数控仿真系统

数控仿真系统（精选8篇）

数控仿真系统 篇1

关键词：数控教学;数控仿真软件;教学效果

进入21世纪，我国制造业在世界上所占的比重越来远大，随着我国逐渐成为“世界制造业中心”进程的加快，制造业的主力军――技能人才严重缺乏已成为制约我国制造业快速发展的瓶颈。

数控机床在现代机械制造业中广泛应用，社会急需大批熟练掌握现代数控机床编程、操作、维修的一线工数控技术工人。

职业技术学校作为生产一线操作和技术人才的培养基地，如何更快更好地培养出满足市场需要，掌握数控机床编程、操作与维修等技能的高质量的技术人才，早已是数控教学工作者研究的课题。

现在职业院校数控专业普遍采用数控仿真软件辅助数控教学。

现浅谈如何利用数控仿真软件作为辅助教学工具，与数控教学有机地结合起来，提高数控教学水平，培养高素质的应用型技术人才。

一、采用数控仿真软件作用

1.节约设备投入，实习耗材的使用

现在数控设备价格比较高。

数控车床最少7、8万，数控铣床一般也在20万左右。

加工中心一般要50万左右，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。

数控仿真软件包含多种数控系统，使用其作为教学辅助工具，可以使数控教学达到投入少，教学内容多样性，培养的学生适应能力强的目的。

它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、人身安全等问题;又能克服学生因为刚刚接触数控机床产生的畏难心理，增强学生操作熟练度和信心，能对机床的功能有深入了解，达到熟悉数控机床的目的，学生还可以通过仿真对所编程序进行验证。

可以克服人多而设备少的矛盾，保证了学生实习时间，同时同样数量机床可以满足更多学生实习，降低了实习消耗，节约了成本。

2.提高学生编程、操作能力

数控仿真软件具有多种数控系统、多种机床，它可以逼真的进行数控编程和操作。

可以让学生在实际动手操作之前，先用仿真软件在计算机上模拟操作，这样能让学生在实际操作机床之前就已经有了一定的熟练度和自信心。

在实习时，合理安排数控仿真和实操课时比例，一般为1:1。

仿真练习可以进行编程和加工工艺学习，学生利用仿真软件可以进行程序编写，工件仿真加工等操作，通过完整的、接近于实际操作的模拟操作过程的教学让学生掌握数控机床加工零件的全部过程。

这一过程将数控编程、制造工艺、刀具、数控机床、数控加工等课程有机地结合起来，使学生觉得以前所学的知识不再孤立、枯燥，达到了融会贯通，巩固了学生的加工工艺方面的知识，强化了数控教学的效果。

学生可以更快、更好地掌握编程、操作，同时培养学生独立解决实际问题的能力。

3.拓展学生所学的知识面

现在学校购买的数控机床一般是FANUC系统，但有的企业使用西门子系统、广州数控等系统。

为了使学生在毕业后有更多的就业选择，在进行仿真教学时可以不仅仅练习FANUC系统编程、加工，还应拓展数控系统的学习。

利用仿真软件学习其他企业常用的数控系统的编程和操作，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。

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，拓展学生知识面。

4.提高理论教学效果

数控理论教学尤其是数控编程与操作的学习，最好使用仿真数控软件辅助教学。

在教室里枯燥的学习数控编程，学生不容易理解指令的使用，而且无法检验编写的程序正确与否。

在课堂上讲解按键作用和操作，只能靠学生的想象，枯燥无味，教学的效果甚微。

如果将数控仿真软件引入理论教学，可以在课堂上将学生的程序编写逼真的演示出来，可以及时发现程序中存在的问题，对指令的理解更加容易。

可以使学生在教室中看到和实际加工基本相同的加工过程，学生更容易理解数控加工操作。

这不但有利于激发学生学习兴趣，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。

二、使用中存在问题及解决措施

数控仿真软件的使用不仅仅包括优点，还存在不足之处需要改进。

1.学生不注意仿真和实操之间的不同

数控仿真软件只是对工件的编程、加工过程的模拟，并非真实的加工过程，仿真系统只有在选择过大切削深度时才会提示报警。

在使用仿真软件练习时，不用考虑切削用量的影响，程序就能加工合格的工件，学生不能感觉到实际加工时的切削用量的选择、零件装夹对加工的影响。

长此下去，学生在生产加工中就不会考虑到切削用量、刀具、材料等因素对加工的影响，只会按照仿真系统编程。

这样的程序一旦用于实际操作，很容易发生崩刀、撞车等安全问题或影响零件的加工质量。

对此教师要高度重视，合理的安排仿真和实操的课时，使学生始终保持安全生产的意识，养成良好的工作习惯。

2.有可能影响学生的学习

一方面，长时间使用数控仿真软件教学，会使学生认为数控编程、加工比较简单，放松对自己的要求，不认真听讲，懒于上数控机床操作，致使技术退步。

另一方面，有些学生自控能力较差，长时间使用仿真软件教学，学生趁机利用电脑上网、玩游戏或看小说，放弃学习。

这就要求教师加强责任心，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。

总之，把数控仿真软件用于数控教学之中，将激发学生的学习积极性，将有利于改进数控教学条件，提高数控教学效果，但要正确处理其在使用中产生的问题，以便收到事半功倍的效果。

【参考文献】

[1]黄凤岐，潘宏歌.数控仿真技术的教学应用.科教文汇.(19)：185.

数控仿真系统 篇2

一、数控加工仿真教学系统

随着虚拟现实技术及计算机技术的发展, 出现了可以模拟实际机床加工环境及其工作状态的计算机加工系统, 它是一个应用虚拟现实技术于数控加工操作技能实训的仿真软件, 利用计算机的仿真系统进行学习, 可以迅速提高学生的理论和实际水平, 非常安全而且实习费用低。目前国内已经出现了各种数控加工仿真教学系统, 如北京斐克、上海宇龙、广州超软和南京宇航等不同数控加工仿真软件。我们学校选择了南京宇航数控仿真软件。通过该软件可以使学生达到实物操作训练的目的, 又可以大大减少昂贵的设备投入。它具有FANUC、SIEMENS系统功能, 学生通过在PC机上操作该软件, 能在很短的时间内就能操作FANUC、SIEMENS系统数控车、数控铣及加工中心, 可手动或自动编程和加工, 教师通过网络教学, 监看窗口滚动控制, 可随时获得学生信息。该软件兼容性广, 可和国内数控设备配套教学使用。它能够像真正的CNC机床一样进行控制面板操作, 可在虚拟的数控系统里编程移动命令和进行机床动作, 而后传输给虚拟机床加工工件, 并实时显示程序路径和三维工件图形。

