简介

特点

模块组成(1）动态虚拟车间： 2）PALplus多媒体模拟 3）控制模拟系统 4）CAD/CAM 5）工作计划)

应用领域和对象

国内外研究情况

应用KELLER数控仿真软件的效果和体会((1) 加强学生的理论基础知识学习 ( 2)便于验证程序编制的正确性。 ( 3) 提高学生的实践动手能力 （4）利于网路技术，建立多元评价体系)

总结

简介

英文名称：Keller SYMplus CNC

SYMPlus CNC仿真模拟软件是德国凯勒软件有限公司开发的产品，将CNC数控设备 工作过程CAD/CAM、车铣削加工方案、系统控制编程等，利用三维模拟技术和大量的图表、数据、解释和习题的方式进行演示和训练。有体整套强大的、富有人性化的教学方法和精彩的习题库.该软件将数控加工中车削和铣削集成为一体。采用数字化3-D多媒体的教学模式，从基础数控机械设备介绍，到CAD/CAM自动化系统编程，完全采用现代化仿真模拟数字计算机技术。

特点

凯勒CNC软件最主要的特点是简单易学、循序渐进、综合性强。整个系统由一个金字塔式的结构组成，分为四个不同的等级，即：动态虚拟车间、PALpuls多媒体模拟、控制模拟系统、 CAD/CAM仿真模块。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、教学方法综合软件系统，配有大量的题库和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外，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，可减少大量编程工作。

模块组成

1）动态虚拟车间：

- 通过3-D多媒体技术和动态动漫技术，使学员身临其境地感受到一个数控车间的环境。

- 详细地介绍数控车间的配置和职能，了解CNC数控机床的基本结构

- 可通过近似与真实的设备的“操作“，了解和感悟CNC数控设备的功能

2）PALplus多媒体模拟

- 利用多媒体技术进行PAL编程和接口程序

- 利用图形的方式，了解DIN标准的几何模式的编程（如： G1、G2、G3）

- 利用辅助的图解教学模式，很快地了解PAL编程

- 2D、3D模拟演示实时的控制，放大、缩小、每个作业预览等

- 利用测试模块教师对学生编程的作业进行检查和指导

- 利用后置处理器将学生的PAL程序转换成必要的控制系统

- 大量与之相配合的练习作业题

3）控制模拟系统

- 包含标准的控制系统Sinuerik 802C

- 在车削加工中，C-轴和 Y-轴的模拟

- 现代化的教学模块2-D、3-D的模拟

- 编程教学中的帮助和提示系统

- 控制键盘的解释系统

4）CAD/CAM

CAD/CAM 由两部分组成，几何图形和工作计划

几何图形

- 图形设计

- 通过参数改变图形

- CAD接口程序

- 测量功能

- 3-D 方法表示每个时间点结构变化（大小、体积计算等）

- 车削方面：任意图形表示，如：圆、直角、距形、柱形等

- 铣削方面：任意图形标识, 如：圆柱、楼栓、管型等

5）工作计划

- 加工生产安排、下料、工作进程

- 有任何材料加工

- 检查、控制和相应的夹具

- 2D和3D模拟用选定的机械设备型号、实时、预览、放大等

- 对使用时间和工作计划进一步优化，自动生成一个计划表

- 利用后置进程处理器生成一个适合您所选的机械设备的控制系统

- 铣削加工：计划、平面铣、不同的装配方法、夹具等

- 车削加工：计划、粗加工、转速、夹具、不同的旋孔加工方案

应用领域和对象

1.数控机床生产加工和维修

2.CNC职业技术鉴定

3.CNC职业教育和培训及在数控

4.模具领域从业的人员

这套软件的优点在于，它对企业专业人员、教师、学生及初涉及CNC领域的人，都十分容易掌握，并很快达到他们学习的目的。它向用户提供包括结业证书考试的许多面向实践的和特殊的题目，从而为考试和日常计算机数字控制（CNC）车削和铣削操作打下坚实的基础知识。SYMplus 是用于CNC教学和再培训的软件产品，用户可以通过SYMplus的学习，掌握计算机数字控制（CNC）的知识和技能。

