数控机床加工仿真技术及应用

【摘要】随着我国工业化的不断的发展，我国的工业技术在近些年来也有了很大的提高，其中尤为突出的是数控机床的加工技术。在实际的生产中，为了保证数控机床加工的精确性，常常会采用数控机床加工仿真技术对所要加工的部件进行初始的计算。因此，本文就数控机床加工仿真技术及应用进行探讨分析。

【关键词】数控机床，加工仿真技术，应用

中图分类号：C37 文献标识码：A

一、前言

在数控机床加工仿真技术得到广泛的应用后，不仅仅给工业生产带来了很大的利益，而且也常常应用到数控机床加工的教学实验中，其技术在应用中不断地完善和改变，到目前已有很大的提高。

二、数控机床加工仿真技术的发展现状

1773年法国科学家最早用仿真模拟方法做物理实验，估计π值；1876年美国统计学家第一次使用仿真模拟方法做随机实验；20世纪80年代，仿真模拟技术在高科技中所处的地位日益提高。数控技术可以说是部件加工过程中国比较常用的技术，但是，由于我国的工业发展比较的晚，在机械制造方面相对于西方的国家而言也是比较的落后，就我国现在所应用的数控机床来说吧。我国的工业中所采用的机床几乎都是从国外引进的，而我国自主研发的机床还未现世。对于数控机床的加工，仿真技术是一个非常主要的技术，此技术也是我国的科技人员学习外国的技术总结而来的。数控机床加工仿真技术的发展的道路是比较的曲折的，但是经过不断的探索研究，目前此技术也逐步的成熟，在实际的生产实践和教学过程中都得到了很大的应用，受到了广泛的青睐。

三、数控机床加工仿真技术简介

模拟技术的高级阶段称为仿真模拟或系统仿真，即用一数据处理系统来全部或部分地模拟某一数据处理系统，以致于模仿的系统能像被模仿的系统一样接受同样的数据、执行同样的程序、获得同样的结果。利用计算机技术来模拟实际的机床加工过程，它验证数控加工程序的可靠性和预测切削过程。数控机床加工仿真技术的系统的关键部分是虚拟数控机床，它是与计算机系统相连接的，通过输入的数控车床加工程序来实现车刀及其他部位的移动，以完成加工的目的，通过在该类系统上面完成的模拟零件的切削过程，可以清楚地理解到数控程序的运行是否正确，同时对于程序中运行所出现的错误可以在仿真系统上面进行调试、编辑、修改和跟踪，以完善数控机床加工系统。这种技术主要用于科学研究、工业设计、模拟生产、教学训练和考核鉴定等领域。

数控机床加工仿真技术中包括几何仿真和物理仿真。

1、几何仿真

它是一种没有考虑切削过程中各个参数以及切削力等待其它的物理因素的影响，在仿真的系统中，主要是仿真刀具和工件在空间中进行移动移完成各个加工要求，此过程的主要目的是验证NC程序是不是正确的；如果出现了一些问题就需要工作人员对其进行调试、修改使其完成各个要求。

2、物理仿真

这是一种相对于几何仿真的仿真方法。它也可以说是一种力学仿真，其原理是通过力学的特性来研究在数控机床加工过程中车刀的磨损情况以及摩擦力大小，以满足实际的构件的加工的需要。

四、数控机床加工仿真技术的好处

1、对数控机床加工零件的前期进行程序的检查、修改、防止在实际的加工过程中出现错误，给生产带来巨大的损失，耽误了生产的时间。

2、数控机床加工仿真技术的应用为机械工程学院的学生带来了极大的便利，可以通过数控机床加工仿真技系统来检测自己所设计的零件的程序是不是正确，有没有存在一些问题。另一方面，解决学校教学中实训设备少，学生多，设备无法分配的问题、解决实训教学的安全问题、减轻教师在实训教学中的工作量，提高教学效率。

3、数控机床加工仿真技术的应用节约了实际的生产中所进行实验的成本，同时也在一定的程度上降低了生产不合格率，保证了生产产品的质量。

4、避免的实际机械的危险性，保证了工作人员的人身安全，尤其是那些没用实际的操作经验的工作人员及学生，此系统可以说是非常的有益的。

五、数控机床加工仿真软件VERICUT应用

Vericut机床仿真系统在进行普通的机床加工仿真过程中，工作人员需要首先通过Machine Simulation系统建立机床运动学模型，系统提供部分控制文件库供使用者调用或修改以满足定制要求，然后利用建模模块建立机床的几何模型，按照图纸设定机床初始位置形成相应的控制文件、机床文件和工作文件。然后就是根据Vericut系统定义在加工中所要应用到的夹具和毛坯，在完成此步骤后，我们需要做的是对刀具形状和构件进行确定，同时还需要设定车刀的行走路径。设定相应的参数即可进行刀具轨迹的仿真。最后，我们的工作人员需要做的工作即使在Vericut系统中进入Machine Simulation，根据实际机床模型来添加机床实体，夹具和毛坯实体，设定过程中所要求的各个参数，经过充分的准备工作后就可以完成仿真加工了。

根据工作人员的在计算机中的设置，达到使仿真软件完成构件提前所要求的规格和参数，此过程执行到构件完全完成为止。

除了上述方法的介绍，我们在实际的应用中，在数控机床加工的仿真系统软件的应用时，必须要对每一个功能键进行详细的了解认识，这样才能避免在应用的过程中发生那种让人难以接受的错误，认识软件的所有功能只是数控机床加工仿真的基础，另外，我们还需要对机床的运动特性有一定的理解。

以下为计算机数控机床加工仿真软件的工作面板，我们从面板上面可以清楚地看到在实际的机械中我们常常使用到的功能键，通过计算机的软件程序的设定，以实现车刀及构件的移动，完成加工，在设置各个参数的过程中我们也可用进一步对数控机床的加工移动特点的理解认识。

六、数控机床加工仿真技术的应用及展望

虚拟数控机床的应用为科学研究行业带来了极大的飞跃。数控机床加工仿真技术是科学研究中所应用的主要技术之一。在近些年来，各个高校中的机械加工专业的学生，学院为了解决设备短缺的问题，常常会采用仿真设备来替代真正的机械。当然，仿真设备也是有一定的好处的，其在实际的应用中没有危险性，使得学生及工作人员的人身安全得到了很大的保障。另一方面，数控机床加工仿真技术的的应用为产品的质量提供了很大的保障。

虚拟数控技术是由许多先进学科、先进知识形成的综合技术系统，是一个极具潜力的前沿研究领域。由于多媒体技术和网络技术以及仿真技术的迅速发展，虚拟数控技术将获得更快的发展。虚拟机床是虚拟加工技术的核心，网络化、智能化、集成化是虚拟制造技术的发展方向。虚拟机床软件的发展目标应该是根据国内的现实情况和国外软件的发展趋势，根据机床开发的实际需求设计出不同的小型软件以满足机床中所要进行的各种工作任务。

计算机仿真技术不仅在传统的工程技术领域（航空、航天、化工等方面）继续发展，而且扩大到社会经济、生物等许多非工程领域，此外，并行处理、人工智能、知识库和专家系统等技术的发展正影响着仿真计算机的发展。

七、结束语

综上所述，数控机床加工仿真技术在科学技术的不断发展中已经得到了很大了进步，数控机床加工仿真技术的应用不仅仅解决了我国在高等教育中教学设备短缺的问题，而且还给工作人员带来了很大的便利，我们相信其技术将会在未来得到更广泛的应用，为人们的生活带来更大的便利。

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