数控加工仿真软件具有丰富功能, 例如全面的仿真功能、丰富的刀具库管理功能、全面的检测功能等。全面的仿真功能包括机床操作的全过程, 即:毛坯定义、工件装夹、压板安装、刀具安装、基准对刀、机床手动操作、自动加工、检测并且能够做三维仿真, 等同于对真正的CNC机床的操作;丰富多样的刀具库管理体系采用数据库统一管理的刀具材料、特性参数库, 含上百种不同材料、类型和形状的车刀、铣刀, 同时还支持用户自定义刀具及相关特性参数;全面的检测功能有手动、自动加工等模式下的实时碰撞检测, 包括刀具与夹具、压板, 机床行程超程, 主轴不转时刀具与工件的碰撞等出错时会有报警或提示, 从而防止错误操作的发生;完善的图形和标准数据接口即三维铣削CAD功能, 包括交互设计、用鼠标绘图和曲线建模、支持轮廓、凹腔和钻削加工过程, 并将其它软件生成NC程序调入加工;强大的网络功能可实现远程教育, 通过网络实现互动教学, 使得远程教学成为名副其实, 它代表未来教育的发展方向。

二、数控仿真系统在教学中的应用

众所周知, 现在职业中专学生, 学习基础差, 学习的主动性不强, 所以教师教学显得很困难, 传统的教学方法已很难使学生接受, 因此通过灵活的、先进的教学方法和教学手段来提高学生的学习兴趣。作为职专生, 必须有过硬的操作技能, 才能在社会上有立足之地, 我们尊重学科体系, 渗透能力训练, 将理论知识应用到实践中来。通过应用数控仿真软件, 能较为娴熟地运用行为导向教学方法, 在课堂上真正体现学生为主体突出显示学生动手动脑的能力, 变学生被动学习为主动学习。培养学生分析问题, 解决问题的能力。通过情境教学, 大大提高了学生的学习兴趣和主动性。

教师十分重视应用数控加工仿真系统于数控编程这一理论教学课程和作为操作技能训练这一实训课程, 但应摆正数控加工仿真系统在教学中的位置, 既不能完全依赖仿真系统而放弃教师在教学中的引导作用, 也不能延续在教学中教师唱独角戏的教学方法, 而忽视数控仿真系统的应用, 应加强互动, 提高学生的学习能力, 科学地充分发挥仿真系统在教学中的作用。在进行数控编程与操作教学中, 教师重点解决编程方法、工艺安排方面的问题, 利用仿真系统解决程序校验, 以及不同系统不同机床的操作问题, 复习在普通机床加工中已学过的切削用量的选择、刀具的刃磨、刀具的选用等方面的知识。每次上机有明确的课题, 在上机前利用示教模式或投影仪进行数控加工仿真系统的操作演示, 并在学生中进行巡回指导。这样使学生更快更好地掌握对数控编程和操作技能, 培养了学生学习能力, 解决实际问题、独立工作能力。

在教学过程中, 我们主要讲解与训练社会上最常用的FANUC、SIEMENS的编程方法和操作应用, 使学生能熟练掌握、灵活应用;再安排适当的课时讲解国产的华中、广数的编程与操作方法和不同面板的操作, 开阔学生的知识面, 提高学生对不同操作系统、面板的编程与操作能力, 使他们能很快适应不同企业、不同数控系统的数控机床的操作和编程, 并有较强的工艺和现场问题的处理能力。

三、数控仿真系统在教学中效果显著

随着数控化率的提高, 对数控方面的人才的需求也在不断的增加, 为了保证每个学生有足够的上机时间, 我们的数控机床的数量也必须随着学生的增加而增加。但我们知道数控机床属于高科技产品, 品种多、价格高。一台普通的数控机床少则几万, 多则一、二十万, 加工中心少则五六十万多则几百万, 有的甚至上千万, 所以数控机床的操作训练若完全依赖数控机床进行, 投入大、消耗多、成本高。因此运用数控加工仿真系统教学是解决这一问题的重要途径。把仿真系统引入到教学中这样既可避免因初学者误操作造成价格昂贵的数控机床的损坏, 又可以使操作人员感受仿真数控机床操作过程中产生现场感和真实感。随着人数的增多, 我们可以通过计算机大量配置终端, 彻底解决了数控机床数量不足的难题, 使每位学员有足够的实践机会。因此能够让学生很快的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。并且仿真软件不存在安全问题, 若操作失误, 系统会有所提示, 给仿真者以警示, 这使得操作变得生动、形象起来, 巩固了学生的操作能力, 达到了实训效果。这样学生可以大胆地、独立地进行学习和练习, 减少了工件材料和能源的消耗, 节约了实训环节的培训成本。所以它是数控实习教学的前期教学的好的辅助手段, 提高了培训效率, 节约了成本。

传统的学习是枯燥的指令讲解, 空对空的编程训练, 特别是考试时, 程序的批阅更是让数控教师头昏眼花, 因为每个人的编程会有所差别, 比如:有人用固定循环编程, 有人用子程序编程, 而且工艺上也会有所差别。改卷的工作量非常大, 所以考核就不一定每个课题都进行。但在应用了数控仿真系统教学以后, 教学变得更加生动、具体、形象, 提高了学生的学习兴趣, 教学效果明显得到提高, 并能自我检测加工零件的几何形状精度, 对学生操作能力和培训起到了极大的提高和加强作用。这样我们就可以每课题进行一次考核, 因为通过仿真软件可以直观看到最终工件的形状, 还可以通过查看刀具轨迹查看他的工艺和中间编程是否存在问题, 真正达到了又直观、又具体、又生动、又准确的考核效果, 减少了教师的工作量, 提高了教学质量。

综上所述, 数控加工仿真系统会在以后教学中发挥越来越重要的作用, 并且在数控教学中的应用也会越来越广泛。

摘要：数控仿真教学软件利用它的虚拟现实技术、图形设计与仿真功能, 改善了目前数控技术课程教学中设备投入大、学生多、上机时间短、学习效率低的现象, 提高了学生的编程和操作能力。

数控仿真系统 篇3

关键词：数控加工仿真;数控教学

数控机床是高科技产品，种类众多，技术含量非常高，价格十分昂贵，一台数控车床或者数控铣床动辄几十万，在数控教学中全部采用实际操作的方式进行将会造成十分高昂的教学成本，实力雄厚的重点院校企业同样无力承担，所以研究一种仿真系统代替实际操作成为了数控教学主要的发展方向，本文就对数控加工仿真系统在数控教学中的应用进行研究，试图摸索出一套更有效，更加节省的数控教学方法。

1.数控教学中存在的问题

数控机床是机电一体化设备，造价远高于普通车床，完全依赖数控机床实际操作进行实训消耗的成本是难以承担的。

数控机床发展非常快，型号众多，更新比较频繁，学校将全部型号系统配齐是不现实的，学生在学校接受数控车床学习之后往往发现工厂中的车床和学校的差别较大，导致学生毕业之后需要在工作岗位上摸索很长时间才能够真正适应机床。

数控机床采用自动运行的方式，学生在初学阶段，极容易因为编程不合理造成刀具和机床损坏，维修的造价很高，甚至可能导致学生受伤。

2.数控加工仿真系统

数控架空仿真系统是在计算机技术和虚拟现实技术飞速进步的情况下产生和发展的，主要用于进行实际设备的模拟和工作状态的仿真，采用计算机仿真培训系统进行培训，能够迅速提高操作者的操作水平，并且不会对真实设备造成损坏。

国内已经有很多学校在教学过程中应用了计算机仿真技术，在数控操作人员培训方面更是产生了各种仿真教学系统。数控加工仿真系统实际上就是计算机以及其他专用硬件软件对真实场景的一种模拟，参与者能够通过和仿真情况的交互来学习数控机床的实际操作。

