数控仿真范文

导语：如何才能写好一篇数控仿真，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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Abstract： This paper mainly discusses how to make good use of training time reasonably and effectively to let the students master the basic NC theory and practice knowledge. Combined with our school practice experience， the paper dicusses the role of NC simulation software and method of use NC simulation software in the NC practice.

关键词： 数控实训；工程实训；数控仿真软件；数控教学

Key words： NC practice；engineering practice；NC simulation software；NC teaching

中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）06-0032-02

0 引言

随着科学技术的发展和经济的市场化，高校人才培养的理念也发生了根本性的转变，着重强调素质教育。数控编程是一门对科学思维和实践操作能力要求很高的实训内容，如果仅仅通过单纯的理论教学和实践上机操作，容易使初学者感到抽象、难学，再加上学生知识结构、学习习惯等诸多不利因素[2]，无法有效地利用工程实训的有限时间，掌握数控机床的编程和操作技能。在统观传统数控教学的优缺点的基础上，我们发现，引入数控仿真软件可以避免传统教学的缺点，让学生在数控实训有效的时间内，在数控机床数量有限和指导教师人数有限的条件下，通过理论教学、实践操作和仿真软件交互使用的这一教学方法，可以提高教学效果，促进学生学习的兴趣和动力，保证了教学的安全，取得了良好的教学效果。

1 传统数控教学特点

在传统的数控实训中，因为数控机床的数量有限，指导教师的人数也有限，导致一般是10-15人左右围聚在一台数控机床旁边，听老师讲解数控机床具体操作方法，导致大多数学生因无法看到数控机床具体操作面板，而无法认真听讲或者听课效果很差。由于数控机床属于昂贵设备，学校购买数控机床的数量有限，教师人数有限，指导学生单独上数控机床操作的时间受限，并且数控机床的错误操作容易引起安全事故的发生，因此，使用传统的数控教学方法进行的数控实训效果很差，学生无法在有限时间内达到高校数控实训的目的和要求。

2 数控仿真软件在数控实训中的应用

2.1 数控仿真软件 数控仿真是应用计算机技术对数控加工操作过程进行模拟仿真的一门新技术。该技术面向实际生产过程的机床仿真操作，加工过程三维动态的逼真再现，能使每一个学生，对数控加工建立感性认识，可以反复动手进行数控加工操作，有效解决了因数控设备昂贵和有一定危险性，很难做到每位学生“一人一机”的问题，在培养全面熟练掌握数控加工技术的实用型技能人才方面发挥显著作用[3]。数控仿真软件是应用计算机的编程和建模，将加工过程用二维图形或者三维图形的动态形式演示出来的软件，使在传统数控教学中，需要数控实验室或者实习工厂才能完成的大部分教学演示功能在虚拟软件环境中就能实现，使数控教学模式变得更加灵活、方便。

2.2 数控仿真软件在数控实训中的作用 数控仿真软件在数控实训中的使用，改变了传统的教学方式，对数控实训的效果有重要的影响，主要表现在以下几个方面。

①数控仿真软件可以模拟真实数控机床加工，使数控实训教学变得生动形象，易于理解学习。数控仿真软件提供了多种数控仿真系统，可以全面仿真加工的整个过程，学生可以多方位了解数控机床结构，通过仿真软件的模拟加工，掌握实际数控机床的操作方法。②数控仿真软件提供了学习数控机床操作的安全平台，避免了数控机床操作时易于发生的安全隐患。在使用数控仿真软件进行加工时，所有的加工都是在虚拟环境中进行，不会因为学生的错误操作引起人身安全问题，也不会损坏机床。③数控仿真软件的使用可以节省教学设备的投资，减少材料的消耗。如果按照传统的方法来进行数控实训，学生在操作的过程中要消耗大量的材料，并且集中实训期间，连续40天，每天都有学生参加数控实训，数控机床的保养和维护无法满足需要，如果一台机器运转不良，将会导致整个数控实训受到严重阻碍。在数控实训中如果引入数控仿真软件，可以避免机器长期运转得不到维护的问题，也可以减少原材料的消耗。仿真软件一般都是绿色软件，不用安装，只要有一台普通的电脑，就可以安装使用。学生可以在机房练习，也可以在自己的电脑上练习，节约了学生学习的时间，提高了学习的效率。④仿真软件可以激发学生学习数控编程和数控机床操作的动力。学生在使用数控仿真软件中，可以通过直观形象的加工过程，增加学习数控机床和编程操作的动力，激发学生的自信心，挖掘学生的内在潜力。

2.3 数控实训中要把数控软件和传统教学相结合

2.3.1 传统数控实训方法 在以往的数控实训中，我们的数控实训开展方法是，教师在课堂上讲解数控编程的基本方法，要求学生学完数控编程之后提交一个手工编程的程序。学生在数控车间学习数控机床的原理和操作方法，这一项要求学生能够用给定的程序完成一个简单零件的加工操作。传统的数控教学方法在执行过程中，学生感觉学习枯燥、单调；在编写数控程序提交给教师中，增大了教师的工作量；在机床操作实训中，学生因为对刀失误或者忘记关舱门等失误，导致安全问题频出，教学的效果不是很理想。我校工程训练中心在数控实训中根据传统教学方法的不足，经过认真分析问题原因，参照兄弟院校成功的经验，多次修改我校数控实训的教学方法，并根据本校学生实训的特点，把传统的数控教学方法和仿真软件进行结合，使得学生在短期的数控实训中，快速掌握数控编程的基本原理和数控机床的基本操作，取得了良好的教学

效果。

2.3.2 仿真软件和传统教学有效结合的教学流程 针对学生实训时都是集中实训，数控实训的时间一般是2天。在这个前提下，学生开始学习数控机床的基础理论知识，内容主要包括学生实训所要用到的数控机床的编程方法。通过数控编程理论知识的学习，要求学生掌握自己将要使用的数控机床的数控编程方法。学生在学习期间有不明白的地方，可以找老师咨询，也可以自己查阅我们编写的《机械制造技术实践》中关于数控编程部分的内容。在学生掌握了基本的编程方法之后，学生开始在数控车间学习机床操作，实训教师会给学生讲解数控机床的面板和操作方法，主要讲解如何对刀，学生在教师的指导下，练习对刀。因为对刀是数控加工中非常重要的一部分内容，所以要求每个学生都在机床上练习如何对刀。