国内外研究情况

当前，国内可见到的数控仿真软件较多，有以辅助程序编制和运动轨迹校验型的，其以实际应用为目标，常常包含有程序传输功能，如CIMCOEdit、NCSentry、MetaCut等等。还有虚拟现实型的，能够虚拟仿真出类同于真实三维数控加工的环境，如数控机床的程序输入、编辑和调试等，数控机床的操作过程，数控零件的切削加工、测量等内容，这类软件有上海宇龙的数控加工仿真系统、南京斯沃数控仿真软件（SSCNC）、南京宇航数控仿真软件（YHCNC）等等。国产的仿真软件基本上都能仿真出国内应用的主流数控系统或主流机床厂家的机床产品。如斯沃数控仿真软件虚拟出的北京机床厂Fanuc 0i Mate MB 型CNC系统的数控机床的工作环境，由于操作面板较大，其设计成了下部隐藏型的，屏幕右侧的CRT/MDI面板和操作面板与真实的机床布置基本相同，完全可以模拟练习机床的基本操作，右侧则是一台数控机床的虚拟现实，模拟机床的实际动作。CIMCOEdit仿真软件可以在左侧的程序窗口中直接修改，其修改的程序与调入的程序是互动联系的，即在CIMCOEdit仿真软件程序窗口中修改的部分，本地机上调入的程序也会相应的改变，这个功能对程序的修改时非常有帮助的。

国外比较仿真软件如VERICUT软件是美国CGTECH公司开发的数控加工仿真系统，由NC程序验证模块、机床运动仿真模块、优化路径模块、多轴模块、高级机床特征模块、实体比较模块和CAD/CAM接口等模块组成，可仿真数控车床、铣床、加工中心、线切割机床和多轴机床等多种加工设备的数控加工过程，也能进行NC程序优化，缩短加工时间、延长刀具寿命、改进表面质量，检查过切、欠切，防止机床碰撞、超行程等错误;具有真实的三维实体显示效果，可以对切削模型进行尺寸测量，并能保存切削模型供检验、后续工序切削加工;具有CAD/CAM接口，能实现与UG. CATIA及MasterCAM等软件的嵌套运行。VERICUT软件目前已广泛应用于航空航天、汽车、模具制造等行业，其最大特点是可仿真各种CNC系统，既能仿真刀位文件，又能仿真CAD/CAM后置处理的NC程序，其整个仿真过程包含程序验证、分析、机床仿真、优化和模型输出等。

应用KELLER数控仿真软件的效果和体会

(1) 加强学生的理论基础知识学习

现阶段,由于大部分基础好的学生都被大学选择走,职业类学校教师教学难度较高,传统的教学模式很难使学生接受,学生厌学现象普遍存在,吃苦耐劳精神明显缺乏。首先，利于数控仿真软件进行的理论知识教师在给学生讲解机械坐标系原点、工件坐标系原点、机床参考点、刀位点、对刀等理论知识时, 教师讲解很费劲, 学生也未必能听懂, 但如果采用该软件演示讲解, 变枯燥的传统课堂教学为快乐的仿真教学，学生没有冗长的记忆负担,在相互交流中学习,利用计算机进行学习结果的仿真，在学习的过程中进步，能激发学习动机、学习热情和学生兴趣的问题和典型事例,充分展现数控编程及操作的价值,使更多的学生对数控编程产生浓厚的兴趣。其次,降低入门的门槛,避开空洞的理论教学，学生在一种积极的情感体验中,既学到了知识,又培养了能力。既激发了学生的主动性,又提高了课堂教学效果。科学安排教学内容,循序渐进提高数控编程与操作能力 就会使学生豁然开朗, 起到事半功倍的效果。

( 2)便于验证程序编制的正确性。

在引入数控加工仿真系统应用软件之前,数控编程与操作课程与其他课程教学模式相同,主要是以教师的课堂教学为主,学生对自己所编的程序正确与否往往只有通过教师审查才能知晓,教师需要对每位学生的程序逐个程序段查阅,内容多且十分繁琐,工作量大,有些错误也不容易发现,程序编制的工艺性也无法详细核准。引入数控加工仿真系统进行教学,学生编制的程序可以直接通过数控加工仿真系统进行仿真加工并进行过程演示,对程序编写过程中出现的问题和错误可以直接查找出来。在数控仿真系统中,机床操作面板的使用与零件的加工过程和实际加工情况十分相似,学生可以从任意角度观察数控机床加工过程,毛坯加工为成品的过程直观形象,栩栩如生,便于学习掌握数控机床操作。引入数控仿真系统,对学生理解和掌握数控设备和不同型号的数控操作系统,带来极大的便利。