数控架空仿真系统以虚拟数控机床为核心，虚拟数控机床是虚拟制造技术的一个执行单元，能够给产品设计过程提供可制造型分析，还可以用作学生学习实际操作的工具。通过对零件切削过程的模拟来检查数控指令是否正确。数控加工独立仿真系统可以独立和在线运行，独立运行设备需要一台微机，在显示屏仿真面上上进行数控机床模拟，零件切削过程采用三维动画表示，这种模式方式是十分直观有效的。而在线运行则是将教学系统连接在实际机床上，控制硬件通过对真实场景的仿真，让学生获得一种类似真实的感觉，提高学生的实际操作能力。

3.数控架空仿真系统应用于数控教学的策略

3.1数控加工仿真系统选择

数控加工仿真系统种类和软件形式比较丰富很多数控机床自身就带有仿真系统，然而这些数控加工仿真系统在教学中适用性不强，对教师教学和学生训练具有一定的局限性。很多先构图之后进行自动编程仿真的软件不适用于手工编程，而采用上海宇龙公司开发的基于虚拟现实技术的仿真系统则能够实现对数控铣床、加工中心、车床加工中心加工全过程的仿真，是一种比较理想的仿真系统。

3.2应用策略

3.2.1活化教学方法

传统教学方式在数控教学中的应用效果不是十分理想，因为数控加工有着很强的实践性，理论知识的讲解不能给学生产生很强的印象，所以需要采用灵活的教学方式，提高学生的学习热情。数控专业教师需要不断提升自身的教学水平和数控专业技能，要具有相当的数控编程能力，工艺处理能力和机床实际操作技术，采用行动导向的教学方式，将学生的整体地位充分发挥出来，让学生动手动脑，提高学生的主动性。教师需要积极对学生进行引导，在学生在仿真系统操作过程中遇到的困难进行生动的讲解，尽量集中每堂课的知识点，由浅入深，循序渐进，让学生有层次的掌握编程方法和实际操作技巧。

3.2.2应用仿真系统，实地操作

数控加工仿真系统在数控编程和操作理论教学中能够得到有效的利用，是提高学生数控实际操作能力有效的辅助教学工具。教师需要在教学过程中将仿真系统的可操作性充分利用起来，不能在教学过程中过分依赖仿真系统，弱化数控理论知识的学习加强，也不能一味采用“独角戏”的教学方式，纸上谈兵，导致学生对机床的恐惧心理。

在数控编程和操作课程操作过程中，应该将教学的中心放在编程方法和在编程过程中解决工艺问题的措施。学生则利用仿真系统，进行程序校验，熟悉不同型号不同种类机床的操作问题。在上机操作之前，教师要给学生提出明确的课题，教师需要首先在数控加工仿真系统中进行演示，或者利用多媒体进行演示，学生上机过程需要巡回指导，学生通过在数控仿真系统进行编程和操作，提高了学生自学能力和解决问题的能力，同时有效避免了初学者对车床造成的破坏。

3.2.3编排合理的教学内容

按照三个层次安排教学内容。基础模块对数控系统最常见的车床、铣床、加工中心以及编程方法、操作方法和应用进行研究，这是数控教学的“基本功”，是非常重要的知识环节，学生一定要非常熟练，并且能够灵活应用。

之后安排提高模块的教学内容。对三种机床的编程和操作方面进行详细讲解，加深学生对不同数控机床编程方法的理解。

另一模块是扩展模块，对国产主流数控系统的编程操作方法进行讲解，拓宽学生视野。

3.2.4在课程设计中的应用

传统数控技术专业课程设计往往采用图纸和课程设计的方式进行，但是在学生的课程设计报告中我们发现很多问题，在零件工艺分析、加工路线和工艺卡片等方面存在着明显不足，这样的课程设计不是我们想要的。

引入数控加工系统的课程设计则将课程设计分解为理论和实际操作两部分，在实践部分，要求学生首先在仿真系统上进行手动编程，之后检查第一部分内容的合理性，之后根据编程在实际数控机床上进行操作，进一步验证方案的可行性，采用这种课程设计方案显著体伽勒课程设计的效率，同时也锻炼了学生思考和分析的能力。

4.结束语

数控加工仿真软件应用于数控教学，能够显著提高学生的实际操作能力，并能帮助学生对多种操作系统车床的操作和编程方法进行了解，而且能够减少初学者对成实际车床设备的损坏，并一定程度上保护了学生的人身安全。

参考文献：

[1]黄志辉.数控加工编程与操作[M].北京：电子工程出版社，2012，（8）.

[2]朱丽军.数控仿真应用软件实训[M].机械工业出版社，2013，（5）.

[3]曾小慧，吴明华，潘铁虹.在线数控加工仿真教学系统的实现[J].组合机床与自动化加工技术，2011（9）.

数控机床仿真在数控教学中的引用 篇4

摘 要：本文结合当今数控机床仿真软件的出现和我单位数控加工教学和培训的职能，及数控机床操作培训事故率多、对机床损坏大等特点论述对于初次接触数控机床的学生和学员结合数控机床仿真软件来进行基本操作培训。

关键词：虚拟数控机床 数控教学与培训 虚拟现实 仿真

0 引言

随着数控加工在机械制造业中的广泛应用，数控操作者的大量培训便成为迫切的问题。在传统的操作培训中，数控编程和操作的有效培训必须在实际机床上进行，这既占用了设备加工时间，又具有风险，培训中的误操作经常会导致昂贵设备的损坏。

随着计算技术的发展，尤其是虚拟现实技术和理念的发展，产生了可以模拟实际设备加工环境及其工作状态的计算机仿真培训系统。它用计算机仿真培训系统进行培训，不仅可迅速提高操作者的素质，而且安全可靠、费用低。

与科学幻想相似，想象力和技术的相互结合造就了虚拟现实。培根在13世纪写的没有马的轿车和配备动力的机械的科幻故事就是这类结合的早期见证，凡尔纳在19世纪写了火箭和潜水艇的预言性科幻小说，特别是一些科幻作家们已做出的各种利用虚拟现实的基本概念的设想正在逐步变成了具体化。上世纪内所建树的几个技术性里程碑使得虚拟现实成为可能，电话、无线电、电视、半导体三极管和集成电路(微处理器芯片)和液晶显示器。尤其是计算机技术的飞速发展。一些早期的仿真尝试(例如第一台飞行模拟器、立体电影、电视游戏等)都已成为当今虚拟现实仿真的先驱。当然虚拟现实技术的发展历程与电子学以及计算机产业的蓬勃发展是分不开的。

目前在国内已经有少数高等院校将计算机仿真初步运用于数控操作人才培训的教学之中，也产生了各种仿真教学系统。这些教学系统既能单机系统独立运行，又能在线运行。独立运行即机床模型方式，其培训设施只需一台微机，数控机床的模拟操作在显示屏显示的仿真面板上进行，而零件切削过程由机床模型三维动画演示，用这种方式进行初步培训是经济有效的；在线运行即机床工作方式，这种方式下教学系统将与实际机床连接，由硬件实现零件切削过程，这时除了操作者是用仿真面板操作外，其它则与实际机床的真实情况一样，简单来讲就是利用计算机和其他的专用硬件软件去产生一种真实场景的仿真，参与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。因此能进一步培训操作者的实际工作技能。

