数控车床仿真软件在教学中的应用
中图分类号：TG519.1 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）04（b）-0199-02
数控加工技术在机械加工中应用的越来越广泛，大批数控机床操作人员的专业培训成为迫切而又难以解决的问题。在传统的数控培训和教学中都是采用在真实的机床上进行，学生在不熟练的情况下对机床进行操作存在很多的安全问题，误操作会导致设备、刀具的损坏，甚至发生人身伤害。数控机床的价格昂贵，添置数控机床是一批很大的投入，这时就需要一种新的方法来取代这种训练。
1 数控仿真软件的介绍
数控仿真软件实际是采用虚拟技术，它改变了过去人类除了亲身经历，就只能间接了解环境的模式。从而有效地扩展了自己的认知手段和领域。虚拟现实不仅仅是一个演示媒体，而且还是一个设计工具，它以视觉形式产生一个人性化的多维信息空间，为创建和体验虚拟加工提供了有利的支持。是我们在没有实际机床的情况下，也能验证程序是否正确。
1.1 采用数控仿真软件的优势
仿真软件采用的是虚拟技术，模拟加工，它可以模拟实际机床的加工环境及其工作状态的计算机仿真加工系统，只需要一台计算机安装软件即可。它采用虚拟的机床，虚拟的刀具，虚拟的工件进行加工。采用数控仿真软件可以大大降低实习教学的成本。模拟加工具有以下优势。
（1）真实机床操作起来费用较高，采用仿真加工大大降低费用。
（2）误操作容易引起机床，刀具损坏，采用仿真加工不会出现这样的问题。
（3）减少教师的工作量，实际机床训练时教师要在整个车间跑，采用仿真软件加工，教师只要在一个教室中巡回指导就可以了。
（4）便于检查程序的正确与否，能够很好地提高学生的熟练程度。
（5）验证程序的实际加工效果速度快，省去了很多麻烦。
（6）软件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的感觉。因此，采取这种方法能进一步提高操作者的实际操作技能。
1.2 数控仿真软件的种类
现在各个学校的数控专业都采用数控仿真软件进行数控实习教学，如上海宇龙、北京斐克、南京宇航、广州超软、武汉金银花等不同的数控加工仿真软件。仿真软件有着不可替代的优势。它们都能起到三维仿真加工的效果。
2 数控仿真软件在教学中的应用
现在该校所有的编程实习都是在编程教室采用虚拟机床完成，达到一定的熟练程度之后，再到数控车间到真实机床上训练，都取得了良好的教学效果。虚拟数控机床实际上是虚拟环境中数控机床的模型。与真实机床相比，虚拟数控机床具有以下的功能和特点。
2.1 仿真数控系统的工具栏及具体功能
虚拟数控机床能模仿真实机床的任何功能而不会因为采用某种近似替代而导致某种结构和信息的失真或丢失，并与真实机床有完全相同的界面风格和对应功能，如动态旋转、缩放、移动等功能的实时交互操作。通过图1的工具可以对机床进行屏幕切换，放大，缩小，平移等，观察工件的加工情况。
此工具栏可以对机床验证过正确可执行的程序保存起来，还可以更换毛坯，刀具等，以下为具体介绍。
2.1.1 强大的刀具库功能
刀具库中包括一台数控机床所需要的所有刀具，并能自由配置刀具库中的刀具号，从而能模拟任何一种数控机床的换刀形式及切削加工的要求。如果刀库中存在的刀具不合适，还可以对刀具的具体参数进行修改，包括刀具的形式，刀杆的长度，同时可以更换不同的刀片满足不同的加工要求。
2.1.2 毛坯材料库
实际加工过程需要使用不同的材料，材料的直径及长度都不一样，所有的材料都需要购买，在仿真软件中可以通过修改毛坯的直径，长度等参数满足不同的加工需要，修改完需要的参数的毛坯点击更换即可，方便快捷（如图2所示）。
2.1.3 刀具原点设置
在工件坐标系设定后，这个功能能够精确地得到刀具在工件上相关点的坐标位置。
2.1.4 操作面板及系统面板
如图3所示，仿真软件每个键的功能都与真实机床的键命令一样，只要仿真软件能够能够熟练使用，真实机床就可以熟练使用。由于篇幅有限，具体功能不一一介绍。
2.2 使用中的常见问题及其解决方法
在使用软件时进行仿真加工，会出现很多的问题，下面对仿真时容易出现的问题及其解决方法做简单介绍。
（1）走刀轨迹与工件实际位置不符合。
先检查程序中是否调用了刀具补偿，检查磨耗中是否有值输入最后检查刀具补偿号中是否输入了有效值。
（2）面板上出现死机图标，不能进行任何操作。
（3）软件中的走刀轨迹与零件形状不符。
（4）G71指令格式错误。
检查G71的程序段是否有错误，如图3所示。
使用软件时，将程序输入到机床中，只要程序不能正常运行，软件都可以检测出来，还有一些特例在这里都不一一列举。
3 数控仿真软件发展前景
目前各个学校的参加数控实习的学生人数增加，以及机床价格的昂贵，数控机床高精度等特点，把数控加工仿真系统软件引入到教学之中，使之用于数控机床编程与操作实习，是必然趋势。同时由于其成本较低，彻底解决了数控机床数量不足的难题，使每位学员都能有足够多的实践机会，因此能够让学生更快地熟悉和了解数控加工的工作过程，掌握各种数控机床的操作方法。其更大的好处还在于，在实现了同样培训效果的情况下，将加工出错率及事故发生率降低到了最低程度。仿真软件在教学中的应用有一种不可替代趋势。
总之，用数控仿真软件进行对数控编程和操作的训练省时，大大节约成本。而且事实证明，效果较好，是一个明智的选择。