经过前面的学习，学生已经具备编写数控编程软件的能力和数控机床的基本操作能力，很多学生因为看到仿真软件可以快速加工出零件，对数控仿真软件操作产生了兴趣，已经开始想自己设计加工零件了。这时，教师对学生加以引导，让学生观看以往同学设计的零件图样，启发学生自主设计零件图样，激发学生的创造力。学生在模拟仿真加工后，可以提交自己仿真加工完成的作品给老师，教师可以对学生作品评分，并挑选部分设计加工得比较好的零件，组织学生在数控车间里使用数控机床进行实际加工。

2.3.3 教学效果 在把仿真软件和传统的数控教学相结合进行数控实训后，我校的数控实训避免了以往数控实训中出现的问题，数控仿真软件本身的优势极大地调动了学生学习数控编程的积极性，在每次实训中，学生都很积极主动地设计和加工，独立完成数控实训的要求。针对我校集中实训的特点和要求，教学效果明显提高。

3 总结

虽然仿真软件有很多优点，但是也有一些不足之处，比如，学生在选择工艺参数时都很随意；学生多次错误操作导致软件系统出现问题；学生的安全意识降低等等。我校数控实训把数控仿真软件和数控实训结合在一起，还处于尝试阶段，该教学方法改善了传统数控教学的弊病，提高了数控实训的教学效果。在实训中，我们要努力扬长避短，发挥数控仿真软件的优势，有效合理地把数控仿真软件和数控实训结合起来，提高数控实训的教学质量。

参考文献：

[1]王彦章.数控仿真软件在数控教学中的应用[J].科技创新导报，2011（15）.

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【关键字】UG；五轴数控加工；加工仿真

现阶段，使用的五轴数控仿真系统通常只有二维动画仿真，且整个仿真系统的几何功能有所限制，加工零件和机床模型必须借助其他CAD软件才能建模，整个模型的仿真精度不高。基于UG软件创建五轴数控机床仿真模型，能够准确读出数控代码，并为机床的各个部件实施三维仿真，同时对零件加工环节机床各部件之间的干涉进行检查，为合理修改刀具轨迹提供可靠依据，避免因文件格式转化导致仿真精度降低的情况。

创建三维仿真系统的步骤

（一）仿真系统工作流程

三维仿真环境是基于计算机虚拟系统中，以不消耗能源和资源真实加工系统的映射，虚拟环境的操作应于实际加工系统所具备的功能相互一致。五坐标数控机床建立的仿真系统具体流程如图1.五坐标联动机床进行加工的零件极为管饭干，可以综合考虑工件、道具等物品的外形、参数的变化，通过装配的形式把制作的CAD模型加入仿真系统内，从而提升仿真系统的灵活性。用户依照实际加工操作基于UG环境下创建刀具、工件等模型，进一步方便对这些模型的尺寸进行修改，在仿真系统的操作直视下，用户只要挑选最佳的部件和位置，

就能把工件、夹具等模型装配至仿真系统的模板文件内。

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图1 仿真系统程序具体流程图

初始化仿真环境

建立合理的仿真模型之后，应对UG环境展开初始化操作，随之进入运动分析模块。为了方便在仿真系统内合理控制机床的各个运动部件，在开展仿真操作前要对机床模型中的几何体实施遍历，随后获得相关几何体的指针。

解释NC代码语义

基于NC代码对整个机床加工环节进行仿真操作，必须准确解释机床NC代表的意义，把代码指令进行转化，从而得到机床不同轴的联动运动。机床NC代码是由大量繁乱的机床运动指令组成，每次读取的代码都必须进行语义解释，从而把NC代码内有用的控制命令和数据转换为机床各个轴的位移。

基于三维造型仿真加工过程

使用三维实体造型的办法，能在仿真环境内更改不同的视角并无需重新进行计算，准确表示刀具与工件之间的几何关系和位置。把NC代码予以转化成各个轴的位移，并对其运动情况实施仿真操作。在三维造型中把动画一帧帧的展示出来，并保存到UG后台数据库内。经过存储的仿真动画能够反复回放，可以根据各行的NC代码依次显示，实际显示时可以进行放大、缩小及变换视角等操作。基于三维造型对整个加工环节进行仿真操作，能够准确展现出空间内实体之间的位置关系，三维效果非常好。

干涉检查仿真过程

对仿真过程进行干涉和检查操作，主要是对加工操作中刀具、夹具、刀柄与工件之间进行干涉。因整个仿真过程采用三维实体造型的模式，因此干涉检查就是对机床模型运动时是否相交进行判断。采用模型的几何体指针，对加工环节内可能出现的干涉部件其位置关系展开检查计算。如果运动部件遭到干涉，创建干涉产生的实体，并通过UG系统获取干涉部位的深度、体积等相关信息，并输出形成干涉效果的NC代码，为合理修改刀具轨迹提供可靠依据。

五坐标机床仿真系统实现

文中以五坐标联动机床为研究对象，为该机床建立仿真模型，同时为三元叶轮的铣削加工环节实施仿真操作。整体式三元叶轮形状非常复杂，具有大量的约束条件，因此加工难度较大，这是五轴数控加工操作中独具代表性的零件。根据数控机床具体的传动尺寸，基于UG环境创建仿真模型，对机床各个轴的运动方向及副作性质进行设定，同时把建立的模型存储为模板文件。五坐标联动机床的运动轴是由2个转动轴，和三个移动轴组合而成。根据实际机床部件的具体尺寸，使用UG/Modeling模块为机床部件创建各自的实体模型，随后使用UG/Assemblies模块把不同部件进行装配操作，从而形成完整的实体模型。在UG/Motion运动分析模块挑选工作台等机床部件定义成连杆，移动副由机床的X、Y、Z轴定义，B、C轴表示转动副，根据设定的机床传动轴运动方向进行操作，同时设定运动副其驱动方式是Articulation。对仿真完成的机床模型进行保存，就能加载各类工件、刀具及夹具，如此采用同个机床对各类工件进行加工时，不需要反复创建仿真模型。通过UF_UI_FILENAME函数弹出的对话框，挑选应该装配的部件，同时输入待装部件的位置，采用UF_ASSEM_assembly函数对部件进行装配，并把部件实体指针设置为运动副。若装配部件有必须隐藏的地方，可通过UG中Blank命令对其进行隐藏操作。

【结束语】：总之，基于UG建立的数控加工仿真模型，可以对整个加工过程机床干涉情况进行检查，为合理修改刀位提供有效依据，提升整个数据加工的工作效率，具有优良的实用性。

【参考文献】

[1] 范蓉.整体叶轮曲面造型及数控加工仿真研究[J].中国机械，2013，（6）：102-103.

