秦金祥

摘要：伴隨計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的蓬勃發(fā)展，計(jì)算機(jī)數(shù)控加工仿真系統(tǒng)得到了不斷的完善，并在數(shù)控技術(shù)教學(xué)實(shí)踐中發(fā)揮難以替代的功能和作用。由于數(shù)控仿真系統(tǒng)擁有實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、安全等特征，能夠有效地減少對材料、場地及設(shè)備的消耗，從而幫助教師從繁重的事務(wù)性工作中解脫出來，集中力量和時(shí)間幫助學(xué)生觀察、分析及破解現(xiàn)實(shí)問題，本文結(jié)合數(shù)控加工系統(tǒng)的應(yīng)用內(nèi)涵，探析數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值及原理，提出相應(yīng)的應(yīng)用策略。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)數(shù)控加工;仿真系統(tǒng);數(shù)控技術(shù)實(shí)踐教學(xué)

中圖分類號： G424? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）09-0142-02

技能在現(xiàn)代教育中擁有著至關(guān)重要的功能和作用，能夠幫助教師明確學(xué)生培養(yǎng)和課程教學(xué)的目標(biāo)，調(diào)整教學(xué)結(jié)構(gòu)和教學(xué)理念。而在數(shù)控仿真系統(tǒng)得以成熟和發(fā)展的背景下，以技能培養(yǎng)為核心的數(shù)控技術(shù)教學(xué)實(shí)踐活動越來越受到社會各界及專業(yè)教師的重視。數(shù)控仿真系統(tǒng)是結(jié)合學(xué)校教學(xué)和機(jī)床加工經(jīng)驗(yàn)所研發(fā)的機(jī)床控制仿真軟件，能夠使學(xué)生在專業(yè)學(xué)習(xí)的過程中，更好地了解機(jī)床加工的要求，從而明確自身的學(xué)習(xí)方向和改進(jìn)路徑，提升數(shù)控技術(shù)教學(xué)的質(zhì)量和效率。

1 計(jì)算機(jī)數(shù)控仿真系統(tǒng)的應(yīng)用內(nèi)涵

數(shù)控仿真系統(tǒng)主要指通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)模型進(jìn)行實(shí)踐探究、分析及問題解決的過程，能夠幫助學(xué)生在分析動態(tài)對象的過程中，降低風(fēng)險(xiǎn)，減少機(jī)床制造和設(shè)計(jì)周期，節(jié)約教學(xué)投資成本，提高教學(xué)資源的利用率。簡而言之，數(shù)控仿真系統(tǒng)是在模擬實(shí)際制造或加工的過程中，驗(yàn)證加工程序準(zhǔn)確性和明確切削“可靠性”的工具，通常以減少加工工件的“試切”頻率，來提升實(shí)踐質(zhì)量和節(jié)約教學(xué)成本的?，F(xiàn)階段，該系統(tǒng)已經(jīng)在我國各大院校中，得到了有效的推廣和發(fā)展，能夠?yàn)榻處熼_展各類教學(xué)實(shí)踐活動，奠定基礎(chǔ)。使每個(gè)學(xué)生能夠?qū)?shù)控加工形成直觀地、感性地認(rèn)識，能夠通過反復(fù)操作，解決因設(shè)備昂貴或操作安全所形成的“一人一機(jī)”的教學(xué)問題。而在應(yīng)用過程中，數(shù)控機(jī)床能夠?qū)⒂?jì)算機(jī)信息技術(shù)與仿真模擬軟件有機(jī)地融合起來，通過模型仿真的方式，使教師在專業(yè)教學(xué)中所傳授的理論知識或?qū)嵺`知識得到驗(yàn)證，讓學(xué)生在實(shí)踐過程中，對復(fù)雜而抽象的知識體系有更深入、更有效、更確切的認(rèn)識和理解。

