浅谈加工仿真系统在开放教育《数控技术》课程教学中的应用
摘要：在国家大力振兴装备制造业的背景下，电大开放教育机电专业开设数控技术课程，对培养该专业应用型高级专门人才，具有重要作用。本文试阐述在数控设施设备缺乏情况下，开放教育数控课程教学中如何引入数控加工仿真系统。以及应用该软件系统对机电专业人才培养的作用和意义等问题。
关键词：电大；开放教育；数控课程；加工仿真系统；应用
随着科技、经济的飞速发展，机械工程现已跨越机械、电子、计算机、信息控制、管理工程以及技术经济等多个学科，发展成为综合技术应用学科。对现代机械制造业而言，数控工艺装备应用早已成为其核心技术之一。我国电大开放教育开设机电工程专业，其任务是培养该专业适应地方和基层经济社会建设需要的高质量应用型人才。所以，电大开放教育在培养计划中开设数控技术课程就成为必然要求。
当前开放教育数控课程教学中存在的问题
由于数控技术是利用数字信息对机床设备空间运动坐标实现控制，其集机械、电子、自动控制、计算机技术为一体，使得数控技术课程在教学中较为抽象、复杂，从实用和操作的角度看，其教学实施也必然对课程实验(实践)环节提出较高要求，使该课程具有鲜明的实践性特点。
然而，数控机床属于高技术、高附加值产品，其机床本体和控制系统品类繁多，价格高昂，一般数控车或铣床单价约十万到二三十万，加工中心则动辄几十万甚至数百万。如果开放教育数控课程的实验、实训环节完全依赖数控机床，则投入巨大、消耗多、成本贵、实验风险高，学校将无力组织教学。
数控加工仿真系统概述
数控加工仿真系统，是指某一特定的计算机软、硬件系统，实验者可在此计算机系统平台上实现演示、分析数控加工从零件设计图到加工程序调试直至动态切削演示的全过程。
根据数控加工仿真系统特点和面向的用户对象不同，一般将之分为两大类：一类是教学专用系统，代表者有英国Danford系统的国产宇龙数控加工仿真系统、华中数控教学培训系统等。它们的特点是面向数控加工技术初学者，具有强大的数控知识呈现功能，具有用于辅助教学的各种模块设置，如编程模拟模块、考试管理模块、实时教学帮助模块等；另一类是面向制造企业的专业系统(一般是大型CAD/CAM软件自带的仿真模块)，如Pro/Engi-neer，MasterCAM，UG，Cimitron等，它们实际加工能力突出，能提供刀具路径检查校验、切削过程仿真及录像等功能，若应用于教学，则主要适用于中、高级数控加工从业人员深入学习使用。
目前，运用加工仿真系统进行数控课程特别是其实验实践环节教学，是解决前述矛盾问题的重要方法。其初期投资成本和运行耗费相对实体设备投资而言较低廉。通过软件模拟仿真基本上可解决学生熟悉机床控制面板及数控系统操作等问题，是一种耗费比较低的教学手段。
下面以国内教育行业运用最广的宇龙数控加工仿真系统为例，具体介绍软件特点：系统基于虚拟现实技术，能基本实现对数控机床操作全过程和加工运行全环境的仿真，包括毛坯定义、夹具刀具定义与选用，零件基准测量和设置，数控程序输入、编辑和调试等，甚至具有工件的三维测量功能；该软件能够仿真Fanuc O、Fanue O-Ⅰ、Fanue PowerMate O、Siemens 810D、Siemens802C、Siemens 802D、PA 8000、三菱60、大森数控、华中数控和广州数控等主流系统，提供的机床面板包括数控车床、数控铣床、立式和卧式加工中心等几十种。宇龙数控加工仿真系统在教学方面主要具有互动教学功能和考试功能：互动教学功能使教师可以广播方式在每个学生的计算机终端屏幕上演示数控加工仿真教学内容，也可在学生自主练习时通过教师机终端屏幕监控其操作情况，实时了解教学进展；对远程开放教育而言，该软件可在局域网上实现互动教学，也可基于INTERNET进行双向互动远程教学；具备较完善的考核功能；可完整记录具体操作过程和测试结果，并通过回放供教师察看，另外，学生完成仿真加工后，系统可对工件进行全自动智能化测量，如果事先设定有评分规则，还能实现全自动测试评分，这对远程教育模式下的数控课程实验教学而言是非常适宜的。
开放教育数控课程教学中如何应用加工仿真系统
1.集中面授辅导环节适当运用数控加工仿真系统，充分发挥其演示作用，使学生获得良好的教学效果
数控技术课程是理论性、实践性均很强的课程，如果教师在集中面授辅导教学中仅采用常规的单向灌输式教学模式，不结合适当的演示手段，其课堂教学效果往往事倍而功半。若在面授教学中运用大屏幕投影设备运行数控加工仿真系统，适时向学生演示理论教学中涉及的机床控制面板、数控系统NC程序、加工运动轨迹等，可使学生加深对数控理论知识的理解，并更好地加以掌握，从而最终获得良好的理论教学效果。
2.科学安排数控加工仿真系统远程实训，提高学生实际操作能力
利用数控加工仿真系统基于因特网的交互式双向教学功能，可在开放教育办学系统内构建数控课程远程实训实验教学平台，加强学生实际操作能力锻炼。在远程实训教学安排中，可将教学内容分为三个板块：一是基础部分，主要训练学生运用最常用的FANUC系统数控车床、数控铣床、数控加工中心进行编程、加工操作等。通过这板块实训教学，使学生打下坚实的数控操作基础；二是提高部分，主要训练学生运用SIEMENS数控系统三大机床进行编程与操作，提高对不同数控系统编程、操作方法的理解与应用能力；三是拓展部分，主要训练学生运用国产华中数控系统和广州数控系统进行车床编程与操作，扩大知识覆盖面，提高学生对不同系统、不同面板的适应能力。
3.利用数控加工仿真系统实施形成性考核
在开放教育教学模式中，形成性考核对于提高教学效果和质量具有重要作用。开放教育机电专业数控课程教学，可充分利用数控加工仿真系统考试功能方便地实现对学生的形成性考核。由教师根据教学计划进程，适当安排阶段性课题作业，学生通过远程实训平台完成仿真操作后，将操作记录文件传送给服务器，教师作出检查评价即可。
综上，应用数控加工仿真系统替代大部分真实数控设备，是开放教育数控课程教学的有效手段，能合理利用有限的教学资金投入，大大提高开放教育机电专业办学效益和教学质量。
参考文献：
[1]白凤光，王阳合等，数控技术应用专业实践教学环节的教学目标与实现，成都航空职业技术学院学报，2005年6月第2期
[2]刘清，朱容忆，仿真系统在数控人才培养中的应用，长沙大学学报[J]2006年3月第20卷第2期