数控仿真系统的核心是虚拟数控机床，而虚拟数控机床又是虚拟制造技术中的一个执行单元，它不仅在数控加工过程中为产品设计提供了可制造性的分析，而且在数控系统的学习和培训中，为各类学校和企业技术人员提供了完善的学习和培训。该类系统完全模拟零件的切削过程，能检验数控指令正确与否，提供一套功能齐全的调试、编辑、修改和跟踪执行等功能。1 虚拟数控系统功能

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，虚拟数控机床应具有以下功能： ·虚拟数控机床应具有与真实机床完全相同的结构。虚拟数控机床能模仿真实机床的任何功能而不致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．并应与真实机床有完全相同的界面风格，为技术人员的学习和培训提供保证。

·虚拟数控机床强大的网络功能，为远程教育提供可能。

·完善的图形和标准数据接口。用户既能在真实的环境中运行虚拟机床，又能观察它的各种远行参数，并能与其他CAD／CAM软件接口。3平台的购建

虚拟数控机床是如何实现这些功能的呢？它一般是通过以下的构建平台来实现。

①Nc解释平台 NC解释平台包括NC解释器和NC验证器。任务分配数据库从任务调度中接受数控代码并将其翻译为虚拟机床的部件、刀具等运动的信息，并将其通过计算模块来模拟机床的响应，NC解释器能够被自由地配置从而能够模拟任何一种数控机床的CNC控制器。

②NC验证器，能够验证NC代码的语法正确性。

③刀具库 刀具库应包括一台数控机床所需的刀具，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。

④仿真平台 仿真平台包括刀具轨迹仿真、切削力仿真，加工精度仿真、三维动画仿真、加工工时统计分析，仿真平台是虚拟数控机床的核心技术。操作者可以在虚拟的环境中进行机床运动和切削过程等的仿真，从中获得相关的加工数据。如进给轴的位移量、换刀状态、主轴转速、加速度、进给量、加工时间等。通过加工过程的仿真，了解所设计工件的可加工性，验证NC代码的正确性以及评价和优化加工过程，并通过在线修改NC代码来优化NC代码。

⑤计算平台 计算平台用来完成虚拟数控机床中各种计算，如根据NC代码计算加工零件新的几何形状，根据刀具的材料、运行时间、零件的材料性质和润滑介质的性质计算刀具的补偿量和热补偿量。这些计算结果是虚拟数控机床在应用于虚拟制造过程中的加工方案评价以及可制造性分析所必须的。

⑥设计开发平台 虚拟数控机床的设计平台是一个面向对象的数控软件库及其开发环境。通过对数控软件的标准化、规范化研究和其它CAD／CAM软件的数据交换，并对典型的零件进行封装，设计成具有稳定、通用接口的可重用的软件。

⑦操作运行平台和监控平台 在虚拟环境中完全实现真实机床的操作，让使用者完全感受到真实机床的运行特性。在这些基础上的监控硬件和软件，用来控制简易机床．增加虚拟数控机床的真实感．并且可以进行典型零件的实验性试切加工，让使用者有一种身临其尽的感觉。尤其是在数控教学和培训过程中，初学数控编程者需要大量的编程练习，并进行实际调试。用试切法来检验数控加工程序显然不合理，而且也难于实现。如果利用仿真技术，这些问题可以轻松得到解决，从而避免编程时人为出错或工艺不合理造成工件报废。4 总结

鉴于虚拟数控机床具备的功能，针对目前我单位数控教学课程和参加数控实习学生人数的增多，及数控设备较为精密、昂贵的特点。把数控加工仿真软件引入教学之中，用于数控机床操作与编程培训，这样既可以避免因误操作造成价格昂贵的数控机床的损坏，又可以使操作人员在对仿真数控机床操作过程中产生临场感和真实感。而且能够让同学们更快地熟悉和了解数控加工的工作过程，并且掌握每种数控机床的基本操作。更大的好处是在实现了同样效果的情况下将加工出错及事故发生率降低到了最小程度。

数控机床 斯沃仿真实验报告 篇5

专业： 机械设计制造及其

班级：

自动化

姓名：

学号：

评分：

指导老师：（签字）

2010年11月

航空制造工程学院机械制造工程系

目 录

实验一： 数控车软件的启动与基本操作 实验二： 数控车削加工对刀方法分析与操作 实验三： 数控车削加多刀车削加工对刀及操作 实验四： 刀具磨损补偿控制原理与方法分析与操作

五、实验心得 1

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实验一：数控车软件的启动与基本操作

1)实验目的：了解斯沃数控车削仿真软件的启动与基本操作方法，通过软键的操作，熟悉数控车削加工的基本操作方法。

2)实验设备：斯沃数控车削仿真软件

3)实验内容：通过软件掌握数控车的启动与基本操作，其中包括数控车面板上的各种按键的作用，主要有方式建、机床操作选择键、功能键、补正键、系统参数键、故障资料键及图形显示键、编辑程序键等构成。

4)实验步骤：

1、启动swanc6.3软件，单击运行。

2、按下系统启动键，系统启动。

3、按下急停按钮，消除警报。

4、在标准工具栏中使用各种图标,熟悉各种图标的作用，了解软件图标的用途。

5、进行机床面板上的各种操作，如回零，绝对坐标、相对坐标、综合坐标的显示操作，手动移动，手摇移动，主轴倍率的调节及MID运行方式等。

6、运用编辑程序键，练习程序的键入。如insert键、alter键、delete键等。（注意：打开保护锁）

7、了解数控机床的四种运行方式：锁住运行、空运行、单段运行、存储器运行。

机床回零的作用：

数控机床在开机之前,通常都要执行回零的操作,归根于机床断电后,就失去了对各坐标位置的记忆,其回零的目的在于让各坐标轴回到机床一固定点上,即机床的零点,也叫机床的参考点(MRP).回参考点操作是数控机床的重要功能之一,该功能是否正常,将直接影响零件的加工质量.数控机床安全规程的作用：

它能提醒我们在操作机床时要注意的东西，而这些东西与我们的人身安全及机床的财产安全密切相关。5)实验小结：

在本次实验中，使用斯沃软件的这种数控仿真形式行进练习，使我对机床的加工过程和机床的操作流程有了更深的理解。在实践中学习到了课本上没有的东西。我相信，通过本次实验，必定会指导我在今后的工作中更加努力的去学习！

实验二：数控车削加工对刀方法分析与操作

1)实验目的：了解数控车加工的三种对刀原理，掌握三种对刀方法与操作。2)实验设备：斯沃数控车削仿真软件

3)实验内容：数控车的对刀有三种方法,即刀具偏置、G50指令及G54~G59指令。

1、刀具偏置的方法是从机械坐标零点看是，通过刀具偏置直接补偿到工件端面和X轴线零点处。使每把刀具与工件零点产生准确值，再把这些值输入到每把刀具对应的刀补号中，以此来确定机床坐标系与工件坐标的正确关系，达到加工之目的。