2 數(shù)控仿真系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值及原理

2.1 數(shù)控仿真系統(tǒng)的價(jià)值

數(shù)控機(jī)床所加工的零件是通過數(shù)控程序和指令來完成的，工作人員為確保程序的可靠性和準(zhǔn)確性，避免零件加工中出現(xiàn)“碰撞”和“干涉”等問題，通常是通過“試切”的方式來進(jìn)行檢驗(yàn)的。然而這種檢驗(yàn)方法代價(jià)昂貴、費(fèi)工費(fèi)料，生產(chǎn)成本難以得到有效的控制，進(jìn)而延長了生產(chǎn)周期和加工時(shí)間。而在現(xiàn)代技術(shù)得到快速發(fā)展的過程中，軌跡顯示法逐漸成為零件加工的主要檢測方法。通常來講，該方法能夠以筆或劃針來代替?zhèn)鹘y(tǒng)工具，以紙張或著色筆來代替加工工件，進(jìn)而模擬刀具的運(yùn)行軌跡，實(shí)現(xiàn)對加工程序的可靠性檢驗(yàn)。但該方法存在明顯的局限性，難以對工件進(jìn)行多維或三維加工，無法切實(shí)地提升零件加工的效益。而在此階段，我國部分工廠也有用塑料、木料及石蠟等材料來替代傳統(tǒng)工件，以此檢驗(yàn)切削軌跡，不過該方法依舊存在著明顯的弊端。無法真正解決數(shù)控機(jī)床在零件加工中所存在的問題。因此在計(jì)算機(jī)信息技術(shù)得到快速發(fā)展的背景下，計(jì)算機(jī)仿真逐漸成為替代傳統(tǒng)試切方法的有效方案，能夠通過圖形顯示、仿真計(jì)算機(jī)環(huán)境模擬的方式，獲得較為準(zhǔn)確的、多維的零件加工軌跡圖，提升數(shù)控機(jī)床加工的質(zhì)量和效率。

2.2 數(shù)控仿真系統(tǒng)的原理

在實(shí)際的應(yīng)用中，操作者需要打開仿真系統(tǒng)界面，選擇機(jī)床信號，并在菜單來中明確相應(yīng)的控制面板和視圖區(qū)功能。根據(jù)仿真系統(tǒng)的呈現(xiàn)形式，可將其劃分為兩大部分，首先是菜單區(qū)，菜單欄主要有教學(xué)管理、選項(xiàng)、工具、工藝流程、顯示、文件等功能模塊，以此幫助操作者更好地選擇和應(yīng)用“操作工具”。其次是視圖操作。視圖區(qū)能夠?qū)?shù)控加工的過程及軌跡真實(shí)地呈現(xiàn)在操作者面前，使其對三維視圖的工件、刀具、機(jī)床及加工狀況，有宏觀的了解。在具體操作中，需要操作者根據(jù)加工對象進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)和分析，根據(jù)相關(guān)格式編寫NC程序，隨后選擇機(jī)床，安裝刀具和工件，建立坐標(biāo)，編輯語言，效驗(yàn)程序并進(jìn)行自動加工。以此完成對數(shù)控機(jī)床零件加工的模擬和仿真，實(shí)現(xiàn)減少“試切”頻率，降低成本，切實(shí)實(shí)現(xiàn)提升零件加工的可靠性、穩(wěn)定性及有效性的目的。而由于數(shù)控機(jī)床的加工仿真是幾何仿真，因此不用考慮工件切削的具體參數(shù)、力度及相關(guān)的影響因素，只需要操作者對加工試切的運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行模擬和仿真，便能有效地減少因程序問題而出現(xiàn)的刀具折斷、夾具破壞、機(jī)床損害等問題，提升機(jī)床加工的速度，減少加工成本。

3 數(shù)控仿真系統(tǒng)在實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用策略

現(xiàn)階段，數(shù)控仿真系統(tǒng)已成為我國職業(yè)資格考試的重要組成部分，成為檢驗(yàn)從業(yè)者實(shí)踐能力和專業(yè)能力的基本手段。因此，數(shù)控仿真系統(tǒng)在社會應(yīng)用中的普遍性和重要性。而在教學(xué)領(lǐng)域，數(shù)控仿真系統(tǒng)能夠有效地降低教學(xué)成本、緩解教師壓力，提升實(shí)踐教學(xué)的時(shí)效性和有效性，幫助學(xué)生更好地理解專業(yè)知識，提升實(shí)踐操作能力，從而為高校完善教學(xué)體系，提升辦學(xué)水平奠定了基礎(chǔ)和條件。