[2] 章芳芳.基于Vericut的车削中心仿真系统研究[J].科技视界，2013，（28）：180-180.

[3] 丁刚强.整体叶轮五轴数控加工技术的研究[J].制造技术与机床，2013，（4）：100-103.

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数控机床属于高科技产品，品种多、价格高，操作训练时若完全依赖数控机床进行实际操作训练，投入大、消耗多、成本高、危险性大、易出事故。因此，探索一种新的数控加工技术教学模式，达到投入少、见效快，培养的学生适应性强，受企业欢迎的教学模式势在必行。根据我们的实际情况，把斯沃数控仿真软件应用到教学中去，是解决这一问题的有效途径。

二、斯沃数控仿真软件的优点

1、能实现真实的加工场景

斯沃数控仿真系统完全模拟真实零件的加工过程，可以检验各种数控指令是否正确，能提供与真实机床完全相同的操作面板，其调试、编辑、修改和跟踪执行等功能也一应俱全；数控机床的模拟操作在显示屏显示的仿真面板上进行，而零件切削过程由机床模型通过三维动画演示；在机床工作方式下，教学系统将与实际机床连接，由硬件实现零件切削过程，这时除了操作者是用仿真面板操作外，其它则与实际机床的真实情况一样，即利用计算机和其它的专用硬件、软件去产生一种真实场景的仿真，操作者可以通过与仿真场景的交互来体验一种接近于真实的场景感觉。因此，采取这种方法能进一步提高操作者的实际操作技能。

2、经济、实用

在我校学生多、设备少的情况下，数控机床的操作训练若完全依赖数控机床进行实操训练，投入大，消耗多，成本高，学校无力承担过多的资金投入。在此实际情况下，把斯沃数控仿真软件应用到教学中去，可以使学生达到实物操作训练的目的，同样会起到真实设备的教学效果，并且实用；通过动态的仿真操作，使学生在教学过程中易教易学易懂，教学效果显著提高。

3、具有齐全的多种数控系统

斯沃数控仿真系统具有FANUC、SIEMENS、华中等众多数控系统功能，学生通过上机操作该软件，能在很短时间内掌握数控车、数控铣及加工中心的操作，同时可手动或CAD/ CAM编程和加工，教师通过网络教学，监看窗口滚动控制，可随时获得学生信息。

4、操作真实安全

由于斯沃数控仿真系统采用了与数控机床操作系统相同的面板和按键功能，即使出现人为的编程或操作失误也不会危及机床和人身安全，反而使学生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。

三、斯沃数控仿真软件在教学中的应用

结合以往的教学经验以及现在学生的实际情况，如何充分利用斯沃数控仿真软件的优点，使其充分发挥它的优势，让学生在短时间内学到更多的知识，采取了如下的措施：

1.灵活应用教学方法，提高学生的学习兴趣。

采用传统的教学方法已经很难使学生接受，必须利用有效的教学方法、教学手段来提高学生的学习兴趣。

2.恰当运用该仿真软件，充分发挥教师的引导作用。

我们应十分重视数控加工仿真系统在教学中的应用方法，摆正数控加工仿真系统在教学中的位置，既不能完全依赖数控加工仿真系统，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，应该科学地充分发挥数控加工仿真系统在教学中的作用。

3.科学安排教学内容，循序渐进地掌握数控编程与操作技巧。

在教学过程中应以常用的一种数控系统为主，适当的扩大学生的知识面，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。

四、斯沃数控仿真系统的负面效应及应对方法

斯沃数控仿真软件是一种模拟教学应用软件，它不能也不可能全盘代替教学，尤其是技能训练。它无法代替学生在真实切削加工中的实际感受，尤其是切削用量的选择，无法进行控制，只能对切削深度过大时加以限制。因此，学生在应用数控加工仿真系统进行编程与操作训练时，往往容易忽视切削用量的选择，数控刀具的选用，零件的装夹方法，而这些一旦应用在实际中，便可能出现打刀或影响实际零件的加工质量，降低生产效率等问题，应引起我们的足够重视。为此要求学生在数控仿真中一定要根据在普通机床加工中的各种方法及切削用量的选择技巧，来弥补利用斯沃数控仿真软件进行教学的缺陷。

五、结语

总之，在教学中我们充分利用斯沃数控仿真软件的优势，考察它在应用中产生的问题，主动采取应对措施，正确发挥其在教学中的作用，收到了不错的效果。

参考文献：

[1]斯沃数控仿真系统说明书.

[2]余斌.基于OpenGL的数控加工仿真系统的研究与开发:[硕士学位位论文].成都:四川大学，2002

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一、合理安排课程教学进度，做好课程衔接

在利用数控仿真软件进行数控加工与编程课程教学之前，先安排工厂金工实习，使学生对各种加工方法有较深的感性认识。另外，数控机床课程和数控加工工艺课程也要安排在数控仿真软件学习训练前面，这样学生在熟悉各种机床的操作方法、加工方法以及切削用量选择方法之后，就更容易学习和理解数控仿真的各个步骤和环节，更容易和实际的加工过程结合起来。

二、将数控加工仿真软件融入课堂教学中，以提高教学效果

数控加工与编程是一门理论性和实践性都很强的课程。由于职业院校的大部分学生基础较差，对理论学习不太感兴趣，传统的教学方法已很难使学生接受。特别对于刚接触数控知识的学生来说，数控课上的内容抽象且难以理解，若把数控加工仿真系统融入课堂教学中，边演示边教学，将数控设备面板上按键、图标、机床坐标、对刀过程等生动地展现出来，一方面使枯燥的理论教学变得直观生动，增强学生的学习兴趣；另一方面，可以及时发现训练中存在的问题，及时解决。