2、G50是通过其设定了“起刀点”的位置，再把起刀点至机械零点的距离通过对刀移动刀架求的出来，把这一距离之编到程序段中的第一条移动指令中，这样就把机床坐标与工件坐标系联系起来，形成了一个完整的尺寸链关系，从而建立起了一个确定的工件坐标系。

3、G54~G59对刀方法是用MDI功能从CNC G54~G59六个坐标系中任选一个（如：G54），将工件坐标系偏置X值Z值存在其中。加工时只要在G54的工件坐标系即可正确的加工。G54指令的X轴和Z轴的坐标值可用“基准刀”对刀来取得。4)实验步骤：（1）几何偏置对刀

1、启动机床，回零，装好刀具并设置工件直径为30mm。

2、在编辑的状态，将程序导入机床中。

3、利用软件提供的快速定位将刀具移到加工工件边缘，在刀具补正中的一号刀位中输入X30并测量，Z0并测量。

4、回到程序状态，在自动的状态下，按下循环按钮即可。

（2）G50指令对刀 1、1、启动机床，回零，装好刀具并设置工件直径为30mm。

2、在编辑的状态，将程序导入机床中。

3、利用软件提供的快速定位将刀具移到加工工件边缘，在相对坐标系中键入U30及W0.4、将刀具移动到起刀点。

5、回到程序状态，在自动的状态下，按下循环按钮即可。

（3）G54～G59指令对刀

1、启动机床，回零，装好刀具并设置工件直径为30mm。

2、在编辑的状态，将程序导入机床中。

3、利用软件提供的快速定位将刀具移到加工工件边缘，在工件坐标系设定中，设定G54中X30并测量，Z0并测量。

4、回到程序状态，在自动的状态下，按下循环按钮即可。

5)实验小结：

通过本次上机实验，使我明白了数控车床对刀的三种方法，即刀具偏置、G50指令及G54~G59指令。首先，对刀的过程要细心，要精准。对刀的精准程度决定了加工工件的质量的优劣。其次，编程前，心中要有所要加工零件的刀路，即：该怎样去

编程，如何选刀，如何在精准的前提下，进行简单儿又正确的编程。再次，编程看似一个很简单的过程，但是要成功的用它来加工出完美的工件，就必须要求我们要有一颗谨慎的心，粗心大意必定是允许的。最后在积极生产中，安全，作为一个加工的操作人员来说，成天对着机床，安全就很重要！

实验三：数控车削加多刀车削加工对刀及操作

1)实验目的：了解数控车加工多刀对刀的原理与操作方法。了解对多对刀的标准刀与非标准刀的概念，什么场合必须选用标准刀与非标准刀对刀。

2)实验设备：斯沃数控车削仿真软件

3)实验内容：使用G50及G54~G59指令建立工件坐标系时，采用多刀加工时，必须建立一个道具为标准刀，按前面实验那样进行对刀。而其余的刀具为非标准刀，利用刀具几何偏置修正其装刀位置误差。

4)实验步骤：（1）几何偏置对刀

1、第一把刀的对刀方法如上次实验那样。

2、第二把刀如有刀具偏差也同样的对刀。

3、加工即可。（2）G50指令对刀

1、第一把刀的对刀方法如上次实验那样。

2、第二把刀如果有偏差则在刀具几何偏置修正其装刀位置误差。

导入程序

设置相对坐标

将刀具移到起刀点。

2、第二把刀同样对刀（如果有偏差则在刀具几何偏置修正其装刀位置误差，补正方法下述）。

加工后的零件 3、3、对刀完成后，回到程序状态，在自动的状态下，按下循环按钮即可。（3）G54～G59指令对刀

1、对刀过程如上次实验介绍的那样，利用G55将第一刀对刀。

2、第二把刀对刀（如果有偏差则在刀具几何偏置修正其装刀位置误差，补正方法下述）。

3、对刀完成后，回到程序状态，在自动的状态下，按下循环按钮即可。5)实验小结：。

这里所安排的课程非常出色，上机实验也很合理所学很实用，首先从基础开始让我们打下良好的基础，由浅而深，很贴近实际工作需要。老师教课的方法也很出色，不仅把理论知识讲得很彻底，而且结合自己的实战经验，让我们提前对实际加工有所了解，马上即将步入社会，不知道自己能不能胜任工作，有些期待又有些胆怯。但通过老师的悉心指导和同学们的热心帮助，使我顺利完成了本次试验，让我真的认识到加工一个合格的零件真的很不易，要不断地思考和练习。

实验四：刀具磨损补偿控制原理与方法分析与操作

1)实验目的：了解FANUC 0i Mate-TC数控系统刀具偏置存储器的构成与使用，掌握如何利用磨损补偿进行工件几何尺寸的微调与控制原理与方法。

2)实验设备：斯沃数控车削仿真软件 3)实验内容：

刀具磨损补偿的原因

在实际加工工件时，使用一把刀具一般不能满足工件的加工要求，通常要使用多把刀具进行加工。作为基准刀的1号刀刀尖点有进给轨迹，而其它刀具的刀尖点相对于基准刀刀尖有偏移量（即刀位偏差）。在程序里使用M06指令使刀架转动，实现换刀，T指令则使非基准刀刀尖点从偏离位置移动到基准刀的刀尖点位置（A点）然后再按编程轨迹进给，刀具在加工过程中出现的磨损也要进行位置补偿。

图1.刀具的磨耗和形状补正版面

4)实验步骤：

1、进行常规的机床操作，并键入程序。

2、将第二刀具长度减少10mm，并用第一把刀对刀。

3、在加工的过程中通过刀具的磨损的补正进行调节，如图3。

图3.对刀具进行补正

4、回到程序状态，在自动的状态下，按下循环按钮即可。图4.加工合格零件

图2.为没有补正的时候加工的不合格的零件。

图2.刀具在没有补正的加工

图4.补正后的加工

5)实验小结：

在本次实验中我发现作为一名即将走向工作岗位的大学毕业生，应当养成一种认真严谨的态度。经过本次试验，让我学到了很多东西，比如：补偿的原则取决于刀尖圆弧中心的动向，它总是与切削表面法向里的半径矢量不重合。因此，补偿的基准点是刀尖中心。通常，刀具长度和刀具半径的补偿是按一个假想的刀刃为基准，因此为测量带来一些困难。而且刀具半径偏置的命令应当在切削进程启动之前完成； 并且能够防止从工件外部起刀带来的过切现象。反之，要在切削进程之后用移动命令来执行偏置的取消过。我相信，这对我以后在工作的必定产生重要的影响！

五、实验心得

经过几次的上机模拟练习让我学到了许多知识，使我有很大收获的。这次实践练习给了我一次全面的、系统的锻炼的机会，巩固了所学的理论知识，增强了我的实际操作能力，我进一步从实践中认识到数控的重要性。同时，使我认识到在工作中光有理论知识是不够的，还要能把理论运用到实践中去才行。