3.1 依托仿真系統(tǒng)創(chuàng)新教學(xué)模式

由于仿真系統(tǒng)的功能界面能夠切實(shí)地模擬數(shù)控機(jī)床的顯示屏幕和控制面板，能夠?qū)崿F(xiàn)虛擬狀況下，加工及制造零件的目標(biāo)，幫助學(xué)生更好地熟悉和了解數(shù)控機(jī)床的作用機(jī)理，使學(xué)生通過模擬仿真操作，來實(shí)現(xiàn)運(yùn)行真實(shí)設(shè)備的效果，進(jìn)而提升實(shí)踐教學(xué)的質(zhì)量和效率，使學(xué)生在未來的崗位工作中，更快地適應(yīng)工作環(huán)境和技術(shù)要求，使自己更快、更好、更有效地融入企業(yè)的生產(chǎn)加工的過程中。而由于數(shù)控技術(shù)實(shí)踐教學(xué)是在仿真平臺中得以實(shí)現(xiàn)的，因此能夠幫助教師降低相應(yīng)的設(shè)備投入和資金投入，提升學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)速度和質(zhì)量，極大地減少能源和材料的消耗。而在實(shí)際的實(shí)踐教學(xué)過程中，教師可通過移動智能設(shè)備，將仿真系統(tǒng)的操作規(guī)范、流程及注意事項(xiàng)以教學(xué)視頻的方式分發(fā)給學(xué)生，使學(xué)生對相應(yīng)的操作流程有更深入的認(rèn)識和理解，隨后在正式的實(shí)踐教學(xué)過程中，教師則以學(xué)生的能力培養(yǎng)和技能訓(xùn)練為主，重點(diǎn)分析學(xué)生所存在的問題，并以課后總結(jié)的方式，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行相應(yīng)的理論知識學(xué)習(xí)工作。而在這個(gè)過程中，教師也可開展項(xiàng)目驅(qū)動式教學(xué)，通過結(jié)合情景教學(xué)和項(xiàng)目教學(xué)的特征，幫助學(xué)生明確企業(yè)對操作人員的技術(shù)需求、崗位需求，更好地磨煉自身的實(shí)踐能力和專業(yè)能力。此外，如果條件允許，學(xué)?？裳邪l(fā)出適用于移動智能設(shè)備的仿真系統(tǒng)，完善并構(gòu)建相應(yīng)的在線教學(xué)模式，使實(shí)踐教學(xué)成為在線或課后教學(xué)的基本內(nèi)容。

3.2 構(gòu)建完善的實(shí)踐反饋體系

在數(shù)控技術(shù)實(shí)踐教學(xué)中，學(xué)生可通過仿真軟件直觀而形象地觀看零件加工過程，掌握數(shù)控機(jī)床的加工流程和操作步驟，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)間接檢驗(yàn)和測量工件的目的。首先在操作系統(tǒng)上，學(xué)生可通過刀具安裝、機(jī)床選擇、力度確定等操作，模擬和觀察工件加工及運(yùn)動的過程。使教師更好地了解學(xué)生對仿真軟件的應(yīng)用情況，提升教學(xué)反饋的質(zhì)量。其次，教師應(yīng)根據(jù)仿真系統(tǒng)的報(bào)警信息或提示數(shù)據(jù)，幫助學(xué)生探尋故障原因，或者總結(jié)歸納學(xué)生在仿真操作中所存在的共性問題，隨后結(jié)合故障原因及操作的規(guī)范性，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容、進(jìn)度及方法，引導(dǎo)學(xué)生規(guī)范操作，提升實(shí)踐教學(xué)的實(shí)效性。然而在這個(gè)過程，教師還需要制定相應(yīng)的反饋系統(tǒng)、評價(jià)系統(tǒng)，引導(dǎo)學(xué)生將實(shí)踐教學(xué)中所存在的問題，通過社交軟件或其他軟件傳遞給教師，繼而幫助教師更好地分析技能訓(xùn)練、能力培養(yǎng)的效果。簡而言之，教師應(yīng)結(jié)合仿真系統(tǒng)的特征，制定相應(yīng)的教學(xué)反饋系統(tǒng)，使仿真模擬數(shù)據(jù)或預(yù)警提示成為教師考察或評價(jià)學(xué)生的關(guān)鍵和抓手，進(jìn)而更好地深化仿真系統(tǒng)在實(shí)踐教學(xué)中的作用，提升數(shù)控技術(shù)的實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量，推動學(xué)生的全面發(fā)展。除此之外，教師應(yīng)結(jié)合數(shù)控仿真系統(tǒng)中的報(bào)錯(cuò)數(shù)據(jù)，將學(xué)生所存在的問題制作數(shù)據(jù)表格，以此方便學(xué)生查看學(xué)習(xí)不同階段，自己所存在的問題，使教師更好地了解學(xué)生的實(shí)踐質(zhì)量，調(diào)整課程進(jìn)度，進(jìn)而根據(jù)學(xué)生所普遍存在的問題，制定相應(yīng)的針對訓(xùn)練。

