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1、目 录摘 要2第一章、绪 论31.1课题研究的目的及意义31.2本文主要研究对象及内容3第二章 数控技术的发展42.1数控技术的定义42.2数控技术的发展42.2.1高速、高精加工技术及装备的新趋势42.2.2五轴联动加工和复合加工机床快速发展42.2.3智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势52.2.4重视新技术标准、规范的建立5第三章 数控仿真软件的应用53.1数控仿真软件在教学中的应用53.2.应用数控仿真软件的优越63.2.1 增强了学校设备配备的科学性和实习安排的多样性63.2.2 提高了数控理论教学效果73.2.3 恰当运用仿真系统,充分发挥其在教学中的作用73.2.
2、4 科学运用仿真教学,提高学生数控编程与操作水平73.2.5 将数控仿真软件巧妙地安排在数控实习之中8第四章 仿真软件在应用中的问题及解决措施84. 1 只注重仿真训练,忽视实训操作84.2 不能正确处理仿真系统中存在的缺陷84.3 易使学生对计算机产生依赖心理9结 论10致 谢11参考文献12摘 要近年来数控技术的发展迫切需要职业院校尽快培养高素质的应用型技术人才, 数控仿真软件以其独有的优势在职业院校得到了广泛应用，其在数控教学中的应用将有利于数控教学水平的提高，有效地衔接了理论教学和实践教学，减小了办学成本同时增加了学生的训练时间。关键词：数控技术 数控仿真 仿真软件第一章、绪 论1.1
3、课题研究的目的及意义随着现代技术的迅猛发展，数控技术在机械制造行业中的广泛应用，已成为社会的生产支柱，企业使用数控设备的领域也越来越广，特别是高性能数控机床的需求将有较大幅度的增长。这就急需培养一大批经过职业技能训练，能够在工厂第一线或技术岗位从事数控机床编程、操作、使用、维修及维护等的高技能应用性人才1。但由于学校教育与企业需求相比较存在课程设置老化，教学理念和方法陈旧，知识更新缓慢、滞后，特别是专业设施落后、种类不全，师资力量缺乏2；再加上学生专业意识不强，学习被动兴趣不高等，要在这样的条件下要培养一个高素质的数控技术专业应用性人才谈何容易，因此职业院校的实习实训教学，应由传统的实习内容向
4、新技术新工艺实习内容转变3，这就要求我们探索出一套适合当前现状的教学方法。经过几年的数控实习教学，发现数控仿真软件能在其中显示出桥梁作用，能使理论和实践有效的衔接，打破了传统的数控教学模式，不但增加了学生参与动手实践的机会，提高了操作数控设备的熟练程度，而且还具有投资、损耗小，初学操作无危险，方便验证程序等特点，所以近年来数控仿真软件在职业院校的使用越来越多。 1.2本文主要研究对象及内容本论文以数控技术及仿真软件为研究对象，从理论和实验相结合的角度出发，研究并阐述了数控技术及数控仿真软件的发展与应用。具体包括以下内容：（1）论述了数控技术的定义、数控技术的发展趋势、数控技术的发展特点。（2）
5、对数控仿真软件进行阐述，对其在教学实践中的作用进行了研究。（3）论述了数控仿真软件在应用中常存在的问题及解决措施。第二章 数控技术的发展2.1数控技术的定义数控技术，简称数控（Numerical Control ）即采用数字控制的方法对某一工作过程实现自动控制的技术。它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现4。2.2数控技术的发展数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来
6、越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面：2.2.1高速、高精加工技术及装备的新趋势效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会（CIRP）将其确定为21世纪的中心研究方向之一。2.2.2五轴联动加工和复合加工机床快速发展采用5轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1台5轴联动机床的效率可以
7、等于2台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比3轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了5轴联动机床的发展。2.2.3智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、
