浅析数控仿真软件在高职院校数控加工教学中的运用
近几年为适应社会对数控加工人才的急需，我国很多高职院校扩招了数控技术专业和跟数控技术相关的模具设计与制造、机电一体化、机械制造等专业。学校在数控教学设备、数控加工设备等方面的物质和资金的投入跟不上学生扩招的数量，使学生的实践教学缺少设备和场地，严重影响了其学习效果。数控教学方法改革势在必行。
1 传统数控教学陈旧过时
1.1 以往的数控教学实行理论和实践分场地分课时教学。在课堂上教师对着书本和图片空谈理论，对机床的内部构造和操作、编程指令的应用都是描述性讲授，对于抽象思维能力强的学生并且有一定数控技术基础的才能学会，这样的教学效果很不理想。
1.2 学生实践在真实的设备上操作，可利用的机床是非常有限的。当学生多时，实训空间和时间都有限，一部分学生根本没机会熟练动手操作，进而无法熟练掌握数控加工的技术。另外，学生操作时往往有失误和意外发生，实习环境嘈杂，人数过多时教师无法一一兼顾，容易发生人员和设备的损伤事件。从这些传统教学的现状可见，必须寻找一种能将理论和实践有效结合的教学方法，弥补上述不足。
2 数控仿真软件的原理
数控仿真系统是通过计算机的编程和建模，将加工过程用二维图形或三维图形以动态形式演示出来的软件，使在传统数控教学中，需要在数控实验室或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。目前成熟的数控加工仿真系统国外的有丹麦CIMCO公司的CimcoSoftwareSuite、美国CGTech公司的Vericut系统、英国MicrocomPatibles公司的N-See系统等。国内的有上海字龙软件工程有限公司的数控加工仿真系统、北京斐克科技有限责任公司的vNuc系统、南京斯沃软件技术有限公司的斯沃数控仿真软件、南京宇航自动化技术研究所的宇航数控仿真系统等。数控仿真系统的共同特点是：全面的仿真功能，丰富多样的刀具库管理体系，完善的图形和标准数据接口；配置要求低，只需仿真软件和要求不是很高的电脑，并能与多种计算机操作系统兼容，不需要原材料，投入资金少，占地小，不会造成资源的浪费；利用网络可以搭建交流平台，为师生提供艮好的交互空间等。
3 数控仿真软件在数控教学中的优越性
3.1 节约对教学设备和工具的投入成本。由于数控机床品种多、价格高，一台数控机床少则几十万元，多则几百万元。数控机床的操作训练如果完全依赖数控机床进行实训，投人大，消耗多。应用数控仿真软件，大部分的实训活动可以在仿真系统中实现，减少了在数控机床设备上的资金投入，增加了学生的实训时间，提高了学生对数控机床和加工的熟练程度。使用仿真软件，也减少了工件材料和能源的消耗，从而有效降低了教学成本。
3.2 可以避免实际机床操作中的人身伤害和设备损坏。学生学习使用数控仿真系统时，一切加工活动都是在虚拟环境中进行的，不存在安全问题，不会因为学生的误操作而损坏机床，也不会造成人身伤害，学生可以安全地进行训练。另外，仿真系统具有对数控程序进行自动检测的功能，可以指出学生编制程序的具体错误原因，方便学生自学，同时也减少了教师的工作压力。
3.3 创造更多实践机会，开阔学生视野。绝大多数数控仿真软件都包括了我国数控加工中常见的数控机床和主流的数控系统，教学时可根据需要选择相应的机床和系统对学生进行授课，提高学生对不同数控系统及不同数控机床的适应能力，使学生到了工厂后能在较短时间内适应工作岗位。利用数控仿真软件，学生可以在使用机床操作前，利用数控仿真系统输入程序，观察零件的加工状况，判断程序的编制是否存在问题。仿真正确后，将正确的程序通过键盘或数据传输方式输入到数控机床中，这样既可节省时间，又提高了加工过程的安全性。
3.4 有利于教学过程中师生互动与交流。应用数控仿真软件，教师可以将示范操作在电脑上反复播放和重点讲解，使每位学生都能看清楚操作的步骤及要点，然后学生独立操作，在各种仿真加工过程中熟练掌握编程指令和加工要求。这样教师可以有的放矢的对不同层次学生进行巡回指导与训练，教学效果得到明显提高。
4 数控仿真软件在实际教学中运用的方法
4.1 合理利用数控仿真软件。教师要重视仿真软件的多功能应用，不能只保守的抱着常规教学模式不放，同时又要充发挥教师的指导作用而不能过分依赖软件。在数据编程与操作的教学中，教师要重点讲清楚编程方法和加工技术问题如何处理，学生在上机时重点利用数控仿真软件处理指令练习和程序调试等事项。学生要带着明确的任务上机，在自主上机操作时，教师应该耐心指导和纠错。学生在应用数控仿真软件编程和操作中，既提高了数控编程与加工的技能，又培养了他们独立思考和协作学习的能力。
4.2 适当安排教学内容。数控理论的教学、手工编程练习和数控实践教学都可以应用仿真软件教学，其中数控实践教学分为两大方面：一方面是讲解数控机床的编程方法、操作方法等基础部分，是学生应重点掌握的，为将来工作打下坚实基础；一方面是提高和拓展部分，可以利用仿真软件集中各种数控系统界面的优势，演示复杂零件的加工过程和程序调试，从而提高学生的视野，增强他们就业时的适应力和竞争力。
4.3 采取新型的教学方法。高职院校的生源知识基础一般都很差，学习努力程度不够。采用先进的教学手段和方法，能提高学生的主动性。数控专业的老师要具备较高的专业水平和教学技能，在课堂中发挥学生的主体功能，调动学生的动手能力和思维热情。可配合仿真软件对相关知识点设置教学情境，采取探究式、合作学习法、讨论法等多种教学方法。
4.4 对仿真软件的运用效果进行综合评价。要关注学生在仿真操作中的讨论过程，对技能操作和实习中积极参与和进步的同学给予肯定。不仅关考试成绩，还要由教师单一评价变为学生自我评价和互相评价，可以采取小组阶段性竞赛的方式调动学生的主动性和进取心。
5 仿真软件在教学中的现有问题及解决方法
5.1 只关注仿真训练，缺少上机实际操作的真实感和应变性。如模拟仿真时大家都比较随意，不重视安全和操作细节，到了实际机床上加工练习时就容易发生事故。因此要适度安排实际操作教学，仿真教学中也要注意严谨性。
5.2 仿真软件对部分技术操作不到位，和真实机床操作有差距。例如不能准确的选择切削三要素和加工工艺参数，对有些参数软件不能识别等。对此部分的教学，教师应提前告知学生处理办法，也可以对缺陷部分尽量多采用实机练习。
总之，数控仿真软件的发展还在起步和推广阶段，尽管还有一些不完善的地方，但是实践证明了它相对于以往单一传统的教学方法，具有安全、高效、节约资源等诸多优点，值得我们高职院校的教师在科研和教学过程中继续努力探索。