3.3 構(gòu)建全新的教學(xué)評價(jià)體系

數(shù)控技術(shù)實(shí)踐教學(xué)評價(jià)不應(yīng)局限在理論知識考核及基礎(chǔ)設(shè)備操作的層面上，應(yīng)結(jié)合行為導(dǎo)向教學(xué)理念，將學(xué)生的實(shí)踐能力、探索能力及思維能力作為主要評價(jià)內(nèi)容，形成以學(xué)生實(shí)踐操作能力為核心的全新評價(jià)體系。然而在這個(gè)過程中，教師如何正確地評價(jià)和考核學(xué)生的實(shí)踐能力、如何衡量學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力。則需要教師根據(jù)專業(yè)教學(xué)的重點(diǎn)或難點(diǎn)，合理規(guī)劃實(shí)踐教學(xué)考核體系，使實(shí)踐模擬能夠充分反映或鞏固專業(yè)理論知識，進(jìn)而讓學(xué)生在實(shí)踐過程中，更好地應(yīng)用專業(yè)知識，解決實(shí)際問題。譬如，教師在考核或評價(jià)的過程中，可要求學(xué)生通過仿真系統(tǒng)加工并制作“特殊工件”，將機(jī)械加工企業(yè)在日常生產(chǎn)中所遇到的技術(shù)難題，通過仿真系統(tǒng)呈現(xiàn)給學(xué)生，以此考察學(xué)生的實(shí)踐能力和理論應(yīng)用能力。除此之外，也可通過改變評價(jià)形式，將個(gè)體評價(jià)轉(zhuǎn)變?yōu)樾〗M評價(jià)，通過分發(fā)實(shí)踐任務(wù)的方式，來考察學(xué)生的合作交流能力、問題探究能力及知識應(yīng)用能力。在這個(gè)過程中，教師需要引導(dǎo)學(xué)生以理論應(yīng)用、實(shí)踐模擬等方式，逐漸完成特定的學(xué)習(xí)任務(wù)，并采用學(xué)生互評的方式，評價(jià)學(xué)生在小組合作中的配合能力，交際能力，合作能力及小組長的管理能力等。如果條件允許，教師也可要求學(xué)生對教師的教學(xué)內(nèi)容、方法及模式進(jìn)行評價(jià)。

3.4 構(gòu)建科學(xué)合理的保障體系

實(shí)踐教學(xué)是數(shù)控技術(shù)教學(xué)的核心和關(guān)鍵，然而實(shí)踐教學(xué)與課堂教學(xué)存在著緊密的內(nèi)在聯(lián)系，學(xué)生在仿真模擬的過程中所遇到的問題，主要是理論知識，實(shí)踐操作類問題教師能夠通過一定時(shí)間的講解和闡釋，幫助學(xué)生更好、更快、更有效地掌握仿真系統(tǒng)的各項(xiàng)功能和操作步驟。然而理論知識類問題，卻難以得到切實(shí)的解決，究其原因在于實(shí)踐教師和理論教師缺乏相應(yīng)的協(xié)作交流。因此在具體的教學(xué)活動中，教師應(yīng)通過構(gòu)建教學(xué)資源數(shù)據(jù)庫的方式，幫助學(xué)生查找并應(yīng)用理論知識或者構(gòu)建線上交流平臺，允許學(xué)生及時(shí)咨詢專業(yè)教師。但為更好地提升實(shí)踐教學(xué)的質(zhì)量和效率，此外，學(xué)校應(yīng)加強(qiáng)雙師型教師的培養(yǎng)力度，使實(shí)踐教師掌握豐富的社會經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識。在這個(gè)過程中，學(xué)?？裳埰髽I(yè)專業(yè)參與到實(shí)踐教學(xué)中，指導(dǎo)教師開展實(shí)踐教學(xué)活動，回答教師的專業(yè)問題，豐富教師的實(shí)踐知識?；蛘呶山處煹狡髽I(yè)中，從企業(yè)工作中，慢慢磨煉并提升自身的專業(yè)技能和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。繼而為保障并提升數(shù)控技術(shù)實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量，奠定基礎(chǔ)，提供條件。

4 結(jié)語

數(shù)控仿真系統(tǒng)擁有價(jià)格低廉、操作便捷、可控性強(qiáng)等優(yōu)勢，能夠幫助數(shù)控技術(shù)實(shí)踐教學(xué)活動降低加工成本，提升實(shí)踐質(zhì)量，使學(xué)生更好、更充分地投入到實(shí)踐教學(xué)的過程中，繼而發(fā)揮實(shí)踐教學(xué)的優(yōu)勢，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和專業(yè)能力，使學(xué)生更切合社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需求，推動我國社會主義現(xiàn)代化建設(shè)的進(jìn)程。

參考文獻(xiàn)：

[1] 荊登峰.淺談數(shù)控加工之虛擬實(shí)踐教學(xué)[J].太原城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010（8）：49-50.

[2] 蔡凱武.數(shù)控仿真系統(tǒng)在數(shù)控實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用[J].出國與就業(yè)（就業(yè)版），2010（18）：91.

[3] 劉興良，蔡向朝.高職數(shù)控工藝與編程課的教學(xué)探索與實(shí)踐[J].廊坊師范學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2008（5）：93-94，97.

[4] 黃南軍.數(shù)控課程的“理實(shí)一體化”教學(xué)實(shí)踐[J].時(shí)代農(nóng)機(jī)，2015，42（11）：107，109.

【通聯(lián)編輯：唐一東】