浅析模拟仿真软件在数控教学中的应用
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摘 要：模拟仿真软件因其具有生动而直观的特点，在数控教学中已得到了广泛使用。在分析数控模拟软件特点及作用的基础上，分析了数控教学存在的不足，并对如何充分利用数控模拟软件进行了分析和探讨，论文所研究的内容对指导数控模拟仿真软件在数控教学中的应用具有一定的借鉴意义。
关键词：数控模拟仿真软件；数控教学；教学效果；实际教学应用
1 引言
随着国家经济不断地发展，我国现代加工技术应用越来越广泛，数控加工工业在现代化制造业中也越来越占据着重要地位，因此大力开展数控职业教育是当前面临的一个重要课题。在许多职业教育学校中，学习数控加工技术的学生日益增多，但是由于学生个人素质不同，加之学校设备有限，如何更好地将数控课程讲好，是值得我们思考的一个重要问题。为了提高教学质量，很多新式教学方法被应用的课堂教学中，而数控模拟仿真软件的使用对提高教学效果起到了很大促进作用。
数控模拟仿真软件的广泛应用解决了数控设备紧张的问题，为学生提供了更多认识数控操作的机会。数控模拟软件只需要通过电脑就可以实现数控操作的可视化教学，数控模拟仿真软件很好地解决了课程难以理解、实验设备短缺的问题。数控模拟仿真软件的使用提高了学生基本素质，降低了使用成本。但是在数控模拟仿真软件使用过程中也会遇到各种各样的问题，针对这些问题，本文就数控模拟仿真软件的作用、特点及如何提高使用效率进行了分析研究。
2 数控仿真模拟软件概述
数控模拟仿真软件是指通过构建模型的方式，采用计算机仿真语言，实现数控加工的三维可视化操作。数控模拟仿真软件可以实现数控机床参数设定、毛坯设计、刀具准备、面板操作等功能。数控模拟仿真软件实现了对整个数控实际操作的模拟，能够直观的展示数控加工手段的具体实现方法，通过数控模拟仿真软件，学生可以检查自己通过课堂学习所掌握的知识是否能够应用于数控实际操作中。此外，课堂上，老师不好讲解的内容，可以通过数控模拟软件很方便的传递给学生，达到快速理解的目的。
2.1 数控模拟仿真软件的特点
数控模拟软件具有以下几个特点：（1）对数控加工进行全面仿真，例如机床设定、毛坯定义、机床手动操作、基准对刀、工件装夹、G代码处理、安装刀具、压板安装、面板操作等内容。（2）数控模拟仿真软件需要的配置比较低，其主要通过仿真软件及电脑就可以实现数控模拟仿真操作，而且，仿真软件兼容多种计算机操作系统。（3）模拟仿真软件操作安全性很高，其基本不涉及安全问题，即使学生误操作也不会造成人身伤害、设备损坏。（4）模拟仿真软件投入资金少，且能够节约资源。（5）模拟仿真软件可以通过网络实现学习交互平台，更好的促进数控学习效果。
2.2 数控模拟仿真软件在教学中的作用
2.2.1 实现了仿真软件与实际操作的有机结合。数控模拟仿真软件为学生提供了生动、直接、可视化的操作模拟界面，通过模拟操作，学生能更加细致的掌握数控操作步骤、要领，并掌握相应的参数设置方法，为下一步实际动手操作打下了坚实的基础。
2.2.2 提高了数控课程教学质量。数控模拟仿真软件的引入课堂教学，使得数控理论变得更加生动、具体，极大地提高了学生的学习兴趣，使得教学效果明显提高。
2.2.3 提高了安全性和学生的创新能力。如果让学生课程学习过后直接进行实际动手操作。可能会造成损坏数控机床设备、造成材料浪费，而且容易出现操作不符合操作规程而引起的重大安全事故发生。引入数控模拟仿真软件使得学生能够熟练掌握机床操作规程、减少操作不当而造成的损失。由于模拟仿真软件基本不涉及安全问题，因此学生能够大胆的进行仿真器件设计，充分发挥了学生的创新能力。由于模拟仿真实验由学生个人独自完成，充分培养了学生自身动手操作能力，提高了学生主动性，克服了依赖心理。
2.2.4 节约了教学成本。数控模拟仿真软件的引入，使得传统的教学方式发生了很大的变化，学生通过仿真模拟软件进行器件设计、加工，减少了实际材料的消耗、能源消耗，而且降低了教师的工作强度，使得教师能有更多的精力去指导学生动手实践。
2.2.5 方便验证程序编制的正确性。传统的数控教学模式，学生只能从教师的讲课内容学到相关的程序编制方法，教师也只能审查学生编制的程序，才能确定其正确性，导致内容繁琐、工作量极大。通过引入数控模拟仿真软件，学生编制的程序可以直接通过模拟仿真来验证程序编写的正确性，而且，通过数控模拟仿真软件，对学生了解、掌握不同型号的数控加工设备带来了很大的方便。
3 数控模拟仿真软件使用中常见问题
3.1 模拟操作与实际操作差距较大
虽然模拟仿真软件能够提供可视化、精细的数控模拟操作，但是与实际操作还有很大的差距，甚至在现实中不可能操作的内容，模拟仿真软件却能够实现，这给学生造成了不必要的误区。
3.2 数控模拟仿真软件利用率不高，教师重视程度不够
虽然很多学校开设了数控模拟仿真操作课程，但是在实际模拟操作过程中，由于教师重视程度不够，学校管理不完善等原因导致模拟仿真软件利用率不高，甚至很多学生利用模拟操作的时间进行娱乐游戏。
3.3 数控模拟软件的可视化操作使得学生降低了对数控实际操作的重视程度，认为实际操作是很简单的事情，从而产生了骄傲自满的情绪，因此增加了实际操作的安全隐患，甚至会造成重大安全事故的发生。
