虛擬數控加工與數控加工的差別探討

【摘要】虛擬數控機床教學系統是數控加工與編程教學的有效工具，數控加工仿真系統提供了車床、銑床和加工中心等多種數控機床，是數控編程虛擬加工教學不可缺少的軟件。通過數控虛擬加工學習后再去實際操作數控機床，可以解決如數控加工程序編寫、數控機床操作面板使用、刀具選擇的內容。虛擬加工與實際加工還是存在一定的差別，如工藝參數的正確選擇，實際操作的一些因素和心理上的變化都與虛擬加工不同。把虛擬教學和實際加工相結合是學好數控加工工藝與編程必不可少的過程。

隨著虛擬數控機床教學系統的出現與發展，數控加工工藝與數控加工編程技術課程的教學已經從傳統的教學模式轉到了以虛擬加工技術為主要方法和內容的教學方式中來了。在虛擬數控加工中，虛擬的數控機床與控制系統與實際機床相比幾乎沒有差別，只是把數控機床的功能都放到了計算機仿真中了。從程序輸入到工件毛坯設置、機床的選擇、刀具的選擇、安裝、仿真加工出工件、測量檢驗工件尺寸等，都包括在數控虛擬加工的軟件中。數控加工工藝，加工中使用的刀具、夾具、操作機床和調試加工程序的內容在虛擬加工中都會涉及，有的內容可以直接應用于實際加工中，有的內容需要在實際的加工中不斷地調整與改進。

一、數控加工工藝與仿真加工

數控加工工藝在數控虛擬加工中的作用反映在工件的數控加工程序中，包括的內容有機床主軸轉速、加工中刀具或工件的進給速度、背吃刀量等內容。加工中工件毛坯的設置、工件材料的選擇、裝夾方式等內容確定后，在選定的虛擬數控機床上輸入編輯好的工件數控程序，進行數控仿真加工。在加工過程中無法檢驗所選擇的加工工藝參數和加工方法對加工的工件的表面粗糙度、形狀以及工件尺寸的影響。虛擬加工過程中加工工藝與加工參數不影響加工工件的最終效果，只要選擇的加工進給路線、所設定的刀具補償量正確，則加工的工件的尺寸精度就能夠達到設計要求。但是，只有真實加工才是檢驗加工工藝參數和機床系統以及工件受力變形對加工精度的影響，才能調試出合理的工件數控加工程序和各項補償參數值。另外，虛擬加工的精度一般是固定不變的。實際數控機床的加工精度是變化的。如刀具磨損的變化，工件受力的波動，機床受力的變化等，這些都將影響到加工工件的精度。

二、虛擬加工所能實現的教學內容

虛擬加工適應于教與學，通過虛擬數控加工不但可以學會數控加工程序的編寫、編輯和在機床上應用的方法，還可以學會數控機床的操作。虛擬數控加工中使用的機床控制系統和機床的控制面板與真實機床的一樣，其操作方法也是完全一致的。我們可以通過在虛擬數控機床了解機床的功能和練習機床的操作。

在虛擬數控機床上加工工件時，其加工程序的編寫、編輯以及加工程序修改，加工參數調整等內容，都可以在虛擬的數控機床上進行。虛擬數控加工對加工程序的要求和真實數控機床也是一樣的，通過虛擬數控加工完全可以學會編寫數控加工程序。

三、數控加工

在虛擬數控機床上可以完成數控加工程序的校驗工作，通過虛擬數控加工可以檢驗數控加工程序，通常仿真加工的工件尺寸符合要求，這表明所編寫的數控加工程序理論上符合圖紙的加工尺寸要求。接下來的工作是在數控機床上完成真實工件的加工，工件毛坯為實際的毛坯件，不能用替代件。對首件的加工是檢驗加工過程，加工系統的受力變形和加工工藝參數的依據。通過對首件的加工，檢驗所加工的工件的各項指標，找出存在的問題。對于可調參數進行重新選擇與設定，調整數控加工程序相關語句的內容，重新試加工直到加工的工件符合圖紙要求。但是這還不夠，還需要小批量加工以確定加工系統的穩定性。對于批量生產此時才可以算作程序調試結束。

程序調試之后，在生產的過程中要根據加工過程中的工件的尺寸和表面粗糙度的變化情況，改變刀具磨耗量的輸入值，根據加工的工件表面粗糙度提出更換刀具的周期。同時對于操作者要實時觀察機床的運行和在線檢測工件，及時調整刀具的磨耗補償值和更換刀具等，才能保證加工的工件符合要求。因此學好真實機床的操作是最終學好數控機床操作的關鍵，而且要多練才能掌握。

四、結束語

數控加工工藝與編程的虛擬教學可以有效地解決數控加工工藝中參數選擇的問題，對于數控機床操作與數控加工程序編制的學習是極為有用的。通過虛擬教學系統可以把數控編程與數控機床的操作結合得更緊密。虛擬加工對數控程序的應用和掌握起到了事半功倍的作用。但是虛擬數控加工工藝參數與真實數控加工工藝參數，在虛擬加工過程與真實加工過程中所得到的效果是不同的，虛擬加工得到的是理論效果，實際加工得到的是真實效果，這種差別是無法消除的，要把虛擬數控加工和實際數控加工做好比較對照，了解其中的共同點和差別。對于初學的學生多利用虛擬教學的方法，提高階段則多使用真實的數控機床加工與操作，使得學生真正學會數控機床使用與數控加工程序。

【參考文獻】

［1］張偉，數控機床操作與編程實踐教程，浙江大學出版社，2007：44-45.

【作者簡介】

邱立峻（1956-），男，大連人，副教授，主要研究方向數控機床和CAD/CAM技術。