凯勒软件在数控车削编程教学中的应用

牛敏

摘要：德国凯勒仿真软件是基于虚拟现实技术实现数控加工程序基本指令理论讲解结合动画仿真促进学生掌握编程理论的一款软件，实践证明它在教学中的使用有助于学生更好地掌握编程理论及模拟真实环境，有利于激发学生的学习兴趣，提供数控车削编程教学水平。

关键词：凯勒仿真软件数控编程教学软件

数控编程是机械工程专业的专业核心课程，主要培养学生掌握数控车削、数控铣削、加工中心等数控设备基本的编程理论和操作技能。数控加工编程课程具有很强的理论性及实践操作能力，在高职院校机械类相关专业作为重要的专业核心课程，为必修课程。高职院校数控加工程序编制与实施课程在教学中存在着诸多问题，最为突出的问题是学生学习积极性及实践教学环节薄弱，教学设备存在短缺及实践过程中存在的危险性，限制了课程教学过程中的实践环节，实验课时占课程比例很小，实训环节人学时远远不足。

高职类专业课程教学应该实现“理实一体化”，而目前实际课程授课方式以课堂讲授为主，实践环节真正实现实际生产还存在较大差距。学生操作真实机床的机会相对较少，对数控加工程序编制与实施课程中相关理论知识缺乏实践性理解，教学效果不够理想，学生很难真正掌握数控技术知识与实际编程能力。

随着“中国制造2025”战略的提出，数控机床得到了迅猛发展，课程中的相关内容不能及时跟进技术发展，不能反映数控技术的发展现状。基于以上原因，德国凯勒软件通过自身的CAD/CAM、虚拟现实理论及动画仿真功能将数控编程目前遇到的问题得到了较好的解决，主要讲解凯勒软件中数控车削的应用。数控车削主要用于加工回转体零件、多轴类或盘类零件，由于机床本身的加工精度及刀具刀尖圆弧半径引起的误差，会导致零件尺寸不合格，软件编程时可消除以上弊端。

一、凯勒数控仿真软件概述

凯勒数控仿真教学软件将CNC数控设备工作过程、CAD/CAM功能模块、车铣削加工方案、系统控制编程等，利用三维模拟的方法和大量的图表、数据、解释和习题的方式进行演示和训练。在目前世界上CNC仿真模拟软件中，SymPlus将生产制造专业模拟软件和职业技术培训教学软件完美结合的现代化教学系统软件，有套强大的、富有人性化的教学方法和精彩的习题库。通过这套仿真模拟软件的使用，可以使学员达到各种CNC设备操作实训目的，大大减少了昂贵的设备投入。

整个系统覆盖了从基础培训到专业的、适于制造加工编程的计算机数字控制（CNC）和计算机辅助设计及制造（CAD/CAM）技术，含有现代的教学方法。该软件是德国唯一具有CNC设计制造模拟、教学方法的综合软件系统，配有大量的题库、教师教案以及练习过程中错误分析、回溯和自动评分系统。

该软件除了包含仿真模拟数控加工的过程，如机床设定（支持多种数控系统）、定义毛坯、刀具准备、基准测量、准备功能G代码处理、辅助功能M代码及其它指令代码、各系统自定义代码以及固定循环、面板操作等，还应用了计算机动漫技术，模拟车间布局、机床构造、设备和加工工具的使用和管理，配有影像和解说，为学员提供了近似真实的情景及其描述。该软件有两维和三维模拟界面，非常逼真；有自动代码生成系统，可以做到利用图形自动生成程序源代码，可减少大量的编程工作。教学软件实现了模块化，能满足教学训练。

二、凯勒教学软件在数控车削中的应用

1.学到通用性编程架构。

数控加工程序编制与实施包括数控车削编程、数控铣削编程和加工中心编程，其中数控加工工艺是数控加工程序编制的基础。合格的程序员必须是合格的工艺员。高职院校机械类专业开机械加工工艺课程相对较多，数控加工工艺讲授的相对较少。数控加工工艺设置在数控编程课程里面，数控车削加工编程的学习主要是针对多个数控系统进行讲解，主要由法那科、西门子、华中数控等，数控车削编程的基本原理相通，如机床坐标系、工件坐标系、基本指令代码、程序结构等。德国凯勒软件作为一款教学软件，能够结合德国工程型教育理念、方法、教学模式。德国凯勒软件通过寻找大部分编程软件的共性开发了自己的PAL语言，利用动画仿真及图解讲解PAL编程语言，实现数控车削编程的架构，掌握通用性知识，以便于适应于各类数控加工系统。

2.“理虚一体化”教学方法。

以往授课主要采用多媒体理论教学结合机房实训仿真教学，学练分离。学生在学习理论知识的时候，教学过程枯燥，很难掌握学习重点及难点，兴趣不浓，厌学现象严重，教学效果不理想。引入凯勒数控仿真教学软件，讲解理论知识通过凯勒软件实施，将所有的知识点做成答题或者动画游戏等方式，使得数控车削编程不再单调，而是成为了一种开发智力的小游戏模式出现，使得学生的学习积极性得到提高，将原先的被动学习转换为主动学习。凯勒软件打破了其他仿真软件只进行数控加工仿真的操作模式，而是采用启发教学法、问答教学法、讲练结合法，转变学习模式。其中数控车削编程教学过程中设置有大量案例，能提高学生主动思考能力及分析、解决实际问题的能力。

由多媒体教室转到机房授课，实现了小班式教学，普及性更高，学生学习的过程就是实践验证理论的过程。软件将课件和视频融入软件中，强化了理解、掌握各种编程指令功能、程序结构及编程技巧。增加数控加工中心操作的实训环节，使学生熟悉了数控机床的各种功能，具备了数控机床的基本操作能力。

3.创新考核方法。

原先的课程考核包括平时成绩、期中成绩、期末考核成绩三项，其中分数占有比例为1∶1∶8。通过凯勒软件，教学考试不再单一，可将课程考试转为上机自动选题库开卷考核。利用加工项目建立丰富的涵盖数控车削教学案例题库，考查企业生产的零件图纸，设计制定加工工艺，选择合理的刀具和切削参数，编制程序，仿真运行。评分标准依据加工工艺制定、刀具和切削参数选择的合理性、程序的完整性、仿真结果的正确性来进行，同时考查学生操作的熟练程度。上机开卷考核避免了单一的试卷模式，更有利于对学生的能力进行综合考核。

三、凯勒软件教学实施效果

通过凯勒仿真软件实现了“理实一体化”教学模式的实施，传授数控车削编制的基础知识及数控机床操作模拟仿真技能取得了很好的效果：

1.可视化模拟及动画仿真激发了学生的学习积极性，学生由厌学变为乐学，提高了出勤率。

2.大量的工程项目实施训练，强化了学生对数控车削理论知识的理解和掌握，提高了学生解决实际生产问题的能力。

3.运用先进的德国教学模式及教学理念，提高了教师的整体职业教学水平和自身专业技能。

参考文献

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