3.4 模拟操作课时不足，教师资源短缺
在实际数控课程中，大部分学校对模拟操作仅安排少量的课时时间，影响了学生理解消化模拟仿真软件的操作，而且，能够掌握模拟仿真软件操作的教师资源严重不足，大部分教师只懂得课程理论教学，而不能熟练掌握模拟仿真软件操作要领，更不要说去指导学生进行模拟仿真软件操作。
4 提高数控仿真软件使用效果措施
4.1 合理分配模拟操作和实际操作时间，虽然数控模拟仿真软件具有很多的优点，但是，其不可能取代实际动手操作，应该安排学生更多的进行动手实际操作，并通过实际操作，了解模拟仿真软件与实际操作的不同。
4.2 合理分配任务，提高模拟操作效率
教师要根据学生特点及教学任务，合理分配模拟操作任务工作，做到充分、合理的利用模拟操作时间，并能够做到对学生随时指导、及时检查学生完成质量。
4.3 适当提高认知学习时间
通过安排学生进工厂实地参观、实习，增加学生对课程的重视程度。充分调动学生学习的积极性。
4.4 教师要努力提高自己的业务水平
只有教师水平提高了，才能将模拟仿真软件演示的透彻，才能充分发挥数控模拟软件的功能，才能帮助学生解决实际中遇到的各种问题。
4.5 实现网络化模拟仿真，通过网络，学生和教师之间能够实现实时互动，学生不懂的地方能够及时请教教师，教师也能够指出学生操作错误，并指导改正错误，网络化不仅解决了学校机房设备短缺的问题，而且能够提高学生学习的积极性和创造性。
4.6 构建多元化评价体系
由于教学评价的结果直接影响到学生学习的主动性和积极性，在对学生进行教学评价时要做到评价合理，而且要具有一定的弹性，给学生的答案不能过于固定和限制太死，例如对于学生在仿真操作中的操作探讨、加工路线，只要其合理可行及可以，没有必要制定太多的限定。在进行教学评价中，不仅要评价学生的操作结果，更要评价学生实际操作过程的操作技能，要充分调动学生的积极性，要表扬多于批评，对于操作表现良好的学生要给予充分的肯定和鼓励，并给予适当的奖励。在教学评价过程中，要转变评价的主客体关系，改变传统的完全由教师进行教学评价的模式，在对学生在课堂上的技能操作情况及结果进行评价时，不仅由教师评定，而且要让学生自我点评和请其他学生相互评价。对于一些设计内容如加工线路的制定、图样的理解、坐标点的计算，都可以采取学生进行教学评价的方式，使得学生在评定过程中发现问题，并能够真正理解正确结果，充分调动学习的积极性。
5 模拟仿真软件在教学方面的应用展望
5.1 弥补教学资源的不足
模拟仿真软件可以弥补教学资源的不足，通过脱离车间和教室模式，其对应用系统和电脑配置的低要求，使得仿真软件能够适应多媒体教室的使用。在条件不允许的学校，仿真实习给学生提供了实习空间和时间。在使用时，通过DNC与电脑相连，使得学生在仿真软件的编程直接传到机床进行加工及检验。
5.2 合理逼真的仿真过程激发学生兴趣
由于庞大的软件资源，其内部含有各种型号和品牌的数控机床，学生可以自行选择材料进行数控操作的学习。在逼真的仿真过程中，学生可以自行选择刀具，并且可以自行对特殊刀具进行改造。加工金属和机床工作时，完全真实的模拟了现实生活中的情况，学生会产生一种身临其境的感觉，激发学生学习的兴趣。切割参数或者工艺不合要求时，机床也会进行提示，请求改正。整个模拟过程安全快速，学生在整个过程中，可以完整的看到整个操作程序，并且轻松的完成作业。模拟软件的采用，让学生轻松完成数控模拟的同时，也获得实习经验和成就感。
5.3 逐步与现实结合并加入职业大赛
数控模拟仿真软件正逐步改进并且不断更新和完善，它的每一步变化都是与现实相联系，为了提高工作效率并与现实紧密结合，现在的仿真软件已经做的非常不错了。模拟软件是先将需要加工的工件利用软件高校的仿真出来，再测试其可行度。这一完整过程都是以计算机以载体，通过DNC、储存卡、数据线等相关设备，轻松的由仿真软件来操控数控车床。软件与车床连接之后，确保了可行性、安全性和先进性的实现。现在的职业大赛越来越关注仿真软件的先进性和实用性，并且促进了机械专业的人才不断凸显。
不过数控模拟软件也有其不足之处，电脑操作和实际操作还是存在一定区别的。学生在现实中操作时会出现加工质量和崩刀的问题，在软件操作中都无法感受到这些真实效果。在模拟软件的使用中，我们也不要忽略去现实工厂中实践。
6 结束语
对数控模拟仿真软件在数控教学中的应用进行了分析研究，介绍了数控模拟仿真软件的特点、作用，分析了模拟仿真软件在教学过程中常见的问题，在此基础上，给出了提高数控模拟仿真软件使用效率的有效措施。通过研究分析，我们可以看出，只要有充分合理利用好数控仿真软件，才能提高学生的编程能力、创新能力，才能增强学生数控机床实际操作能力，才能全面提高学生的素质及综合职业能力，才能激发学生独立思考、自主学习和勇于实践的能力。由于数控模拟仿真软件在数控教学和职业技能鉴定中还处在起步阶段，相关理论及注意事项还需要我们积极的去思考及科学合理的使用。论文的研究内容对合理使用数控模拟仿真软件具有一定的指导意义。
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