论文部分内容阅读
摘要：随着我国加入WTO，机械制造也得到了快速的发展，一线数控操作技术人员在现代制造业中的需求量越来越大，各中等职业学校紧扣市场需求。大力发展数控加工专业，数控设备昂贵，实习过程中存在安全隐患，学生多、设备少等等问题逐渐在数控专业的教学中凸显出来。为了解决这些矛盾，本文主要结合作者所在学校实例，及作者自身教学经历分析数控仿真加工软件在现代中职数控教学中的应用。
关键词：数控仿真；数控机床操作；中职数控教学
中图分类号：TP311文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2011)20-4918-02
加入WTO后，“中国制造”的品牌影响力越来越广，正在逐步影响着机械加工行业。为了增强行业竞争力，提高加工质量，降低制造成本，中国制造业开始广泛使用先进的数控加工技术。但是能够熟练使用数控加工设备的高技能技术工人却远远不能满足制造业的需求。
数控技术人才的短缺一度成为了社会关注的热点问题，也引起了中央领导同志的关注，教育部、劳动与社会保障部等政府部门正在积极采取措施，加强数控技术应用型人才的培养。
根据企业调查发现，我国现代数控加工行业目前对数控人才的需求主要分为三个层次：
1）一线数控设备操作人员,他们的主要工作在一线生产岗位上，负责数控机床的具体操作及简单维护工作，在总需求中占70.2%，是目前需求量最大的部分。这类数控技术人才主要通过中等职业教育来培养。
2）数控设备维护、维修人员，他们的主要是对生产线上的数控设备进行维护、维修的工作，这类人员在总续修中占25%，此类人员专业知识与技能要求较高，主要通过本科或高职教育作基础培养后，经企业实际工作，经验不断积累和提高。
3）其余的部分是具备并精通数控操作、数控工艺编程和数控机床维护、维修的综合技能人才，他们在实际工作中积累了大量的经验，知识面广；精通数控机床的机械结构设计和数控系统的电气设计，掌握数控机床的机电联调；能自行完成数控系统的选型，数控机床的安装、调试、维修和精度优化；能独立完成机床的数控化改造；适合于担任企业的技术负责人或机床厂数控机床产品开发的机电设计主管。
数控加工行业对第一类操作人员的大量需求需求，推动了全国中等职业学校对数控应用技术的高度关注，越来越多的中职学校纷纷开办数控技术专业，并扩大招生规模，以满足日益膨胀的劳动力市场需求。但是此类数控技术人员的培养，除了传统的理论知识的学习，主要需要依靠在实践操作中对能力的培养和训练，以达到熟练操作的目标。在培养过程当中各种问题便日益凸显出来。
1数控教学中存在的问题
1）办学规模与实习实训投入资金短缺之间的问题。数控机床是一种新型机械加工设备，集成了机械加工，电子控制，精密测量等基础和高科技元素，设备价格昂贵，一般设备一台也需要几十万。一般学校很难与办学规模相配套。以一个数控专业每年级300人规模的学校计算，一、二年级在校学习，在校生600人。按50人一班编班12个班，一次三个班同时实习，每4人一台机床计算，就需要最少36台数控机床才能够满足，投入至少上千万。目前的中等职业院校数控专业的学生规模都远远超过这个数字。因为投入太大能按照这个标准配备实习设备的学校却少之又少。再加上正常实训用耗材的投入，作为学校来说是一笔难以承受的资金压力。
2）有限的设备与大量的学生之间的矛盾。根据我多年数控教学指导经验来看，每台机床4人实习是最佳配比，这四名同学可以按任务分组，分别负责工艺设计，编程操作，测量等任务。在数控机床的数量无法满足学生实习需要的时候，只能够增加每台机床共同实习的学生人数。数控机床占地有限，操作面板小，这样一来，很多学生其实在实习的过程中根本得不到实际的操作锻炼，这批学生可能就会将精力放在了别的地方，增加了现场实习指导教师的管理工作量，同时也增加了管理难度。