（一）在工艺分析授课中融入仿真软件，使学生真正合理地编制工艺卡和选用刀具

在数控编程课中，对零件工艺分析是编程的基础，也是影响零件的生产率和合格率的重要环节。但是在传统的工艺分析教学中都是对着零件图直接讲解，提到有些刀具或设备时，学生好像无法想象，因此直接影响到教学效果，但是如果在讲解过程中，打开数控仿真软件，直接对着仿真机床讲解，会使内容更加直观，更易使学生接受。例如：在选择车刀时，讲到45°偏刀和90°偏刀的应用区别时，单纯用语言很难表达清楚，但若在仿真软件上将这两把刀都调出来分别切一下零件，它们的区别就不言而喻了。在学生制定完工艺后，为了比较学生编制工艺的合理性，可在仿真机床上进行试验，工艺过程制定的合理与否学生自然就会明白。

（二）在讲解编程指令时融入编程软件，以加深学生对指令的认识

1.将所讲指令利用仿真软件进行仿真加工，使学生全面把握指令的用法和技巧。

在模拟仿真中，可设计出实际工作中可能发生的变化，包括事故、故障和生产中极少出现的突然情况，让学生全面把握加工方法和技巧。如在讲解直线插补指令G01和快速插补指令GOO的应用与区别时，可在程序中的第一个G01后面加F与不加F分别运行，学生就可以在仿真时看到切削进给与快速插补对工件造成的影响。从而加深认识，达到课堂教学中无法达到的效果。

2.将所讲指令利用仿真软件进行仿真加工，加深对指令内涵的认识。

在讲解到外圆、内孔粗车复合循环指令G71时，如果只从理论上去理解其刀具路线，学生很难想象其执行过程。而利用数控仿真软件用G71编制一个小程序进行仿真演示，学生就从视觉上了解了指令在实际加工中的走刀路径，进一步加深了对指令的内涵的认识。

3.将相似指令利用仿真软件进行演示，使学生正确把握每个指令的不同用法。

在讲解部分同组相似指令如G71、G72、G73时，由于其编程方法和走刀路线均非常相似，学生容易混淆，若用各指令编一个相关程序（注意提醒学生在编制精加工程序时的顺序安排）利用仿真软件进行模拟加工，让学生仔细观察各指令运行的走刀路线，学生就很容易明白这三个指令的区别，从而在编程时能正确地使用各指令。

（三）利用多种系统进行比较，拓宽学生的知识面，为学生就业打下良好的基础

在数控教学中，根据教学需要和“以就业为导向”的思想，可将数控编程教学内容安排为两部分，第一部分主要讲解与学校训练最常用的数控机床的编程方法、操作及应用，作为教学重点，必须使学生熟练掌握、灵活应用，为学生上机床操作奠定良好基础。第二部分为提高和拓展，利用仿真软件集合了各种数控系统界面与操作的优点，主要讲解除主训机床以外的机床编程与操作方法，扩大学生知识面，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，从而提高其就业竞争力。

（四）利用仿真软件进行模拟加工，可以将操作过程清晰地展现给每位学生

比如对刀过程，在数控车间讲解时，由于空间的局限性，学生不易看清楚，可用数控仿真软件边讲边演示边练习，学生不仅掌握了对刀方法，而且更容易理解对刀的含义。

三、科学组织数控实训，结合仿真教学

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关键词： 真实感图形 消隐算法 显示机制 局部

1.前言

实时动态仿真需要很快的显示速度。消隐计算所耗费的时间，在显示真实感图形过程中占有相当大的比重。消隐问题又是计算机图形学中一个十分重要的内容，至今仍然在不断研究和完善之中。提出的消隐算法很多，如画家算法，Z缓存算法，扫描线算法，等等[1]，但是这些消隐算法往往非常复杂。为特殊的应用，人们也常常开发一些具有针对性的专用消隐算法[2]，[3]。我们研究了数控仿真的图形显示的特性，发现通用的消隐算法用起来，效率相对较低，难以达到实时动态真实感图形显示的要求。本文根据数控仿真的消隐和图形显示的特点，充分利用图形显示中的缓存技术[4]，提出一种用于数控仿真的快速消隐算法。

2.通用的消隐算法

生成真实感图形，消隐是必须解决的问题之一。因此消隐是计算机图形学的重要研究内容之一。至今提出了非常多的消隐算法如：深度缓存算法又称Z缓存算法、扫描线算法、多边形区域排序算法、画家算法，等等。这些算法各有优缺点，因OpenGL采用的是深度缓存算法，所有这里着重介绍深度缓存算法。如图1，在屏幕坐标系中，Z轴的方向为观察方向。屏幕上任意一像素点（i，j）作平行于Z轴的射线R，与物体表面上的多边形相交于pl点和p2点。pl和p2为多边形屏幕上对应像素（i，j）的点，pl和p2的Z值称为该点的深度值。

图1 深度缓存消隐

深度缓存法比较pl和p2的Z值，将最小的Z值存入深度缓存，最小的Z值所对应的多边形颜色存入显示器的颜色缓存。其算法步骤如下：

初时化深度缓存ZB和颜色缓存FB，使ZB（i，j）=机器最大值，FB（i，j）=背景颜色，FOR j=1，n，FOR k=1，m，令Zi j=机器最大值，判断点（i，j）是否在多边形P在XOY面上的投影多边形内；若是，则计算多边形P在点（i，j）处的深度数值Zij；比较Zij与ZB（i，j）的大小，若Zij

深度缓存法是图像空间的消隐算法，计算简单，便于硬件实现，速度快。虽然存在占用大量存储单元的缺点，但是，随着计算机硬件技术的不断提高，一些配置较高的计算机中除了帧缓存外，还带有用于消隐的深度缓存，因而占用大量存储单元的缺点基本得到解决，所以深度缓存算法作为OpenGL图形系统采用的消隐算法，得到了广泛的应用。

3.OpenGL的模板缓存和深度缓存

屏幕是由象素的矩形阵列所组成，每个象素在图像中显示一个小方格的颜色。全部象素的存储器称为缓存（buffer）。存储每个象素的显示颜色的缓存称为颜色缓存。空间几何元素通过一系列的变换在屏幕上显示出来，屏幕上一个象素对应空间几何元素上被显示的点。存储象素对应空间几何元素上被显示的点的深度信息的缓存称为深度缓存。为了更好地控制空间几何元素的显示，又增加了模板缓存。

深度缓存存储每个象素的深度值。这个深度值是利用眼睛（观测点）的距离来度量的，所以有较大深度缓存数值的空间点被较小深度缓存数值的点所覆盖。在显示每一个象素前比较该象素和深度缓存中原先象素的深度值，如果当前象素的深度值小于原象素的深度缓存数值，那么显示当前象素，并且用当前象素的深度缓存数值代替原先象素的深度缓存数值。这样深度缓存数值大的象素不被显示。