这次把理论知识运用到实际操作中，既是对实际操作能力的培训，又是对理论知识的复习巩固和延伸。首先要完全理解数控车床安全操作规程，然后通过电脑让我们自己熟悉操作面板。在老师的教导下，我们掌握了数控车床的开机与关机；回零的操作以及什么情况下必须回零操作；手动方式主轴正转；编制程序以及如何输入程序；如何对刀和换刀操作，以及使用刀具补偿命令编制程序，尤其是系统在编制程序中使用的G代码等。经过反复的练习，我们基本熟练掌握了这些实际操作必备的技能。

最后，衷心感谢老师的悉心指导！

数控仿真系统 篇6

1虚拟仿真数控机床的建模

依据企业现有的三坐标数控镗铣床用CATIA软件进行机床部件的三维实体造型建模，如主轴、床身、导轨、刀库等;接着以STL格式输入到VERI-CUT软件系统中进行组装，组装时应把握其装配约束关系(即几何约束关系、运动约束关系和排斥约束关系)设定机床坐标系、部件坐标系和它们之间的关系，然后根据机床的拓扑关系进行装配。虚拟仿真数控机床建模完成后，要设置各运动部件的运动参数，如工作行程范围、刀具补偿等，其中主轴中心到主轴端面的距离和主轴线的偏移距离参数较为重要，应正确设置，以免影响仿真结果的正确性。

2虚拟仿真数控镗铣床应用研究

通过虚拟仿真数控机床的建立，除对机床的运动进行论证和虚拟设计好所应用的机床夹具外，主要是对数控加工过程进行仿真论证，以解决刀具运动轨迹错误、刀具干扰选择错误等问题，同时，利用虚拟仿真技术可以进行加工过程的优化，以充分利用机床和提高生产率。

2.1验证数控加工过程的错误

进行仿真验证时，通过系统应用等软件将零件的加工信息转换为STL格式输入到仿真加工系统生成数控加工程序，最后进行仿真加工，验证程序轨迹是否存在错误。在实际工作中，由于输入数据有误造成仿真加工时零件形状错误与输入图形信息不符，如刀具未进行补偿、未抬刀、啃刀等，此时可返回原图形信息输入模拟数据，进行检验校正干涉碰撞错误，这是数控加工经常产生的错误之一。验证时观察刀具对非加工部件，如对工作台、夹具等的干涉、碰撞及对工件非加工表面的碰撞，也可对经常发生的干涉现象进行专门的`验证。

2.2优化数控加工程序

应用VERICUT软件时，其带有在知识库基础上建立的优化模块，根据所加工小样的类型选择加工机床参数、应用刀具参数、金属切削数据库等知识进行加工过程的优化，其优化内容主要为粗加工、精加工及高速切削加工时的优化。

2.2.1粗加工优化

为提高生产效率、达到尽快去除粗加工余量的目的，根据已给出的进给量对刀具走刀路径上应去除的金属材料进行速度优化，实现粗加工安全、稳定、高效率。

2.2.2精加工优化

切削力的变化是影响加工尺寸精度和表面粗糙度的主要因素，为此在刀具切入、切出时应调节进给率，使其切削力产生较小的变化，减少振动，从而提高加工质量、延长刀具的使用寿命。值得注意的是，在用球状铣刀加工倾斜面或曲面时进给量会有较大影响，加以适当调节则可使切削平滑、顺利地进行。

2.2.3高速切削加工优化

在工件刀具不产生振动的前提下，高速切削是切削加工的发展方向，通过高速切削不仅可提高生产效率，同时会降低工件的表面粗糙度值。减少切削力的优化方法主要是控制进给量，保持较为稳定的切削力和切屑去除率，通过实际应用对球状铣刀加大进给率，提高主轴转速进行精加工的效果较好。当然也可采用优化切削速度，即对主轴转速进行精加工优化，达到提高表面质量的目的。

3应用特点

利用虚拟仿真技术对数控加工进行仿真试验，通过一段时间应用获得较为显著的效益，主要表现在以下几方面。

3.1提高生产效率

通过仿真切削加工的优化，提高了加工过程的合理性，针对不同加工对象优化切削速度和进给量，使其达到最优切削状态，减少刀具的非正常损坏，从而减少辅助时间，提高加工效率。

3.2提高加工质量

据统计，飞机制造业新机研制过程中加工废品的30%是由于工人操作不当造成，60%是由于数控程序错误造成，10%是其他原因而形成;为此，利用该仿真系统可模拟加工过程，提高了数控编程的正确性，可以大大减少废品的产生。

3.3减少数控机床事故

数控加工时，刀具的碰撞、干涉会导致较大的损失，采用虚拟仿真技术可以避免并减少机床和刀具在加工时不必要的损失。缩短新产品的研制周期新产品研发时，加工出合格的关键零、部件是其中重要环节之一。传统方法试制单一零件耗时费力，容易出现废品，而通过虚拟仿真技术则可基本上验证了所编数控程序的正确性和可靠性，为新品试制节省了大量时间，降低了新品试制的成本和研发周期。

4结语

数控仿真系统 篇7

关键词：数控教学,编程理论,机床操作,实践

随着中国由世界制造业大国向制造业强国的迈进, 数控机床的装备率逐年提高, 数控加工技术得到广泛的应用, 数控人才已经成为劳动力市场急需的人才。如何尽快地培养出满足市场需要、掌握数控机床编程知识操作技能的数控复合型技能人才已成为数控教学工作者必须面对的严峻问题。作为数控编程与操作的专业教师, 深感如何将数控编程理论教学与数控机床操作实践有机地结合起来是值得我们认真探讨的关键问题。

1 数控加工仿真系统可以解决数控设备不足的问题

数控机床属于高科技产品, 品种多价格高。一台数控车床或数控铣床一般需二三十万, 一台数控加工中心也是少则几十万多则几百万。数控机床的操作训练若完全依赖数控机床进行实作训练, 投入大, 消耗多, 成本高, 即使是实力雄厚的培训学校和企业也无力承担起此种消耗与投入。因此探索一种新的数控加工技术教学模式来达到投入少、见效快、培养的学生适应性强、受企业欢迎的教学模式势在必然, 这种教学模式应当区别于传统的机械加工培养模式。通过多年的实践教学探索得出引入数控加工仿真系统教学为是解决这一问题的重要途径。既能解决学生实习时不熟悉数控系统操作及控制面板的问题, 又可以大大提高学生的学习兴趣, 还能提高学生的编程能力及对不同数控系统不同数控机床的适应能力, 同样也是一种进行数控实作前模拟加工教学的有效途径。

2 数控加工仿真系统在教学中的具体应用

2.1 数控加工仿真系统的选用

数控加工仿真系统的软件形式很多, 有的是数控机床本身自带的仿真系统, 但这种数控机床的仿真系统在教学中局限性较大, 不适于教师教学和学生训练。有的是一些先构图而后自动编程仿真软件, 也不适应于手工编程教学的要求。国内还有其它几种数控加工仿真软件, 但都有一些不尽人意之处。经过多方面比较, 我校最终选择了上海宇龙公司的数控加工仿真系统的教学软件。该软件是来源于美国的基于虚拟现实的仿真软件, 是一种富有价值的教学辅助工具, 它可以实现对数控车床、数控铣床和数控加工中心加工零件全过程的仿真, 其中包括毛坯定义、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, 拥有FANUC数控系统、SIEMENS数控系统、华中数控系统、广州数控系统等多种数控系统, 具有多系统、多机床、多零件的加工仿真模拟功能, 该软件具有独创性, 达到国际、国内领先水平。