8、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。2.2.4重视新技术标准、规范的建立如前所述，开放式数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性，美国、欧共体和日本等国纷纷实施战略发展计划，我国在2000年也开始进行中国的ONC数控系统的规范框架的研究和制定。数控标准是制造业信息化发展的一种趋势。数控技术诞生后的50年间的信息交换都是基于ISO6983标准，即采用G，M代码描述如何（how）加工，其本质特征是面向加工过程，显然，他已越来越不能满足现代数控技术高速发展的需要。为此，国际上正在研究和制定一种新的CNC系统标准I
9、SO14649（STEPNC)，其目的是提供一种不依赖于具体系统的中性机制，能够描述产品整个生命周期内的统一数据模型，从而实现整个制造过程，乃至各个工业领域产品信息的标准化5。第三章 数控仿真软件的应用3.1数控仿真软件在教学中的应用利用数控仿真软件可以弥补设备和师资的不足，充分利用现有资源。数控机床实习不比钳工或车工的实习，它的设备资金投入是很大的，如果要保证每个学生有充足的实习时间，这对于一般的学校而言显然是难以承受的。因此很多学校考虑采用“小班化”的教学方法，但是小班化是要有师资做后盾的，很多学校都没有这样的条件，但如果我们在学生实践操作之前，利用仿真软件进行模拟操作，就可以做到给学生充
10、分的模拟实习机会，这样很多问题在这一个阶段就能够解决，而且学生对于机床操作的熟练程度将大大提高，为下一步的实际操作也做好了准备，实习效果也得到了提高。 利用数控仿真软件能有效的结合理论学习，可实现同步教学。和其它专业课一样，数控课程也是非常抽象的学科，它注重的是实践性。比如对刀（建立工件坐标系）过程，其实过程比较简单，但对刀原理理解较难。如果教学过程利用仿真软件一边演示一边讲解学生就很容易理解，而且学生还能自己亲手操作来加深印象，使理论知识和实践过程得到了有机结合。 利用数控仿真软件的使用能极好的调动学生的学习积极性，培养了创新意识。数控专业课要求学生具有较高的抽象思维能力，加上教学过程的枯燥
11、乏味，很容易让学生产生厌学的情绪，教学效果也不理想4。而数控仿真软件以其和实际机床相同的用户界面和它的可操作性，很大程度上激发了学生的学习积极性，再开展教学就容易多了。利用数控仿真软件还可以实现网络教学和远程培训。随着社会对技能人才的需求量的增大，职业学校的功能不再仅仅培养在校学生，它还担负着进行社会劳动力的培训任务，这对职业学校的硬件条件也提出了更高的要求。利用仿真软件和网络搭建的平台，进行远程的教育将成为一种新的教育教学模式，它打破了地域和时间的限制，加大了培训人员的数量，缩短了培训的周期。这种方法在很多大专院校已经开始运用，并取得了很好的效果。 3.2.应用数控仿真软件的优越3.2.1
12、增强了学校设备配备的科学性和实习安排的多样性 数控机床属于机电一体化的高科技产品,品种多、价格高。一台数控车或数控铣至少7、8万,一般也在20万左右。一台数控加工中心一般要30万左右,多则达百万甚至上千万。数控机床的实训如果完全按照实操进行,不但投入大,而且消耗多、成本高,即使是实力雄厚的院校或企业也难以承受此种消耗和投入。而使用数控仿真系统可以弥补此不足,使数控技术的教学达到投入少、内容多、见效快、培养的学生适应性强的目的。这种教学模式既区别于传统的机械加工培养模式,又与一般的机电专业教学模式不同。它既能避免学生初期实习时不熟悉数控系统及面板操作带来的设备安全等问题,使学生大胆地通过仿真对所
13、编程序进行验证,又可以克服人多而设备少的矛盾,使实习的安排达到多样化,减少了数控机床的使用时间。同时,还能提高学生的学习兴趣和编程能力,是一种既经济实用、又安全可靠、功能多样的数控教学辅助工具。 3.2.2 提高了数控理论教学效果 数控编程与操作的教学模式在未使用仿真软件之前与其它课程相同,主要是课堂教学。这种教学方式不但使教师不易检查出学生所编程序的正确与否,而且也不利于学生对程序的理解,但是这些问题在实际编程和程序运行前是必须要解决的。而在黑板上讲按键的作用与操作极易使习者枯糙,教者乏味,所以课堂教学的效果甚微。如果把数控仿真软件适时引入教学,学生所编程序可以通过仿真系统演示出来,对程序编
14、写的错误就能及时发现,特别是使学生对程序中复式循环指令的理解就更加容易。通过仿真,可使学生在教室里就能看到与实际加工基本相同的零件加工过程。这不但有利于提高数控理论教学效果,更有助于学生编程能力的提高,也为以后的实际操作奠定了坚实的基础。 3.2.3 恰当运用仿真系统,充分发挥其在教学中的作用数控编程与操作是一门理论性和实践性均很强的课程。它一般是学生在完成了专业基础理论教学、专业基础实训(包括钳工、普通机床加工)的基础上进行的。因此在起初教学时,应合理安排课堂理论教学与上机仿真教学的课时比例,一般为1:1,教师可以根据学生层次和实际情况适当调整。在课堂教学中应重点解决编程方法和编程中的工艺问