( 3) 提高学生的实践动手能力

有利于学生迅速掌握机床的各种运动和加工过程这门课实践性很强, 学生如果不通过经常性的实践锻炼是很难掌握的。但学生很多, 教师就一个, 如果在机床上授课是不太可能的。更何况在初学时由于学生对数控机床的操作和编程指令不熟悉, 在实际机床上操作时, 难免会出现误操作甚至会有一些事故。而利用仿真软件, 人手一台电脑, 学生可以完成各种零件的编程和加工练习, 并且可以调出标准零件进行比较, 分析自己编程的不足和错误。而且软件的界面和实

际数控机床的界面是一致的, 学生也能很快学会数控机床的操作灵活应用教学方法,课堂教学中变学生被动学习为主动学习。

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教训。所以说它是初学者理想的实验、实践工具,只要经过短期的专门训练,学生很快就能够适应数控系统的实际操作方法,从而为以后的技能的进一步深造打下了坚实的基础。至此,我们将理论与实践有机的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,不但加深了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具备了相当水平的实践基础。

（4）利于网路技术，建立多元评价体系

目前国家数控职业的技能鉴定仍然采用传统考核模式,大部分地区都是采用理论笔试和机床操作考核方式,基本上没有仿真的内容。突出问题是,理论考核存在人工阅卷、统计分数问题,效率低下;机床操作考核容易出现刀具、设备损坏,参加鉴定人员的编程能力考核效果不明显。为改善职业技能鉴定手段,提高工作效率,充实考核内容,山东省将数控仿真系统应用于数控车工、数控铣工职业技能鉴定考核过程,增加了数控仿真鉴定考核内容,直接采用计算机进行网络化考试,将考试结果直接传输到系统服务器进行收集评分。

同时还应构建多元评价体系教学评价直接影响学生学习的主动性和积极性,所以评价要做到:第一,合理且有一定的弹性,答案不能限制太死,只要合理就行,如一些仿真操作中学生实施方案的可行性讨论,实操过程中加工线路等。第二,既要评价技能操作结果,又要评价技能操作的过程。对在技能操作中学生的积极参与表现出来的良好个性品质要给予充分的鼓励、肯定、嘉奖。第三,转换评价的主客体关系。对学生在课堂上的技能操作情况及结果不仅仅由教师来

评,还可以让学生自评或互评。如加工线路的制定、某些图样的理解、坐标点的计算,可采用学生讨论评价的方式,在研讨中发现问题,得出正确结果,学习的主动性、积极性也就调动出来了。

总之，KELLER软件以强大的功能，既可用于实际加工，也可用于教学培训；既可作为独立软件使用，又可与其他CAM 软件集成。通过动画的界面，将数控加工仿真软件可以模拟实际机床的加工过程，通过操作人员在对仿真机床操作过程中产生现场真实感，直观了解工件进行二维、三维仿真，验证数控程序的正确性，防止干涉和碰撞等情况的发生，解决了学校实训设备不足和学生实践能力要求的冲突，同时解决了学生因为误操作发生安全事故或损坏设备控又可以使，使每位学生都能有足够多的实践机会， 掌握各种数控机床的操作方法，提高了学生动手能力，满足企业对高中职学生技能培养的要求。

总结

德国Keller软件已在工业化国家（欧、美等80多个国家）的职业教育方面获得广泛应用，取得了较为丰富的成果，在我国职业教育高速发展阶段，在教学过程中利用数控仿真软件配合学生的理论和实训教学，有利于提高学生的综合能力，激发学生的独立思考和创新意识，培养学生自主学习的能力。它将为我国的数控教学、轻松掌握数控技术、先进数控设备的使用以及数控加工生产全过程等带来一个全新的模式，为我国数控技术的职业教育改革作出巨大贡献。