2.2 数控加工仿真系统的应用方法

2.2.1 灵活应用教学方法, 课堂教学中变学生被动学习为主动学习。

由于大部分基础好的学生选择上高中, 职业技术学校教师教学很困难, 传统的教学方式已很难使学生接受, 因此, 利用先进的教学方法、教学手段来提高学生的学习兴趣显得尤为重要。数控专业教师应有较高的教学水平和教学能力, 有较强的数控职业能力即数控编程能力、工艺处理能力、实际动手能力、自动编程能力, 能较为娴熟地运用行动导向的教学方法, 在课堂教学真正体现学习为主体, 突出显示学生动手动脑的活动, 变学生被动学习为主动学习。在教学过程中, 教师起引导作用, 即对学生活动中遇到的困难或无法下手的问题进行引导、讲解。课堂教学中每节课的知识点尽可能集中, 深入浅出, 便于学生掌握编程方法与技巧。

2.2.2 恰当运用数控加工仿真系统, 充分发挥其课堂教学中的作用。

数控加工仿真系统主要应用于数控编程与操作这一理论教学课程, 还要作为数控操作技能训练的辅助工具。教师应十分重视数控加工仿真系统在教学中的应用方法, 摆正数控加工仿真系统在教学中的位置, 既不能完全依赖数控加工仿真系统放弃教师在教学中的引导作用, 也不能在教学中教师唱独角戏采用常规的教学模式而忽视数控加工仿真系统的应用, 应该科学地、充分地发挥数控加工仿真系统在教学中的作用。

2.2.3 科学安排教学内容, 循序渐近掌握数控编程与操作技巧。

在教学过程中教学内容的安排分为三个模块。其一为基础模块, 主要讲解与训练最常用的FANUC数控系统中的数控车床、数控铣床、数控加工中心的编程方法、操作应用, 这一模块是教学重点, 必须使学生熟练掌握, 灵活应用;其二为提高模块, 主要讲解与训练SIEMENS数控系统的三种机床的编程与操作, 以帮助学生进一步加强不同在数控系统下对不同数控机床的编程方法的理解与应用能力;模块三为拓展模块, 主要讲解国产数控系统中的华中数控系统和广州数控系统中的数控车床的编程与操作方法, 扩大学生的知识面, 提高学生对不同操作系统、不同操作面板的编程与操作能力。这三个模块的教学可根据学生的不同层次进行安排, 中专中技层次难度较低, 高技大专层次难度稍大, 三个模块课时较多。这样, 学生在从业时能够信心十足的面对所操作的数控机床, 较快适应所从事的工作。

2.2.4 正确进行教学评价, 提高学生的学习意识和自觉性。

教学时所进行的教学评价包括学生的自我评价、学生相互之间的评价和教师评价。上机应用数控加工仿真系统进行数控编程与操作练习时以教师评价为主, 对每次的练习成绩及时登记。评价方法包括口头评价和试题测评, 而试题测评方法包括课题测评及期末测评。教师对学生进行口头评价时应注意方式和语言的选择, 对做得不好的学生不采用直接批评的方法, 只是指出该学生哪些地方做得好, 哪些不太好, 应如何改进;对于比较差的学生称为“学习较为困难一点的学生”。课堂测评应有较强的目的性, 不是难为学生, 而是通过学生进行测试, 来提高学生的学习意识、学习热情, 学习的自觉性和自信心, 因此, 测试题应与课堂教学、上机应用数控加工仿真系统的练习要求相适应。考前的复习应有较强的目的性, 不应超出范围, 课程的总评成绩不过分注重一次期末考试结果, 而是更多地、客观地关注学生在整个学习过程中的学习效果。教师在教学中有明确的教学目的, 逐个系统、逐种机床进行讲解及安排练习, 因人施教, 因村施都, 恰到好处。

总之, 数控加工仿真系统软件在教学中的应用尚在起步与探索阶段, 只要积极思考在应用中产生的问题, 主动采取应对措施, 正确发挥其在教学中的作用, 就一定能收到事半功倍的效果。

参考文献

[1]胡晓华, 尤组成.CNC加工过程的计算机模拟仿真[D].科技成果学术论文, 1996 (5) .

数控仿真系统 篇8

关键词：数控加工；仿真系统；虚拟现实；教学效果

中图分类号：G423.0

文献标识码：A

文章编号：1009-2374(2009)03-0208-02

数控加工技术在机械制造业中的应用广泛，传统的机床操作教学方法效率低、教师工作量大，需要用更新的方法来取代。数控加工仿真系统是理论与实验结合、厂家实际加工制造经验与高校教学训练一体所研发的一种机床控制仿真系统软件，可以满足大批量学生教学需求。数控仿真系统软件还能弥补了教学投入大、消耗多、成本高的缺陷，它可以在微机平台上运行，解决了教学时学生多机床设备少的问题、并为学校节省了大量设备购置经费。数控仿真系统软件可以在微机平台上运行，学生可利用此软件进行仿真操作，会起到真实设备的教学效果。数控加工仿真系统安全、经济实用。能够集中精力帮助学生分析、解决实际问题，保证了教学质量使教学效果得到显著提高。能利用此软件对数控装置进行仿真操作，使学生达到实际操作训练的目的，动态的仿真操作使教学过程易教易学、教学效果显著。

一、数控加工仿真系统的特点

随着虚拟现实技术及计算机技术的发展，出现了可以模拟实际机床加工环境及其工作状态的计算机仿真加工系统，它是一个应用虚拟现实技术于数控加工操作技能培训的仿真软件。各种数控加工仿真教学系统如上海宇龙、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，既能单机系统独立运行。又能实现在线运行。采取数控加工仿真教学方法能进一步提高操作者的实际操作技能。实践证明，用这种方式进行教学是非常经济有效的。

1．虚拟数控机床具有以下的功能和特点：(1)虚拟数控机床具有与真实机床完全相同的结构。虚拟数控机床能模仿真实机床的任何功能而不致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，从而为学员的学习和培训提供保证。(2)机床操作全过程仿真。仿真机床操作的整个过程：毛坯定义，工件装夹，压板安装，基准对刀，安装刀具，机床手动操作。(3)丰富多样的刀具库。系统采用数据库统一管理的刀具材料、特性参数库，含数百种不同材料、类型和形状的车刀、铣刀，同时还支持用户自定义刀具及相关特性参数。(4)全面的碰撞检测。手动、自动加工等模式下的实时碰撞检测，包括刀炳刀具与夹具、压板、刀具，机床行程越界，主轴不转时刀柄刀具与工件等的碰撞。出错时会有报警或提示，从而防止了误操作的发生。强大的测量功能。可实现基于刀具切削参数零件粗糙度的测量，能够对仿真软件上加工完成后的工件进行完全自动的、智能化的测量。(5)具有完善的图形和标准数据接口。用户既能在真实的环境中运行虚拟机床，又能观察它的各种运行参数，并能将其他CAD/CAM软件。(6)实用灵活的考试系统。可用于远程网络学习、作业、考试等功能，并实现答卷保存、自动评分、成绩查询和分析等功能，轻松实现无纸化的考核与测评。