模板缓存是将绘图局限于屏幕的某些部分。如同我们用卡纸模板来简化和加快喷涂标语或图案一样。例如，要绘制一个由内向外从行进中汽车窗口所看见的变动的场景，因为汽车内部没有变化，可以利用模板缓存使得显示的改变仅仅发生在窗口范围内。这样可以大大加快显示的速度。方法是激活模板缓存，并设置全屏幕模板缓存内容为0。一次绘制汽车内部图像并且改变所绘制范围内模板缓存为1，以后每次仅仅显示汽车外部变化的场景，并且绘图时检查模板缓存内容，只有在模板缓存内容小于1的范围才发生绘图。

4.快速局部消隐算法

数控铣削的加工代码少的有数百上千行，多的则上万行甚至数十万行代码，铣削加工的零件形状也多种多样，有些形状相当复杂。用普通的消隐算法很难达到仿真显示所需要的运行速度。数控加工过程仿真显示是动态显示刀具运动和毛坯的材料去除，每一次切削，显示图像仅仅是刀具切削的局部发生了变化，所以特别适合用局部刷新的方式进行真实感图形的显示。本文提出的利用OpenGL显示缓存、深度缓存和模板缓存机制的消隐算法是一种适应局部刷新显示要求的快速消隐算法。

具体算法描述如下：1.用模板为0画毛坯。2.启动深度缓存检验，画刀具运动包络体。设置颜色缓存的内容为不能修改，所画刀具运动包络体不显示，但是模板缓存中相应内容变为1。3.关闭深度缓存检验，启用模板缓存检验，设置模板1的范围内可以显示图形。4.按有远到近的顺序，显示刀具轨迹中每一个小长方体的可见部分。5.将全部模板缓存内容设置为0。6.如果还有刀具轨迹显示需要，返回2，如果没有刀具轨迹需要显示，程序结束。

这个消隐算法的主要思路是：在第2步时激活深度缓存，利用Z缓存消隐算法消除刀具切削刀痕被其他结构遮挡时的情况。同时避免将刀具切入毛坯部分的模板缓存改为1，从而出现图2的错误消隐结果。利用第3步关闭深度缓存检验，启用模板缓存检验。第4步在模板缓存容许的范围内，按有远到近的顺序显示小立方体来显示凹陷的刀具切削刀痕。

如图3所示，执行第2步画刀具包络体，模板缓存改变成1的范围。因为颜色缓存的内容不能更改，所以屏幕上并不显示如图6所示的深色的刀具的包络体，为了便于说明模板缓存内容改变的范围，我们在图3上画出了深色刀具的包络体，用于表示模板缓存改变的范围。因为是激活了深度缓存，所以离视点远的刀具切入毛坯的部分，其包络体范围的模板缓存不改变。这样凹陷的刀具切削刀痕中靠近视点的边缘遮挡的部分不显示，因此这部分的模板缓存内容保持为0。如图4为所显示的刀具切削轨迹。图5是在前景物体遮挡时画刀具包络体的情况，因为是激活深度缓存，所以包络体有一部分消隐，相应的模板缓存内容不改变，保持为0。因此，图5所显示的刀具切削轨迹相对应的部分不显示。用这种方法，避免了一般消隐算法中的大量的求交计算，提高了显示速度。

图2 错误的消隐结果

图3 深色部分模板内容为1

图4 刀具轨迹痕迹

图5 有遮挡时的模板内容

5.结语

消隐算法是计算机图形学的重要研究内容之一，至今已提出了很多算法，并且仍然是计算机图形学的研究热点之一。本文提出的专用于数控加工仿真的局部快速消隐算法，不仅速度快、稳定，为在微机上实时显示真实感图形提供了前提条件，而且克服了等轴测投影的消隐算法不能在任意显示工件加工过程的缺陷，具有一定的先进性。

参考文献：

[1]孙家广，杨长贵.计算机图形学.北京：清华大学出版社，1995，5.

[2]詹梅，刘郁丽，扬合.适用于三维有限元网格的逐步消隐法.西北工业大学学报，1998，10：641—664.

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关键词：数控仿真软件；岗位技能；教学效率

数控仿真软件，是通过计算机技术，利用二维或三维的动态表现形式，模拟真实加工过程的一种软件，具有减少成本与风险、节约资源、安全性高等优势。将数控仿真软件应用于数控机床教学中，能够对数控加工程序进行可靠性验证，提高教学效率。

一、数控仿真软件在数控机床教学中的应用意义

1.以数控仿真软件弥补设备缺陷，增强教学效果

数字机床教学中，因学校无法提供相关的教学设备，令教学效率始终无法提高。如果学生在学习过程中无法对理论内容进行实践操作，那么在数控理论知识的掌握上也将困难重重。但是相关教学设备的高昂价格，令很多学校望而却步，无法提供给学生实践操作的条件，阻碍了学生实践、操作能力的提高。

教学设备价格高昂、教学经费有限等现状，制约了教学效果的提高。不少学校在数控专业教学中无法为学生安排相关的实践操作课程，而数控仿真软件的出现，则为此提供了解决方法。学校通过数控仿真软件建立实践操作平台，可以为学生提供实践条件。教师也可以因此弥补传统教学活动中学生操作能力薄弱的缺陷。

通过数控仿真软件，教师在教学活动中既减少了教学资源的损耗，又让学生学习到了机床运行的真实过程。所以，数控仿真软件在教学中的应用能够增强教学效果，既将理论与实践结合在了一起，又提高了学生的实践能力。

2.数控仿真软件有助于激发学生的积极性

教师教学活动的效果，与学生学习的积极性有着密切关系。数控机床较为乏味的理论知识与学生薄弱的文化基础，常常导致学生积极性降低。如果在教学活动中教师无法激发学生的兴趣与积极性，学生就会在长期的学习中渐渐失去兴趣与信心，学习效果也将随之降低。

因此，教师需寻求激发学生兴趣与积极性的方法。如，在教学中，教师利用数控仿真软件，可以使学生在学习中能够对机床运行有直观的认识，利用实践理解枯燥的理论。这样不但可以提高学生的实践能力，还能够调动学生的积极性、求知欲。同时，在实践操作中，学生还能根据自身所学，主动发现问题、解决问题，培养主动思考的习惯。