15、题,这也是对后续实训所做的必要练习。学生上机可利用数控仿真软件进行程序的输入、校验等练习,同时可让学生了解不同系统、不同机床的操作方式。通过使用仿真系统,不仅要让学生更快、更好地掌握专业技能,还要培养学生独立解决实际问题的能力。 3.2.4 科学运用仿真教学,提高学生数控编程与操作水平目前,数控加工仿真软件都具有多系统、多机床,且能逼真反映机床加工过程等功能。为了提高学生技能水平,可将软件分为三个模块开展教学。其一为基础模块,主要讲解企业常用的FANUC系统中的数控车、数控铣和数控加工中心的编程与操作。这一模块是教学中的重点,必须让学生熟练掌握,灵活运用。其二为提高模块,主要学习SIEMENS
16、系统的三种数控机床的编程与操作,使学生了解并掌握不同系统、不同数控机床编程与操作方法。其三为拓展模块,主要学习国产数控系统数控机床的编程与操作,以提高学生对不同系统、不同操作面板的编程与操作的适应能力。针对这三个模块的教学,教师应根据学生情况区别对待,做到因人施教,恰到好处,使不同水平的学生达到分层推进、共同提高的目的。3.2.5 将数控仿真软件巧妙地安排在数控实习之中数控机床是一种较为昂贵的机电一体化设备,如果学生初学时,就直接让其在机床上操作,很可能出现撞车、损坏工件、刀具与机床和浪费材料等现象,甚至因误操作造成人身伤害事故。所以,实习初期,可先用多媒体将数控仿真软件对学生进行集中训练,在
17、后阶段,采用仿真训练与实际操作训练交叉方式进行,直到学生能够熟练掌握数控机床的实际操作6。第四章 仿真软件在应用中的问题及解决措施 4. 1 只注重仿真训练,忽视实训操作数控加工仿真软件只是对加工过程的模拟,并非真实的加工过程。它无法替代学生在真实切削加工时的实际感受,尤其在切削用量的选择方面,仿真软件只能在切削深度过大时才予以“报警”,而对我们在实际操作中认为过大的切削量,仿真系统是无法控制和检测出来的。长此下去,易使学生养成工作轻率的坏毛病,往往忽视对切削用量、刀具选择、零件装夹等关键因素的考虑。而这样的程序一旦用于实际操作,就很容易出现打刀、撞车的情况或影响零件的加工质量,继而影响到实习
18、或生产效率。对此,教师应引起足够重视,合理安排仿真软件与实际操作的时间和顺序。4.2 不能正确处理仿真系统中存在的缺陷目前我国数控加工仿真软件的功能与国外较成熟的数控仿真软件相比还有一些差距,如运行速度较慢,性能不够稳定,有些指令不能执行等问题。这些都可能使学生产生焦躁情绪甚至偏激行为,如乱按功能键、乱敲击键盘等,常常导致计算机出现“死机”现象。因此,教师应熟悉软件的主要缺陷,提前告知学生,并积极与软件设计方联系,及时予以改进。4.3 易使学生对计算机产生依赖心理有些学生自控能力较差,长时间使用仿真软件教学会使学生产生惰性而懒于上数控机床操作,个别学生甚至还会趁机上网或玩游戏。这就要求教师加强
19、责任心,提高管理水平,改进教学方法,减少数控仿真软件在教学中的负效应。 待添加的隐藏文字内容3结 论本论文主要研究了数控技术及仿真软件的发展和应用，从理论和实验相结合的角度出发，研究并阐述了数控技术及数控仿真软件的发展及在教学实践中的应用。现将本文所做的工作总结如下：（1）论述了数控技术的定义、数控技术的发展趋势、数控技术的发展特点。（2）对数控仿真软件进行阐述，对其在教学实践中的作用进行了研究。（3）论述了数控仿真软件在应用中常存在的问题及解决措施。致 谢 本论文是在导师邵永录教授的亲切关怀和悉心指导下完成的，导师渊博的学识、严谨求实的治学态度、勤奋认真的工作作风和诲人不倦的敬业精神，都使学
20、生受益匪浅、终身难忘。导师淡薄名利、宽厚幽默的人格魅力更是潜移默化的影响着我的人生观。在此，我谨向尊敬张导师致以崇高的敬意和深深的谢意！“桃李不言，下自成溪”，学生唯有以不断的努力来回报恩师的厚爱。在大学就学期间，还得到了各科任课老师、班主任、陈导员等老师的指导和帮助，在此深表谢意！最后要特别感谢我的父母和亲人，感谢父母多年的养育和教诲，在学习上给予我一如既往的支持和鼓励，在生活上给予我无微不至的关怀和照顾，在精神上给予我努力前进的动力，我取得的每一点进步都离不开他们的支持。 参考文献1姜大源.职业教育学研究新论M.北京：教育科学出版社，2007. 2姜大源.关于职业教育的课程观J.中国职业技术教育，2003（11）. 3姜大源.当代德国职业教育主流教学思想研究M.北京：清华大学出版社，2007. 4 夏伯雄.数控技术M.北京：水利水电出版社，2010.5 张建钢，胡大泽.数控技术M.武汉：华中科技大学出版社，2000.6 陈德道，数控技术及其应用M.北京：国防工业出版社，2009.