2．数控加工仿真系统在教学应用中的意义，数控技术是一门实践性很强的课程，在以往的教学中，由于缺乏必要的设备支持，只能采取课堂教学来“纸上谈兵”单一的课堂教学，单向的信息流动很难让学生有系统，全面的认识。将此仿真软件应用到教学中，具有如下意义：(1)将传统的被动教学变学生参与的主功教学，培养学生的实际动手能力；(2)利用虚拟机床代替实际机床，可消除实际机床加工的危险因素；(3)在计算机上模拟加工过程代替试切，可不消耗材料，降低成本；(4)可有效解决设备不足的问题，使每个学生都可参与其中，极大提高学生的学习兴趣，取得更好的教学效果；(5)满足网络教学和远程培训的需要。

3．数控加工仿真系统特点。通过该软件可以使学生达到实物操作训练的目的，并且安全可靠。通过动态的仿真操作使教学过程易教易学、教学效果显著提高：(1)系统完全模拟真实数控机床的控制面板和屏幕显现，易教、易学，可轻松操作；(2)学生和培训学员可根据自己熟悉的机床任意选择机床设备进行操作；(3)在虚拟环境下对NC代码的切削状态进行检验，操作安全；(4)学生可看到各种机床真实的三维加工仿真过程，并能检查和测量加工后的工件，可以更迅速的掌握数控机床的实操过程；(5)采用虚拟机床替代真实机床进行教学与培训，在降低费用的同时获得更佳的教学和培训效果，使用更经济。其优点在于系统完全模拟真实CNC机床的控制面板和屏幕显现，可轻松操作。在虚拟环境下对NC代码的切削状态进行检验，操作安全。用户可看到真实的三维加工仿真过程，仔细检查加工后的工件，可以更迅速的掌握CNC机床的操作过程，过程逼真。

二、虚拟数控机床平台的构建

数控仿真系统的核心是虚拟数控机床，而虚拟数控机床又是虚拟制造技术中的一个重要的执行单元。数控仿真系统完全模拟真实零件的加工过程，可以检验各种数控指令是否正确，能提供与真实机床完全相同的操作面板，其调试、编辑、修改和跟踪执行等功能也一应俱全，数控加工仿真系统实际上是虚拟环境中数控机床的模型。虚拟数控机床一般是通过以下的构建平台来实现上述功能：

1．NC解释平台。NC解释平台包括NC解释器和NC验证器。任务分配数据库从任务调度中接受数控代码并将其翻译为虚拟机床的部件、刀具等运动的信息，并将其通过计算模块来模拟机床的响应，NC解释器能够被自由地配置从而能够模拟任何一种数控机床的CNC控制器。

2．NC验证器。能够验证NC代码的语法是否正确。

3．刀具库。刀具库应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。

4．仿真平台。仿真平台包括刀具轨迹仿真、切削力仿真，加工精度仿真、三维动画仿真、加工工时统计分析，仿真平台是虚拟数控机床的核心技术。操作者可以在虚拟的环境中进行机床运动和切削过程等的仿真，从中获得相关的加工数据。如进给轴的位移量、换刀状态、主轴转速、加速度、进给量、加工时间等。通过加工过程的仿真，了解所设计工件的可加工性，验证NC代码的正确性以及评价和优化加工过程，并通过在线修改NC代码来将其优化。

5．计算平台。计算平台用来完成虚拟数控机床中各种计算，如根据NC代码计算加工零件新的几何形状，根据刀具的材料、运行时间、零件的材料性质和润滑介质的性质计算刀具的补偿量和热补偿量。这些计算结果是虚拟数控机床在应用于虚拟制造过程中的加工方案评价以及可制造性分析所

必须的。

6．设计开发平台。虚拟数控机床的设计平台是一个面向对象的数控软件库及其开发环境。通过对数控软件的标准化、规范化研究和其它CAD／CAM软件的数据交换，并对典型的零件进行封装，设计成具有稳定、通用接口的可重复使用的软件。

7．操作运行平台和监控平台。在虚拟环境中完全实现真实机床的操作，让使用者完全感受到真实机床的运行特性。在这些基础上的监控硬件和软件，用来控制简易机床，增加虚拟数控机床的真实感，并且可以进行典型零件的实验性试切加工，让使用者有一种身临其尽的感觉。尤其是在数控教学和培训过程中，初学数控编程者需要大量的编程练习，并进行实际调试。用试切法来检验数控加工程序显然不合理，而且也难于实现。如果利用仿真技术，这些问题可以轻松得到解决，从而避免编程时人为出错或工艺不合理造成工件报废。

三、数控加工仿真系统在教学中的应用

虚拟数控机床强大的网络功能，可实现远程教育，不仅在局域网上具有双向互动的教学功能，还具有基于互联网进行双向互动的远程教学功能，使用数控加工仿真系统软件进行辅助教学，主要从以下几个方面进行探索与实践：

1．课堂教学中采用灵活教学手段，变学生被动学习为主动学习，恰当运用数控加工仿真系统，充分发挥其课堂教学中的作用。教师应十分重视数控加工仿真系统的在教学中的应用方法，摆正数控加工仿真系统在教学中的位置，既不能完全依赖数控加工仿真系统放弃教师在教学中的引导作用，也不能在教学中教师唱独角戏，采用常规的教学模式而忽视数控加工仿真系统的应用，应该科学地、充分地发挥数控加工仿真系统在教学中的作用。

2．科学安排教学内容，循序渐近，掌握数控编程与操作技巧，在教学过程中教学内容的安排可分模块化教学。(1)基础模块，主要讲解与训练最常用的FANUC数控系统中的数控车床、数控铣床、数控加工中心的编程方法、操作及应用，这一模块是教学重点，必须使学生熟练掌握，灵活应用；(2)提高模块。主要讲解与训练SIEMENS数控系统的三种机床的编程与操作，以帮助学生进一步加强在不同数控系统下对不同数控机床的编程方法的理解与应用能力；(3)拓展模块，如讲解国产数控系统中的华中数控系统和广州数控系统中的数控车床的编程与操作方法，扩大学生的知识面，提高学生对不同操作系统、不同操作面板的编程与操作能力，正确进行教学评价，提高学生的学习意识和自觉性。利用数控加工仿真系统的教学方法、教学手段来提高学生的学习兴趣显得尤为重要。

3．恰当运用数控加工仿真系统，充分发挥其课堂教学中的作用，数控加工仿真系统主要应用于数控编程与操作这一理论教学课程，还可作为数控操作技能训练的辅助工具。在操作方面，由于数控加工仿真系统采用了与数控机床操作系统相同的面板和按键功能，并且使用数控加工仿真系统在操作中即使出现人为的编程或操作失误也不会危及机床和人身安全，反而学生还可以从中吸取大量的经验和数训。将理论与实践有机地结合在一起边讲授边练习，使讲过的知识及时应用于实践中，不但可加深学生对理论知识的理解，而且在模拟操作的同时对数控机床的操作方法上也将具备相当水平的实践基础。

四、结语