基于斯沃数控仿真软件加工的虚拟实验室建设实践与思考

刘宇　别海楠　戴丽

摘 要 针对大学生对数控机床理论非常熟悉，但是缺少数控加工过程实践操作的现象，建立了数控加工虚拟仿真实验室，实现与数控机床理论学习的配合，使学生对数控加工的过程有一个全面的理解。本文从教学实践和教学思考两个方面对数控加工虚拟仿真实验进行了分析和探讨，并指出下一步应该进行的工作。

关键词 数控加工 实践教学 教学改革 过程化考核

中图分类号：TG659文献标识码：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2015.02.015

Practice and Thinking of Processing of Virtual Laboratory

Based On Swansoft CNC Simulator

LIU Yu， BIE Hainan， DAI Li

（School of Mechanical Engineering and Automation， Northeastern University， Shenyang，Liaoning 110819）

Abstract In view of the phenomenon that college students are familiar with the theory of CNC machine tool but lack practice， we establish the processing of virtual laboratory， which is match with the study of CNC machine tool theory. The aim is to make students have a comprehensive impression of the process. This paper makes analysis from two aspects of practice and thinking， and discusses what to do for the next step.

Key words NC machining; practice teaching; teaching reform; process evaluation

0 引言

数控机床作为一种典型的机电一体化设备，在现代化工业中起到越来越重要的作用，对大学生的素质也提出了更高的要求。但是由于数控机床设备的费用昂贵，大学生在学习的过程中不可能做到人手一台，许多学生对数控机床的认识只是停留在理论阶段，对于相应的实际操作一知半解，不能熟练地操作数控机床。因此我校机械电子工程研究所在学校的支持下建立了数控虚拟仿真实验室，全方位培养同学们对数控机床的动手操作能力，为社会培养全面熟练掌握数控加工技术的实用型技能人才。

1 实验室的性质和特点

“数控技术”是机电一体化专业的一门重要的专业课程和必修课程。本门课程以数控系统硬件、软件结构为主线，全面地介绍了数控技术的基本知识与核心技术，要求学生掌握数控加工编程方法、数控系统应用及初步的数控系统设计方法。学生在学习数控技术时总感到抽象难懂，需要实物的配合以及动手操作才能较为全面地理解。本实验室就是为了辅助学生对数控技术的学习，提升学生的操作水平而创立的，具有形象性和可操作性的特点，能够根据学生的需求而灵活改变，使学生对数控加工过程的理解更加深刻、细致，做到对“数控技术”这门课能学以致用。

2 斯沃数控仿真软件简介

斯沃数控加工仿真软件是南京斯沃软件技术有限公司开发的集图像、声音、操作于一体、专门用于学生进行数控加工操作的仿真软件。该软件包含发那科（FANUC）、西门子（SINUMERIK）、三菱（MITSUBISHI）、广州数控（GSK）、北京凯恩帝（KND）等主流数控操作系统。该软件的特点如下：（1）能实现加工过程的三维仿真。学生对于走刀路线，最终成型的工件有直观的认识，如果与预期不符，能很容易找到错误的地方。（2）具有反复加工性，学生能在很短时间内掌握各系统数控车床、数控铣床及加工中心的操作。（3）具有局域网功能。教师和学生处于同一个局域网时，教师通过教师机进行网络教学，并能随时获得学生當前操作信息。学生也可以向老师发送协助请求，老师可以远程协助学生完成课堂学习。

3 数控虚拟仿真实验室建设实践

3.1 数控虚拟仿真实验室的硬件建设

数控虚拟仿真实验室位于机械楼四楼，设有专门的实验室并配备有专门的电脑设备，装载斯沃数控仿真软件，并设立局域网以方便老师和学生课堂交流。实验室由一名实验老师和三名辅导员共同管理，对实验设备进行日常维护。

3.2 实验指导手册的编写

实验指导手册的编写依据于《数控技术》，实现与课本的配套，同时遵循实用、基础的原则，旨在提升学生操作数控机床的水平。实验指导书的编写改变了以往做实验给出所有步骤，学生只是走个过程的样式，它只提供基础的操作，留给学生在基础操作上不断自由发挥的空间，以培养学生的探索求知能力，同时也可加强学生的团队合作精神。