3.数控仿真软件有助于学生岗位技能的提高

教师在利用数控仿真软件进行教学活动时，可以在仿真模拟中设计出一些实际操作中可能发生的设备瑕疵、故障等，令学生深刻地掌握设备加工方法与技巧。例如，讲授“直线插补指令G01和快速插补指令G00的应用”这部分内容中的“在运行的G01后是否需加F”时，教师可以利用数控仿真软件，模拟出加F和不加F两种情况下对工件的影响效果，形象地进行问题判定，加强学生对理论的理解。

二、数控仿真软件在数控教学中的应用方法

1.以多元化的教学方法带动学生的学习积极性

目前，大部分职业技术学校的教学中，学生普遍存在着学习主动性低、文化基础薄弱等情况。对此，教师需运用多元化的教学方法进行教学活动，带动学生的学习积极性。

（1）教师应有较高的数控专业素养与教学能力，因为这能够使教师对数控专业学生的兴趣进行全面了解，并据此完善教学过程。

（2）教师应具备较强的操作能力。在教学活动中，教师需要通过操作示范进行教学，若教师个人实践操作能力不强，那接受教学的学生实践能力也会随之降低。

（3）教师应密切注意学生的实践操作过程，及时纠正学生在实践中的不足之处。教师还应亲自动手，在学生遇到困惑时，通过操作帮助学生掌握知识。

2.数控仿真软件与理论结合，提高教学效率

在教学活动中，教师若过分依靠数控仿真软件，会给学生的真实操作习惯带来不利影响；若过分重视理论教学，学生则会因理论的枯燥而渐渐失去学习兴趣。所以，教师在教学中应将数控仿真软件与理论结合，兼顾学生对实践与理论的掌握，提高教学效率。在教学开始前，教师需确定教学目标、课程难点等；在教学课程完成后，教师需利用数控仿真软件演示操作流程，引导学生自主动手实践，并指导、完善学生操作方法，辅助学生掌握数控专业技能。

3.合理安排教学内容，为学生日后操作奠定基础

学校会根据企业需求进行教学编排，通常把数控机床教学作为必修课程。数控机床教学的目的是让学生通过系统学习，掌握数控机床操作方法，为学生在毕业之后的工作开展打下基础。

同时，教师应利用数控仿真软件，引导学生进行操作训练，既丰富了学生的知识面，又让学生熟练了机床操作，使学生在日后的工作中能够快速适应工作、开展工作。

综上所述，数控仿真软件在数控机床教学中的应用，对于数控教学具有积极意义。数控仿真软件的应用，不但能够提高学生的实践操作能力，还可以促进学生对理论知识的掌握。但同时，数控仿真软件是模拟操作，其与真实的机床加工依然存在着一些差距。因此，在数控机床教学过程中，教师需对数控仿真软件灵活运用，以实现积极的教学效果。

参考文献：

[1]江念.浅谈数控模拟仿真软件在数控教学中的应用[J]. 才智，2013（20）.

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数控加工虚拟仿真是通过计算机虚拟仿真模型将数控机床的各组成结构、运行方式、逻辑关系等用三维动画的方式展现出来。数控加工虚拟仿真软件能够对工件加工的全过程进行模拟，并可以从多角度观看加工时刀具的切削路径和工件加工效果。对初学数控机床的学生来说，使用数控加工虚拟仿真软件学习数控加工的操作步骤可以将机床的运作和工件的加工过程立体地呈现出来。数控加工虚拟仿真可以对预加工工件进行多次反复模拟加工，并通过多次的模拟加工不断改进工件的加工方法、提高工件的加工效果，为真实环境下加工工艺分析及程序编写提供参照，保证了工艺分析的可行性、程序运行可靠性，避免因工艺不合理或程序出错造成的刀具碰撞或引起其他突发状况。

2数控加工虚拟仿真在实训中的应用

基于虚拟仿真技术的数控加工实训教学方法改变了以往仅在数控机床前对学生进行教学的单一形式，通过加入虚拟仿真技术可以让学生通过仿真软件和三维模型深化对数控机床的学习，并让学生从多角度、全方位对数控机床的构造及各组成结构进行认识和学习。此外，在工件加工前学生可以对数控机床的整个操作和加工过程进行仿真和模拟。在学生对数控机床知识有一定了解后，向学生演示对刀及简单的操作加工。学生对数控机床及数控加工过程有一定认识之后，学生就可通过数控虚拟仿真软件学习和练习数控机床的开关机、换刀、对刀、工件旋转、简单的工件加工等操作过程，同时可以学习操作面板上各个功能键和输入键的用法和作用，在学习过程中。如若学生操作错误或是虚拟机床停止运行，学生可以随时返回操作或是重启软件，减少了实际中因误操作引起的设备损坏和人员伤亡。在学生熟练数控加工的操作流程后，让学生学习数控机床的加工原理及数控编程方法。数控编程的学习之所以放在学生熟悉数控机床之后，是因为这样学生更容易学习数控编程的逻辑思维、程序代码意义及各段编程的作用。在学习编程的过程中将工件加工的工艺分析和路径分析贯穿其中，让学生通过实例形象地学习数控编程。为了检验编程是否正确、合理，学生可以将所编程序输入数控虚拟仿真软件，通过仿真软件对工件加工时的走刀路径和加工后的效果进行模拟分析，从而检验编写的程序是否准确、合理。最后，在学生对数控机床的操作过程、程序的编写方法、工件加工的工艺分析等知识充分学习后，指导学生独立上机操作，将前期所学的知识点在真实数控机床环境下进行演练。通过这种数控机床与数控虚拟仿真软件的交互学习，增强学生对数控加工流程的认识，调动学生学习数控加工的积极性，让学生有充足的时间和机会，通过多种途径深入学习数控加工技术。

