虚拟数控加工过程仿真技术

虚拟数控加工过程仿真技术

摘要：对虚拟数控的仿真技术进行研究，最关键的就是建立加工过程中的数学模型，但是在加工的过程中需要建模而涉及到的大量数据与参数，就说明了必须建立健全切削实验中的参数的数据完整性，必须提高仿真技术与实际加工中系统吻合的最大程度，最大限度的实现仿真技术中手段与方法的多样性应用。

关键词：虚拟数控；加工过程；仿真技术

虚拟数控的加工可以仿真出不同的加工方法与加工过程中应用的材料，而且还可以显示并评价出加工的具体结果，但是与此同时还存在着加工的形式较少及研究的范围有一定的局限性。由于切削的系统是一个较复杂的加工系统，因此，在加工的过程仿真技术还具有一定的不成熟性，也就是在虚拟的数控加工过程中还存在着诸多的问题需要解决。

1.在虚拟数控的加工过程中对仿真技术的主要分类

随着科技的进步，虚拟数控加工技术在制造业加工领域得到了广泛的应用，而仿真过程是虚拟的制造技术最关键的技术和最主要的核心内容。物理的仿真技术与几何的仿真技术是对虚拟数控的研究与探索的最主要的两个方面。

1.1.对物理的仿真技术的解析

物理的仿真技术就是在对制造零部件进行切削加工的过程中，把引起制造零部件物理变化的因素反映到虚拟的制造系统中，在实际的加工过程中，要先预测切削因素的种类，并分析出切削过程中产

生的各种参数，且各参数数据间相互耦合。所以，在建模的过程中怎样综合看待数据参数及影响的原因，是在切削的过程中建模的最关键所在。

1.2.几何的仿真技术的解析

在几何的仿真加工过程中，并不考虑切削力与数据参数及别的原因对切削的加工过程的具体影响，只是仿真刀具及机床还有几何体工件的相对的运动，可以检验出出现的碰撞及所有干涉，能够准确的避免费力及耗时的试切的全过程。

图1 虚拟现实系统的构成

2.数控的加工过程中存在的具体问题

切削的加工过程是一个复杂的系统过程，在切削的加工过程中出现的机理研究及探索还没有得到相应的解决措施，致使了在加工仿真技术的过程中依然存在一定的不成熟技术，主要是由于在数控的加工过程中，所使用的不同的加工材料及应用不同的加工手段，而且可以显示出对评价的加工结果，这就直接导致了在虚拟的数控加工过程中出现的相应的局限性。

2.1.仿真的模型具有较差的实用性

现在存在的仿真模型都是在一定的假象下做出的理想型模型，由于在加工的过程中存在着诸多的影响因素，并且对不同的影响因素之间又存在着强耦合的关系，所以，这就要求必须建立健全科学合理的模型加工的过程，以增加实际的系统及仿真的系统之间的饱和程度，这是在仿真模型的加工过程中必须要解决的重要问题所在。

2.2.仿真的模型具有较差的通用性

现在存在的仿真模型一般都是根据具体的工况，根据工件的材料及加工的不同手段、不同的刀具种类及不同的机床种类，在一定的条件下加工完成的模型，因此，这种方式下加工过程的模型就具有较差的通用性，如果这时其中有数据参数需要进行相应的变化，加工的过程中模型就需要在一定程度上做出较大程度的修改。

2.3.模型并没有与几何的仿真技术进行结合

在研究与探索的具体过程中，还存在着较为孤立的研究进程，几何的仿真技术与物理的仿真技术在具体的加工过程中并没有充分的做好结合的工作。同时，还存在着在具体的加工过程中，并没有应用工件的材料，而是纯几何式的加工虚拟环境，现在应用的仿真加工的形式较少，对研究及探索的范围也就比较窄。

3.对总体结构的仿真系统进行解析

数控机床的具体加工系统是由几部分组成，数控机床的加工过程是在代码的带动下对工件实施切削的加工过程，要想完成数控的加工仿真的技术过程，就必须建立健全一套数控机床的几何模型，并在此基础上完善数控机床往运动模型发展的进度，进而完成数控机床加工的过程中仿真技术的应用。

3.1.基本形式在装配模型中的应用

基本形式在装配模型中的具体体现就是层次树的和图，这种基本形式能够清晰表达出装配体具体的组成关联，同时在一定程度上也有利于在进行装配的序列规划过程中的正确求解，但是却存在着不

能够较容易的表达出各零件之间的相互配合关系，相反的，图的结构能够更加容易的表达出各个零件之间的相互关系，而且可以提供出装配体的其中一个零件到另一个零件存在的关系及相关的路径，尤其适用于运动链与公差的实施解析，但是却较难表达出各层次间的相互组成关系，而且结构也较复杂，不容易进行维护，在实施操作上也较困难；几何的模型具有与其他系统不同的装配模型需要的要求，可以总体的分为：第一，对装配的几何关系进行的具体描述；第二，装配的拓扑关系的具体描述；第三，对零件的层次性进行结构的解析；几何的模型具有一定程度的层次性，在没有公差配合的情况下，能够采取层次的结构手段。

3.2.完善仿真模型技术的应用

在系统的应用过程中，装配体的表达方式是一棵树的形式，树的相关根节点所表示的就是用户所需要的相应的装配体，零件在树桩的结构中使用的是较低层中的叶结点来进行表达，其中非叶结点的具体位置不会发生变化，也只有处在一个层次的装置单元会产生约束位置的变化，处在不同层次的装置单元会产生相应的从属关系的变化，这种仿真的模型在一定程度上具有操作简单、方便维护及存储较小的具体特征。

结语：

现代虚拟的仿真技术，在发展的过程中要逐渐的将技术应用到数控的加工过程中，对仿真技术进行不断研究与探索，主要提升数控的加工仿真系统的相关质量，建立健全仿真技术的整体结构，逐渐

实现仿真技术手段及方法的多样性应用，以加强模型仿真技术的适应性与可靠性。

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