3.3 实验老师及辅导员的培训 （下转第90页）（上接第29页）

现在许多老师都注重于对机床理论的研究，往往对机床的实践操作感到生疏，因此有必要在正式开课前对老师和辅导员进行培训。培训以相关技术人员的讲解为主，以阅读软件使用说明书和观看视频为辅，参加培训的老师要严格按照培训的要求完成培训操作，并通过相应的考核。在上课时，要能随时掌握学生的学习进度，对学生在实训中遇到的问题要做到心中有数，并及时做好学生实践的指导工作。

3.4 整理素材

数控技术的理论学习所涉及的知识非常广泛，例如加工程序的编写涉及到许多G代码，学生在学习时只记住了代码没有直观的认识，到了上机操作对代码的应用也不明确。因此教师要在实验前准备好加工图形，以便学生明确目标，可以更好的进行实践操作。这些加工图形的选取最好由浅入深，由简单到复杂，分层次、分水平，不断引导学生逐步熟悉操作，进而能够自主进行工艺加工过程。

3.5 过程化的考核

该实验的进行需要一定的理论知识，因此在上实验课之前要对学生的理论知识水平有一定的了解，可通过与理论课老师相互结合，更好地了解学生的学习状态，以便在实验课中对相应的重点加以强调。在上课过程中不仅要教会学生正确的操作，更要让学生放心大胆的去尝试错误的操作，只有知道了错误的后果，才能对相应的正确操作印象更加深刻。故在最终考核时不只看学生是否完成了操作，而对学生的完成速度、操作的规范性和完成的质量相互结合，最终由教师给出一个公平合理的考核评价。过程化考核的最终成绩由学生自我评价、小组评价和教师的考核评价三部分共同组成，力争客观、公平、全面的评价学生的学习情况和实践操作的效果，激发学生的学习热情，提升学习效果。

4 关于数控加工虚拟仿真实验室建设的思考

4.1 实践的扩展应用

关于该实验室的实践应用方面，不仅可用于本科生的实践教学，也可以扩展应用，现在正在进行的扩展应用有以下两项：（1）本科生关于数控机床的课程重在对数控机床系统的认识，因此相对应的实验安排以实践操作为主，致力于培养学生对整个数控加工过程的理解。但是对于研究生而言，重在对数控系统的研究和开发，实验室也可扩展应用，设立相应的实验项目帮助研究生加深对数控系统的理解。（2）對于多年从事数控机床原理研究的老师而言，他们可能对数控机床的操作已有些生疏，可以专门设立针对这些老师的课程，让他们尽快熟悉数控机床的操作。

4.2 下一步进行的工作

该课程采用数控虚拟仿真加工软件尽管可以全程模拟加工过程，但终究与实体的机床有一定的差距，例如工件装夹过程由软件自动完成，学生并没有亲手操作，对其中的要点并不明确，很可能忽略装夹在整个加工过程中的重要性。因此老师在进行培训的过程中还需要老师对其中的差别有深刻的了解，可以鼓励年轻的教师通过寒暑假到企业挂职锻炼的方式，与工人师傅一起从事生产活动，了解企业的实际需求，掌握相应的工艺流程，以实际需要为目标不断调整数控仿真实验指导书的编写，给予学生更好的实践体验。进一步完善实验室管理条例，规范运行机制。一个良好实验室的建成不仅需要优秀的实验项目，也需要规范的实验管理条例。要学生树立爱惜实验设备，文明操作规程的思想，发挥作为实验室一分子的觉悟，共同建设好实验室这个大家庭。

5 结束语

数控加工虚拟仿真实验室是顺应时代潮流对大学生的要求，以提高学生对数控机床的实践操作能力为目标而建立起来的，并与数控加工的理论课程相互补充，让学生对数控加工的过程有一个清楚全面的认识，实现了“教、学、做”一体化教学。该实验室的建立是一个与时俱进的过程，可根据实际需要不断进行调整，对学生实践能力的培养必将起到更大的作用。

参考文献

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[5] 朱国云.基于过程化考核的机电一体化实训教学实践研究.科教导刊，2014.