3数控加工虚拟仿真在实训中应用的优势

3.1增强了学生数控加工实训效果，提高了学生动手操作能力数控加工虚拟仿真运用到实训教学中可以实现对数控机床的各个部件及辅助工具进行立体演示，摆脱了传统教学中通过平面图或是观察数控设备外观进行想象。同时，数控加工虚拟仿真软件可以模拟出现实环境中数控操作和工件加工过程，能够对输入的数控程序进行识别和检验，其操作面板、运行系统等都可以按实际需求进行修改，学生像在真实环境下进行各项功能操作，给初学者提供大量的练习操作时间，为后续的上机实训奠定了扎实的基础，有效提高学生的数控加工操作能力。3.2提高了数控机床的有效利用率，降低了实训耗材的浪费各高校在开设数控加工课程时，由于数控设备数量及数控教学老师人员数量有限，数控加工教学模式一般是数十位学生集中在一台数控设备周围学习。由于开设数控加工的课时是固定的，所以在学习数控操作过程中，每个学生的实际上机操作时间较少、操作能力难以得到快速提高。将数控加工虚拟仿真运用到实训教学中可以让学生在数控加工虚拟仿真实验室内学习基本的数控机床操作知识，反复锻炼学生的数控操作能力，在学生具备数控操作能力后再分批次、分阶段进行真实环境下的上机操作，最大程度实现数控机床的利用效率，同时减少学生在初学过程中对加工耗材不合理使用，降低了实训过程中耗材浪费。3.3增强了学生实训安全性、降低了数控机床故障发生率数控加工虚拟仿真运用到实训教学中，合理地将学生的初学操作过程放到虚拟环境下，减少学生在实际初学过程中因误操作造成的人员伤害及机床损坏，在提高学生学习效率的同时增强了学生实训的安全性。同时，由于数控程序调试过程是在虚拟环境下先行完成，所以在后期上机过程中缩短了程序调试时间，降低了数控设备的消耗，在加工一些复杂零件时，有效降低了程序出错的可能性，减少刀具损害及工件破坏的几率，从而降低数控机床发生故障的概率。3.4拓宽了学生专业知识面、提高了学生创新能力虚拟制造和智能加工已经成为制造业发展的目标和方向，虚拟仿真技术在数控加工实训教学中的应用可以让学生认识到智能加工在行业应用中的前景，促进学生对未来就业方向的正确把握。同时，数控虚拟仿真软件给学生提供了一个生动、逼真的数控操作学习环境，让学生成为虚拟环境的参与者，变被动的传授为主动的交互学习，无形中培养了学生在智能加工行业的创新意识，提高了学生的创新能力。

4结语

将数控加工虚拟仿真运用到实训中是对实训教学方法的探索与改进，它通过合理地安排数控加工教学内容和授课方式来提高学生对数控加工的学习效果，为学生提供了足够的学习时间和操作空间，从而有效提升了学生的创新思维和创新意识，为学生的动手能力和创新能力培养营造了良好的学习氛围。这种探索与改进对数控加工实训教学效果和质量提升有很大的促进作用，对“新工科”背景下培养高技术综合性人才具有重要意义。

【参考文献】

[1]王吉林.数控机床虚拟仿真软件的设计与实现[J].煤炭技术,2010,29(05):28-30.

[2]陈为国.虚拟仿真技术在数控加工编程教学中应用研究[J].制造业自动化,2009,31(06):106-109.

[3]刘振东,李晓东,马建民,曲本全.虚拟仿真技术在工程训练中的应用[J].实验室研究与探索,2017,36(03):160-163.

[4]江灏源.浅谈虚拟仿真技术在数控加工教学中的应用[J].山东工业技术,2016,(19):267.

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论文摘要：根据职业院校在数控专业人才培养中遇到的问题提出了数控仿真软件引入数控教学的重要性，进一步分析了仿真软件在数控教学中的优缺点，并提出相应的弥补措施。 

 

1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、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。 

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。这些问题就需要我们在教学的过程中反复强调，避免误导学生。同时要合理安排仿真软件与实际操作的时间和顺序。 

综上所述，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 

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一、数控仿真软件简介

数控仿真软件教学，实际上就是利用计算机及其网络技术，进行数控技术培训的一种教学方式。目前，主要是指数控机床仿真软件，如上海宇龙、北京VNUC、南京宇航（斯沃）、韩国金银花、美国vericut等。仿真软件对数控机床操作全过程和加工运行全环境进行仿真，从而进行数控编程的教学，并完成整个加工操作过程的教学，使原来需要在数控设备上才能完成的大部分教学功能可以在这个虚拟制造环境中实现。软件可以实现对数控铣加工中心和数控车加工全过程的仿真，包括毛坯定义与夹具、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、加工仿真以及各种错误加检测功能。

二、数控仿真教学的需要

当代机械制造专业的学生迫切希望掌握现代加工技术，而CAD／CAM与模拟仿真技术是相辅相成、缺一不可的。从多年数控大赛的经验来看，整个大赛分理论考试、数控仿真、实践操作加工三块构成，数控仿真技能已是一个考生必备的能力构成部分。另外，有一些省份在进行数控加工技能鉴定考核中，把原来的理论考试改为应用CDM电脑考试平台进行。在这个考试平台中，就是通过仿真加工来考核学员技术。因此，学校为了适应形势发展，必须大力使用仿真教学。

三、数控仿真教学的主要作用

1．降低成本，规避风险

使用仿真软件，大大减少了工件材料和能源的消耗，可以降低教学成本。没有经验的学生直接动手操作机床，风险大，不仅容易造成设备损坏，而且对学生人身安全也存在风险。同时，学生因为操作存在的风险，有可能畏手畏脚，不利于学生对机床的功能做深入了解。

2．三维测量功能

模拟加工，不仅具有对学员编制的数控程序进行自动检测、具体指出错误原因的功能，还具有在真实设备上无法实现的三维测量功能。数控仿真最大的优点，就是能够使加工工件呈现三维立体空间的加工过程，并在加工过程中实现自动检测，以判断被加工工件加工的正确性，利于随时进行修改与调整，有效检验程序，大幅度降低避免了机床实际加工中出现的因错误程序而发生的撞刀等安全事故。

3．改变教学模式

仿真软件教学的引入，还改变了传统教学模式，实现了教学的直观性和现代化。在理论课堂上，改变原有的授课内容和方法，将传统的机加工工专业的教学内容加以整合，辅以一系列计算机辅助的多媒体教学手段，可以使学生更生动、直观地学习到相关的知识，提高学生的积极性，激发学生的求知欲，教学效果明显提高。

4．互动教学功能

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，也可以在自己屏幕上看到每个学生的操作情况，及时了解教学情况，掌控教学进程，有效提高了课堂教学的互动性。