3）数控生产设备先进和学校教学设备陈旧之间的矛盾。由于现代化生产的需要，数控加工设备的型号多，系统新。学校的实习设备要跟上生产加工设备那需要的投入不是一点点，而且仅靠学校的办学投入是远远适应不了现代生产加工行业的。
4）实习安全问题。数控加工技术主要依靠程序控制整个加工过程，对于缺乏操作经验的学生来说往往会因为疏忽在加工过程中出现撞刀等事故，不但容易造成设备的损坏更容易出现安全事故，也为实习指导工作带来了很大的难度。
以上问题为目前中等职业中学数控专业的教学带来了发展的瓶颈。怎样有效的突破这个瓶颈是中职学校数控专业能够取得长足发展的关键。
2数控仿真软件在数控教学中的优势
计算机虚拟技术在数控教学方面的飞速发展，为数控仿真软件在中职数控专业教学中的应用奠定了坚实的基础。在“全国中等职业教育教学资源信息化建设现场会暨农村职业教育改革发展座谈会”上鲁昕部长出席并讲话相应也提到校内实训基地建设是改善办学条件、彰显办学特色、提高教学质量的重点。加强实训、实习基地建设要重视学生校内学习与实际工作的一致性，校内成绩考核与企业实践考核相结合，探索课堂与实习地点的一体化，要充分利用现代信息技术，开发虚拟实训，虚拟车间。数控仿真模拟加工软件在教学中的使用，就有效的突破了以上中职数控专业教学的瓶颈问题。
1）数控仿真软件有效的解决了学校实习设备投入资金短缺的问题。上面提到使用数控设备同时实现三个班级的实训需要投入上千万资金。如果使用数控仿真模拟加工软件来进行数控操作实训，满足相同数量的学生实习最多只需投入几十万，而且可以做到一人一位，提高实训效率，提升实训效果，节约办学投入成本。
2）现代数控加工系统主要是用西门子系统，法那科系统及国产的华中数控操作系统，适用的机床种类繁多，从基础的数控车，数控铣到先进五轴联动。各个系统有自己的特点，适用范围广泛。要想使学生全面训练，掌握各种数控设备的使用特点，数控仿真模拟加工系统的优势就得到了充分的体现。目前常用的数控仿真软件有上海的斯沃数控仿真、宇龙数控仿真等仿真软件，这些仿真软件不但提供系统的选择而且可以选择机床类型，非常的实用。
3）为了满足新产品的需求，机械加工业的设备更新也是与时俱进，学校想要跟上企业的更新步伐不仅仅需要大量资金的投入还需要与生产一线的同步接轨。作为学校很难做到这些。但是大多数数控软件公司都支持系统免费更新和升级，而且他们与企业第一生产线接触密切，对一线的技术非常熟悉，仿真软件的更新就能轻松的与一线设备和技术同步，将教学实训与企业生产做到无缝对接。
4）数控仿真软件能极好的调动学生的学习主动性，培养学生的创造力。对于中职教育，学生素质普遍较差，数控专业课教学过程枯燥，内容抽象，面对这样的学生如何提高教学效果是数控专业教师面临的首要问题。而数控仿真软件以其真实的用户界面，强大的可操作性以及直观的表现形式，。学生可以通过软件看见自己编制的模拟加工过程，很大程度上激发了学生的学习兴趣和学习主动性。同时老师也可以通过软件直观的了解到每一位学生的学习情况，便可以有针对性的完成课程指导。
5）增加实训安全性，全面训练学生技能水平。利用数控仿真模拟加工过程，能够有效的避免因为编程错误造成的加工事故，避免了实训安全事故的发生。同样利用仿真软件可以设置虚拟故障，模仿在真实加工过程中可能遇到的问题，这样即使不在一线生产也能够让学生遇到生产工作中的实际问题，是的学生的技能水平得到全面的提高。
3如何正确的在教学中使用数控仿真软件
有了仿真软件，如何利用仿真软件达到预期的教学效果，也是每位数控专业老师关心的问题。个人认为需要从以下几个方面入手。
1）在教学过程中合理的使用仿真软件，对于目前的中职生来说，让他们成为课堂的主人，才能真正提高他们的学习兴趣，但是老师必须掌控整个课堂的方向。这就需要再课程中合理的使用仿真软件。在利用软件激发学生主动动手动脑的过程中，需要有效的引导并结合授课内容有针对性的进行讲解和演示。
