數控機床加工仿真技術及應用

陳長遠 鄭美英

摘 要： 我國經濟建設與經濟大發展中，不同行業發展迅速，在工業生產以及制造業的運行發展中，對先進工藝技術的和設備的應用不斷增加，提高生產率的同時，也保證了產品生產的質量。在制造業中使用的數控機床主要是使用數字化技術實現對機床生產的控制，自動化機床內部裝有控制系統和控制程序，因而對數控機床進行加工是自動化的過程，需要操作人員在加工前對工藝流程和加工過程等有所了解。隨著現代化科技技術的不斷應用于發展，在數控機床加工過程中應用仿真技術，能夠促進對機床加工的綜合控制，本篇文章在此基礎上，主要對數控機床加工仿真技術應用內容及應用方法等進行研究與分析。

關鍵詞： 數控機床；加工；仿真技術；應用；系統程序

數控機床是在機床的生產加工中應用數字化技術予以集中控制，機床自動化的同時內部裝有數字化控制系統程序，能夠在符號指令執行和編碼控制中實現系統程度的邏輯處理，譯碼后使用代碼數字表示，在數控裝置中輸入信息后，經過運算發出信號，對機床的動作進行控制，并根據實際圖紙要求，對機床加工的尺寸和形狀等進行設定，使機床零部件能夠自動加工。數控機床對于不同品種的精密、復雜零部件加工控制效果較好，屬于高效能和柔性自動化機床，在機電一體化中促進了現代機床控制技術的應用與發展[1]。而在數控機床加工中應用仿真技術，能夠對更加復雜的工具系統進行設計和模擬，在物理模型和數學模型的構建中，對數控機床加工過程增加計算環節，在人機交互中實現對虛擬環境的圖形結合式的創造，這種可視化的技術應用，能夠進一步實現對數控機床的綜合化控制。關于數控機床加工中應用仿真技術的相關內容等需要從實踐分析的角度展開研究與探討。

一、數控機床加工仿真技術特點

（一）可視化操作

數控機床加工自動化程度較高，在數控機床加工中應用仿真技術，能夠對數控程序進行集中化的控制，保證程序執行的正確性，在生產實踐中，一般是使用容易切削的加工材料代替工件進行試切，在這種操作模式下，可以對加工指令進行檢驗，同時也可以使用軌跡顯示的方法，使用筆或者針代替刀具，對工件加工的軌跡進行二維圖模仿，但是這些方法操作麻煩，且使用成本增加。應用仿真技術，能夠在計算機系統程序的應用中，對數控機床加工的程序環境和加工流程等進行可視化模擬，對虛擬環境進行觀察后，能夠及時發現數控機床加工中存在的問題，并及時調整方案，使工件加工工藝得以完善。

（二）幾何仿真

數控機床加工過程中的試制環境模型關于NC切削仿真，一般包括力學仿真和幾何仿真兩大模塊的內容，幾何仿真不需要考慮物理因素如切削力和切削參數等的影響，需要對工件幾何體運動以及刀具軌跡等進行研究。在此過程中應用仿真技術大大縮減了從產品設計到產品制造的中間環節時間，減少了生產成本，數控機床加工中的切削過程應用物理仿真，根據動態力學的特點，對刀具振動以及刀具破損等情況進行預測，使整個切削過程中得到優化[2]。幾何仿真技術在實際應用中得到不斷發展，對于定量干涉驗證和定性圖形顯示等均能夠使用常用方法對實體造型進行檢測和分析。

（三）高效能特點

將仿真技術應用在數控機床加工中，對于零部件的加工程度和工藝技術等方面能夠展開綜合化的分析，保證機床加工質量的同時，也大大提高了生產效率，因而具有生產高效能的特點。仿真技術中的NC仿真程序主要用途包括檢驗、優化和操作培訓，NC指令驅動機床的運動，因而數控機床加工中能夠對碰撞問題進行檢驗和控制，相較于CL數據加工，NC仿真程序加工，操作過程與實際情況更加接近，但是在此過程中需要注意的是在數控機床加工仿真操作總，需要對加工環境進行分析，考慮其中的影響性因素，并研究制定出有效方案予以解決，促進數控機床加工的效率提升和質量穩定[3]。