5．软件考试功能

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，可以察看学生考试的操作全过程。

四、仿真软件的网络系统组成

一套完整的仿真系统，包含以下几个功能：授课功能、练习功能、考试功能、DNC功能。

1．授课功能

教师讲授数控基本原理、CAD/CAM软件的使用、数控机床的操作等，学生能够观测教师的演示及讲解。目前较为普遍的是采用投影仪或视频展台等多媒体设备实现这一功能；也可以借助专门的软件来实现。

2．练习功能

对数控机床操作全过程和加工运行全环境进行仿真，从而进行数控编程的教学，并完成整个加工操作过程的教学，使原来需要在数控设备上才能完成的大部分教学，在这个虚拟制造环境中实现。

3．考试功能

考试结束，教师可以查询、回放考生的操作过程，导出程序或项目文件。如果系统设置中选择了自动评分，教师还可以在考试前设置评分标准和标准工件的尺寸，在交卷的同时完成自动阅卷。

4．DNC功能

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摘要：本文旨在通过数控仿真软件教学与传统的实操教学方式的对比，以及使用数控仿真软件的心得，探讨中职学校数控专业实施数控仿真软件教学的重要性，为中职学校数控专业科学规划实验实训室提供借鉴。

关键词 ：教学方式 仿真软件 开出率

随着社会的发展，以前的机械专业逐渐分离出很多细微的专业方向，像数控专业就是其中的一类。现阶段各中职学校普遍开设了数控专业，但在这一专业领域里怎样规划合理且又适用的实训室成了众多学校头痛的大事。笔者认为可以通过配备数控仿真实验室与数控加工车间相结合的一体化实训室，来达到数控专业实训课教学的需要。

一、传统的实操教学方式

自从数控专业开设以来，都是采用理论加实践的教学方式。首先由老师在课堂里讲授理论知识，教给同学们编程知识，使他们掌握编程的方法和技巧，然后再到实训车间里进行数控加工。通过这种教学方式，学生们基本上能够掌握学校存在的数控系统的操作方法。这种方法的缺点就是，理论课程与实操课程相隔一段时间，使之在上完理论课之后，经过一定的时间，可能出现对所学知识有个遗忘的过程，导致对所学知识出现不熟悉的现象，又需要复习以前所学的知识，才能顺利地完成实操课程的教学任务，这给我们的教学带来很大的麻烦。

二、数控仿真软件教学方式

在数控专业，如采用数控仿真软件教学方式，只需要配备一个仿真课室（大约能满足一个班的教学需要，当然可以放在数控车间的旁边），根据学生人数配备一定数量的电脑，通过局域网连接起来，然后再装上仿真软件，就可以完成理论与实操教学。这样，我们在教学计划的编写中，可以将编程、仿真教学及数控加工实习安排在同一时段，完成编程的教学之后立即在电脑上完成实操教学。当学生们在仿真软件上能够熟练地操作时，教师根据教学计划的要求，再适当地安排一定时间进行强化训练。这不仅可以使学生们掌握必要的编程知识，同样通过理论联系实际，还可以完成实操的教学。

三、配备数控仿真软件实验室的重要性

1.减少设备投入，合理利用设备

大家都知道，数控专业如想学生们在毕业时能够熟练地操作数控机床，必须通过理论联系实际，既要掌握编程的方法及技巧，又能熟练地操作数控机床，适当地懂得一些数控机床维修的知识，才能算一个合格的毕业生。可要真正地掌握数控机床的操作，针对不同的数控系统，掌握他们的性能，并不是一件容易的事情。

因为随着机床行业的发展，新的数控系统的不断开发，导致现阶段市面上流行并存在很多不同类型的数控系统，像FANUC、PA、SIEMENS、华中数控、广州数控、大森数控、MITSUBISH等，且他们的控制面板及操作方法完全不一样（主要是对刀方法不一样）。学校很难做出如此大的投入，配备各种系统的数控机床（因为数控机床的价格是昂贵的）。如果选择数控仿真软件教学的话，只要选择合适的数控仿真软件（而且很多数控仿真软件已经做得很成熟，且能完成很多种类数控系统的教学），就可以完成多种系统的教学需要。

现阶段市面上比较常用的上海宇龙数控仿真软件系统，在上面就可以完成FANUC、PA、SIEMENS、华中数控、广州数控、大森数控、MITSUBISH等系统的数控车、铣、加工中心的实操教学（见下页图）。然后根据学校的实际情况，在数控车间合理配备数控机床，这样就可以为学校节约很多设备投入费用。

2.学生知识面拓宽且安全

前面所论述的，如果采用传统的教学，依靠老师在黑板上给同学们讲授编程知识，再到数控车间进行实操教学，针对各个学校对数控专业设备的投入情况不同，学生也只能掌握学校里仅有设备的操作方法，很难去操作其他的数控设备，这对学生的就业带来了很大的影响。如我们采用数控仿真软件教学，可以在上面完成很多不同类型的系统的数控车、铣、加工中心的教学，使学生能够在相同的时间里掌握更多的知识，掌握多种数控系统的操作方法，为他们的就业带来便利的条件。

因为数控操作是一门实践性很强的科目，安全系数较低。一台机床最多容纳3～4人操作，这使得数控车间能提供的工位相对较少。如在数控仿真软件上教学，可以让学生们对自己所编程序进行验证，发现错误及时编辑修改。不会出现像在数控机床上实习，如程序错误，就有可能出现撞刀甚至更为严重的事故。在师资紧缺的情况下，学生直接操作数控机床，很难保证学生的安全，但在数控仿真软件上可以得到很好的控制，且相对提供较多的工位。

3.理论与实践可以联系更紧密

如果学生自己所编写的程序能在数控机床上运行，并加工出符合要求的零件，对于学生本人来讲是一件令人兴奋的事情。但由于实习的数控设备数量有限，学生不可能一上完理论课，马上就操作数控机床。为解决这一矛盾，应让学生在电脑上利用仿真模拟软件对自己所编程序进行仿真模拟，显示整个切削加工过程，以及当前坐标位置、切削速度、快进、快退速度，当前所用刀具等。如果学生所编写的程序有错误，电脑就会显示出错号，程序暂停运行，让编写者做出正确修改后，程序才继续运行，模拟切削加工可一直显示到加工完毕。学生通过这个仿真系统在老师指导下进行编辑修改，检验自己所编写的程序是否正确，这对提高学生学习兴趣和编程水平都有很大帮助。

四、小结