2）软件只是对加工过程的一个虚拟，与真实的加工过程还是存在很大的差别。特别是在数控仿真加工过程中因为是虚拟实现加工过程，所以可以做到零事故率，即使出现问题也可以重新开始。单在实际的数控加工过程中往往会出现各种事故，所以要求操作人员一定要符合安全操作规范。而利用虚拟软件模仿加工过程，同学们经常就会忽略实际的操作规范。造成在实际加工过程中违反规范操作出现安全事故。所以老师在使用仿真软件学校的过程中一定要说明软件模拟程序与实际加工过程上的区别，并要求学生即使在使用仿真软件时也必须按照操作规范进行操作。将仿真训练与实际训练穿插结合，以培养学生正确的操作习惯和规范的操作方法。
3）数控仿真软件在教学中使用的重点，个人认为还是在编程方法和加工工艺演示上。编程是数控操作中不可缺少的重要部分，也是非常枯燥的部分，对于很多加工指令的区别很难用语言来描述。比如直线插补指令G01和快速插补指令G00的应用与区别时，可在程序运行过程中的第一个G01后面加F和不加F进行仿真切削模拟，学生就可以很直观的看到两个指令在快速插补时对工件加工造成的影响。使授课更直观，学生更容易理解。另外对于一个加工程序通过编程对工艺的演示也是软件在教学中的重点之一，虚拟的加工过程可以迅速的将加工工艺轨迹演示出来，直观的就能看出工艺过程编制的合理性。从而激发学生主动学习的兴趣和能力。
4结束语
数控仿真软件引入我校数控教学及实训后，从教学效率、效果上看，不仅仅解决了传统数控教学、实训中难以突破的瓶颈而且大大改善了课堂教学环境和教学方法，一改传统的教学模式，提高了学生的学习兴趣，培养了学生自主学习的能力。但数控仿真和实际加工之间还是存在着差异，只有充分发挥仿真的优势，科学合理的利用仿真软件才能真正做到为教学服务的目的。
参考文献：
[1] 上海字龙软件工程有限公司[M]．数控加工仿真系统使用手册,2004．
[2] 叶伯生,戴永清.数控加工编程与操作[M].华中科技大学出版社,2004．
[3] 沈建华,陈荣刚,严军,等.数控加工仿真系统[J].机械制造,2005.
[4] 鱼花.浅谈数控仿真软件在数控加工实训中的作用[J].企业家天地,2009(3)：243.
关键词：数控仿真；数控机床操作；中职数控教学
中图分类号：TP311文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2011)20-4918-02
加入WTO后，“中国制造”的品牌影响力越来越广，正在逐步影响着机械加工行业。为了增强行业竞争力，提高加工质量，降低制造成本，中国制造业开始广泛使用先进的数控加工技术。但是能够熟练使用数控加工设备的高技能技术工人却远远不能满足制造业的需求。
数控技术人才的短缺一度成为了社会关注的热点问题，也引起了中央领导同志的关注，教育部、劳动与社会保障部等政府部门正在积极采取措施，加强数控技术应用型人才的培养。
根据企业调查发现，我国现代数控加工行业目前对数控人才的需求主要分为三个层次：
1）一线数控设备操作人员,他们的主要工作在一线生产岗位上，负责数控机床的具体操作及简单维护工作，在总需求中占70.2%，是目前需求量最大的部分。这类数控技术人才主要通过中等职业教育来培养。
2）数控设备维护、维修人员，他们的主要是对生产线上的数控设备进行维护、维修的工作，这类人员在总续修中占25%，此类人员专业知识与技能要求较高，主要通过本科或高职教育作基础培养后，经企业实际工作，经验不断积累和提高。
3）其余的部分是具备并精通数控操作、数控工艺编程和数控机床维护、维修的综合技能人才，他们在实际工作中积累了大量的经验，知识面广；精通数控机床的机械结构设计和数控系统的电气设计，掌握数控机床的机电联调；能自行完成数控系统的选型，数控机床的安装、调试、维修和精度优化；能独立完成机床的数控化改造；适合于担任企业的技术负责人或机床厂数控机床产品开发的机电设计主管。
