀以后，隨著我國綜合國力的進一步增強，我國經濟全面與國際接軌，并正在成為全球制造業的中心，這必然對掌握現代信息化制造技術的技術人才、特別是對大量的一線技術工人形成了巨大的需求。

（2）教學體系結構不能滿足數控用人單位的需求

很多學校把實訓重點放在數控機床操作方面。事實上，數控機床是一種先進的自動化設備，其操作非常簡單。用人單位真正需要的人才應該具備精通數控加工工藝（如工藝路線選擇、刀具選擇、切削用量設置等）、模具設計、CAD/CAM與數控自動編程、數控機床機電設計與聯調技術、數控機床的維護、維修技術等工程素質。

（3）數控教材更新緩慢，數控師資力量有待進一步提高

目前，可供數控系統原理、數控機床機電控制技術、數控機床故障診斷與維護和數控人才實訓等課程選用的教材還有限。而且，許多現有數控教材內容比較陳舊，結構上也存在一定的缺陷，根本不適合用于培訓企業急需的高水平實用人才。現在各學校的數控教師主要是從事各高校機械或機電專業畢業的本科生或碩士研究生。這些教師具有一定的基本理論知識，但數控實踐能力欠缺。

（4）數控實訓設備的數量不足，設備種類少

受數控人才需求增長的拉動，各職業院校均建有不同規模的數控培訓基地。各院校為了與企業盡可能保持一致，以達到培訓效果，在培訓硬件選型方面逐步趨向全部采用工業用數控機床和加工中心，而且培訓基地往往以加工設備配備進口數控系統為主，由于數控設備昂貴，學校購置數量有限，沒有實踐體驗很難獲得良好的教學效果。因此，對于數控培訓我們要用專門的數控培訓設備。這樣既可以減少經費開支又能夠實現對學員數控機床操作和維護能力的培養。