二、數控機床加工仿真技術應用

（一）構建器

數控機床加工應用仿真技術涉及多個不同的模塊內容，構建器在數控機床加工過程中，能夠對其指令控制提供必要工具內容，因此在實際應用中能夠增添新的設備到仿真環境中，這些“數字”設備大多圖形方式是可見的，因而用戶界面下進行組裝、更改和測試后，能夠使其功能更加強大。對于實體化的模型通常包括圓錐體、圓柱體和長方體等，將其他模型如線框模型和IGES模型從CAD系統中引出后，可以對機床主軸、夾子、夾具和工作臺等部件內容進行細節性的描述，機床構建器在對數控代碼轉換后，能夠使程序運行更加具有自動化特點。

（二）工具箱

仿真技術在數控機床加工中使用，能夠在仿真程序控制中，對刀具長度補償、刀具直徑補償、計量長度編程、加工坐標系、宏指令、變量編程以及子程序等進行功能升級，使數控機床加工控制內容更加完善[4]。在數控模擬狀態較為理想的狀態下，使用機床開發工具箱能夠對數控機床加工中的一些特殊加工要求和仿真要求等予以滿足。機床工具箱應用對于較為特殊和復雜的數控代碼控制能力提高，對于代碼解讀的效率也有所提升，因而能夠為數控機床加工提供代碼輸入和代碼編譯服務。

（三）工具包

仿真技術中的幾何工具包在數控機床加工中，能夠將不同的CAD數據進行轉化，轉化形式為STL文件，也可以轉化為CGTech產品可以用的文件類型，且幾何工具包對于模型文件的問題修復功能也較為突出，可以將表面模型進一步升級為實體模型。數控機床加工仿真技術中的幾何工具包可以將系統程序中應用有限或者是無用的模型轉化成可用的夾具或者是組件等實體內容，實現數控技術應用的最優化。

結語：

數控機床加工是在數控單元中完成加工操作和加工監控，因而數控機床加工在實際的應用過程中具有適應性強的優勢，加工的機床精度高，質量穩定，且能夠在多坐標聯動中加工出形狀更加復雜的零件。加工數控機床中應用仿真技術可以將計算機仿真技術應用在零部件數控加工中，人機交互的特點明顯，模擬出工藝系統的數控加工環境，在計算機上集中演示數控機床的方法和路線等，及時反饋錯誤信息，使技術人員對仿真過程進行預覽和虛擬，使其能夠及時發現問題，并調整程度，減少加工事故的產生，保證機床質量[5]。從實踐生產分析來看，仿真技術在數控機床加工中的應用，能夠對加工的過程進行綜合仿真，減少和防止碰撞等其他具有生產干涉性的事故產生，有效提高了數控機床加工的安全率，對于現代制造業的發展具有重要促進作用。

參考文獻

[1]廖曉玲，劉少龍，鄧珂.探析數控機床加工仿真技術及應用創新[J].湖南農機，2014，41（04）：46-47.

[2]王紅賓.VERICUT7.2構建五軸機床模型及仿真加工過程分析[J].金屬加工（冷加工），2014，15：73-76.

[3]張洲碩.自動編程和仿真技術在數控銑削加工中的應用[J].中國新技術新產品，2015，01：11.

[4]任寶鋼.五軸數控機床加工仿真技術應用[J].工具技術，2014，48（12）：51-53.

[5]馮娟，楊承濤.數控鏜銑床的3D仿真建模及應用[J].機床與液壓，2013，41（05）：161-163+166.

作者簡介：陳長遠（1984-），男（漢族），山東省嘉祥縣人，副教授，碩士，工作單位，遼寧工程職業學院，從事專業領域：機電一體化。