数控加工行业对第一类操作人员的大量需求需求，推动了全国中等职业学校对数控应用技术的高度关注，越来越多的中职学校纷纷开办数控技术专业，并扩大招生规模，以满足日益膨胀的劳动力市场需求。但是此类数控技术人员的培养，除了传统的理论知识的学习，主要需要依靠在实践操作中对能力的培养和训练，以达到熟练操作的目标。在培养过程当中各种问题便日益凸显出来。
1数控教学中存在的问题
1）办学规模与实习实训投入资金短缺之间的问题。数控机床是一种新型机械加工设备，集成了机械加工，电子控制，精密测量等基础和高科技元素，设备价格昂贵，一般设备一台也需要几十万。一般学校很难与办学规模相配套。以一个数控专业每年级300人规模的学校计算，一、二年级在校学习，在校生600人。按50人一班编班12个班，一次三个班同时实习，每4人一台机床计算，就需要最少36台数控机床才能够满足，投入至少上千万。目前的中等职业院校数控专业的学生规模都远远超过这个数字。因为投入太大能按照这个标准配备实习设备的学校却少之又少。再加上正常实训用耗材的投入，作为学校来说是一笔难以承受的资金压力。
2）有限的设备与大量的学生之间的矛盾。根据我多年数控教学指导经验来看，每台机床4人实习是最佳配比，这四名同学可以按任务分组，分别负责工艺设计，编程操作，测量等任务。在数控机床的数量无法满足学生实习需要的时候，只能够增加每台机床共同实习的学生人数。数控机床占地有限，操作面板小，这样一来，很多学生其实在实习的过程中根本得不到实际的操作锻炼，这批学生可能就会将精力放在了别的地方，增加了现场实习指导教师的管理工作量，同时也增加了管理难度。
3）数控生产设备先进和学校教学设备陈旧之间的矛盾。由于现代化生产的需要，数控加工设备的型号多，系统新。学校的实习设备要跟上生产加工设备那需要的投入不是一点点，而且仅靠学校的办学投入是远远适应不了现代生产加工行业的。
4）实习安全问题。数控加工技术主要依靠程序控制整个加工过程，对于缺乏操作经验的学生来说往往会因为疏忽在加工过程中出现撞刀等事故，不但容易造成设备的损坏更容易出现安全事故，也为实习指导工作带来了很大的难度。
以上问题为目前中等职业中学数控专业的教学带来了发展的瓶颈。怎样有效的突破这个瓶颈是中职学校数控专业能够取得长足发展的关键。
2数控仿真软件在数控教学中的优势
计算机虚拟技术在数控教学方面的飞速发展，为数控仿真软件在中职数控专业教学中的应用奠定了坚实的基础。在“全国中等职业教育教学资源信息化建设现场会暨农村职业教育改革发展座谈会”上鲁昕部长出席并讲话相应也提到校内实训基地建设是改善办学条件、彰显办学特色、提高教学质量的重点。加强实训、实习基地建设要重视学生校内学习与实际工作的一致性，校内成绩考核与企业实践考核相结合，探索课堂与实习地点的一体化，要充分利用现代信息技术，开发虚拟实训，虚拟车间。数控仿真模拟加工软件在教学中的使用，就有效的突破了以上中职数控专业教学的瓶颈问题。
1）数控仿真软件有效的解决了学校实习设备投入资金短缺的问题。上面提到使用数控设备同时实现三个班级的实训需要投入上千万资金。如果使用数控仿真模拟加工软件来进行数控操作实训，满足相同数量的学生实习最多只需投入几十万，而且可以做到一人一位，提高实训效率，提升实训效果，节约办学投入成本。
2）现代数控加工系统主要是用西门子系统，法那科系统及国产的华中数控操作系统，适用的机床种类繁多，从基础的数控车，数控铣到先进五轴联动。各个系统有自己的特点，适用范围广泛。要想使学生全面训练，掌握各种数控设备的使用特点，数控仿真模拟加工系统的优势就得到了充分的体现。目前常用的数控仿真软件有上海的斯沃数控仿真、宇龙数控仿真等仿真软件，这些仿真软件不但提供系统的选择而且可以选择机床类型，非常的实用。
3）为了满足新产品的需求，机械加工业的设备更新也是与时俱进，学校想要跟上企业的更新步伐不仅仅需要大量资金的投入还需要与生产一线的同步接轨。作为学校很难做到这些。但是大多数数控软件公司都支持系统免费更新和升级，而且他们与企业第一生产线接触密切，对一线的技术非常熟悉，仿真软件的更新就能轻松的与一线设备和技术同步，将教学实训与企业生产做到无缝对接。
4）数控仿真软件能极好的调动学生的学习主动性，培养学生的创造力。对于中职教育，学生素质普遍较差，数控专业课教学过程枯燥，内容抽象，面对这样的学生如何提高教学效果是数控专业教师面临的首要问题。而数控仿真软件以其真实的用户界面，强大的可操作性以及直观的表现形式，。学生可以通过软件看见自己编制的模拟加工过程，很大程度上激发了学生的学习兴趣和学习主动性。同时老师也可以通过软件直观的了解到每一位学生的学习情况，便可以有针对性的完成课程指导。
5）增加实训安全性，全面训练学生技能水平。利用数控仿真模拟加工过程，能够有效的避免因为编程错误造成的加工事故，避免了实训安全事故的发生。同样利用仿真软件可以设置虚拟故障，模仿在真实加工过程中可能遇到的问题，这样即使不在一线生产也能够让学生遇到生产工作中的实际问题，是的学生的技能水平得到全面的提高。
3如何正确的在教学中使用数控仿真软件
有了仿真软件，如何利用仿真软件达到预期的教学效果，也是每位数控专业老师关心的问题。个人认为需要从以下几个方面入手。
1）在教学过程中合理的使用仿真软件，对于目前的中职生来说，让他们成为课堂的主人，才能真正提高他们的学习兴趣，但是老师必须掌控整个课堂的方向。这就需要再课程中合理的使用仿真软件。在利用软件激发学生主动动手动脑的过程中，需要有效的引导并结合授课内容有针对性的进行讲解和演示。
2）软件只是对加工过程的一个虚拟，与真实的加工过程还是存在很大的差别。特别是在数控仿真加工过程中因为是虚拟实现加工过程，所以可以做到零事故率，即使出现问题也可以重新开始。单在实际的数控加工过程中往往会出现各种事故，所以要求操作人员一定要符合安全操作规范。而利用虚拟软件模仿加工过程，同学们经常就会忽略实际的操作规范。造成在实际加工过程中违反规范操作出现安全事故。所以老师在使用仿真软件学校的过程中一定要说明软件模拟程序与实际加工过程上的区别，并要求学生即使在使用仿真软件时也必须按照操作规范进行操作。将仿真训练与实际训练穿插结合，以培养学生正确的操作习惯和规范的操作方法。
3）数控仿真软件在教学中使用的重点，个人认为还是在编程方法和加工工艺演示上。编程是数控操作中不可缺少的重要部分，也是非常枯燥的部分，对于很多加工指令的区别很难用语言来描述。比如直线插补指令G01和快速插补指令G00的应用与区别时，可在程序运行过程中的第一个G01后面加F和不加F进行仿真切削模拟，学生就可以很直观的看到两个指令在快速插补时对工件加工造成的影响。使授课更直观，学生更容易理解。另外对于一个加工程序通过编程对工艺的演示也是软件在教学中的重点之一，虚拟的加工过程可以迅速的将加工工艺轨迹演示出来，直观的就能看出工艺过程编制的合理性。从而激发学生主动学习的兴趣和能力。
4结束语
数控仿真软件引入我校数控教学及实训后，从教学效率、效果上看，不仅仅解决了传统数控教学、实训中难以突破的瓶颈而且大大改善了课堂教学环境和教学方法，一改传统的教学模式，提高了学生的学习兴趣，培养了学生自主学习的能力。但数控仿真和实际加工之间还是存在着差异，只有充分发挥仿真的优势，科学合理的利用仿真软件才能真正做到为教学服务的目的。
参考文献：
[1] 上海字龙软件工程有限公司[M]．数控加工仿真系统使用手册,2004．
[2] 叶伯生,戴永清.数控加工编程与操作[M].华中科技大学出版社,2004．
[3] 沈建华,陈荣刚,严军,等.数控加工仿真系统[J].机械制造,2005.
[4] 鱼花.浅谈数控仿真软件在数控加工实训中的作用[J].企业家天地,2009(3)：243.