虚拟数控铣削加工系统的研究

虚拟数控铣削加工系统的研究

摘要: 虚拟数控铣削加工系统是为了对数控机床实验教学进行深入研究，在虚拟

制造技术和数控加工方面进行探究的前提下，通过VC+程序语言开发的系统。虚

拟系统与真实数控铣床有着相似的虚拟控制面板和数控机床床身，可以在加工时

对过程进行干预和核查，不仅如此，这个系统能够指出NC代码中的问题，这样

就能够降低核查时对资源和器材设备的消耗，同时也能够进一步对数控设备的使

用率进行提升。

关键词: 虚拟数控铣削加工系统; 虚拟系统; 制造

引言：

数控加工技术作为制造机械的必要技术，在机械领域的到了越来越多的使用，数控机床作为实行技术的必需设备重要性也越来越高。但在数控加工过程中，相

关的代码容易受到各类因素的影响而出现问题，因此对代码进行核查是必不可少

的一个步骤。仿真加工过程对代码进行核查可以确保代码的准确率，同时也能够

有效避免各类工具之间的摩擦与相互影响。虚拟制造要求对加工环境的模型进行

创建，包括工作台、虚拟机床等工具设备，这样才能够对加工环境进行全面仿真。 1虚拟数控铣削加工系统的构造

数控铣削加工系统的建立离不开模块化的建立原理 , 几个模块通常分为：机

床的几何模块、控制模块，加工过程的仿真模型、各类工件模型等。想要进行虚

拟加工就离不开虚拟数控铣削加工系统的基础构造和加工系统的几何模型[1]，它

们与真实的数控铣床具有着结构的相似之处。设计机床的分类通常是基于机床的

构成、使用和各部件的衔接，进行恰当的分类后便可以通过计算机技术进行机床

几何模型的建立。

机床的床身、立柱、主工作轴等是组成几何模型的主要部分，对部件位置的

不同安排和组装能够使机床分为不同的类型，因此，虚拟机床具有高通用性和变

化性[2]。数控机床的部件、各类工具的位置与运作都与虚拟机床的操作控制有着相关的联系，这些关系可以通过向量进行整合得出。同时，数控机床零配件的运

作轨道也分为直线轨道与旋转轨道，它的运作具有相对性和阶段性，每一种运作

轨道都有相符合的机床零配件，对这些零配件的运作进行落实是与机床基本零配

件的各阶段运作相对结合的最终效果。

各类零配件在进行位置移动运作时，可以通过指针链表对运作轨迹进行实时

记录，并在记录的过程对零配件的新位置进行运算并输出，这样就能达成对机床

运作的仿真。

虚拟数控铣削加工系统中最为重要的一环就是对数控加工过程进行仿真建模

的建立，在建立模型时，通常根据仿真目标的核查要求把数控加工仿真的方式分

为几何模型仿真与物理模型仿真。几何模型仿真通常是对刀具的运作轨道进行核查，避免刀具出现在错误轨道上而对加工的工件进行摩擦或干扰，与此同时，几

何模型仿真几乎不对切割数据、切割能力造成的影响进行核查。物理模型仿真则

与此相反，它对切割数据、切割能力、受热变形程度等造成的影响都要进行核查[3]。这两类仿真模型能够在仿真加工时提供核查方式和运作方式提供多角度的帮

助下，例如通过多个角度对刀具面进行放大缩小、位置旋转的核查，这样就能够

对仿真加工过程进开始、打断、变速、停止等运作控制。仿真加工流程结束后，

仿真系统会在后台上传仿真结果数据，这些数据会提供仿真工程中模型工件的各

类信息，例如是否摩擦、干预等，这样就能够给仿真系统的使用者提供全面的信

息参考，使用者便能够进行更好的决断，促进数控加工进行高效性与自动性。

2虚拟数控铣削加工系统的功能

虚拟数控铣削加工系统的功能主要包括建设功能、NC代码的编程及更改功能、对仿真加工过程实时进行真实记录功能以及在线提供参考等功能。

2.1 虚拟数控铣削加工系统建设功能

数控机床有着各式各样的分类，不同分类的机床有着不一样的控制面板与控

制功能。目前可以进行调查的三轴数控铣床就与其他机床有着区分，首先，三轴

数控铣床是对使用者进行的程序构造思想进行建设，同时使用VC+工具进行初步

开发建设[4]，与此同时，虚拟数控铣削在对控制面板进行建设时，在按键、开关、灯光等构成部分方面都与现实的机床相类似，因此使用者可以通过计算机技术对

虚拟控制面板进行运作，同时也方便使用者对虚拟控制面板进行改造与补充。

2.2 NC代码的编程及更改功能

仿真加工系统会对NC代码提供编程功能，因此可以在编程页面对NC代码进

行手动的输入，同时使用者也能方便的对代码进行更改和调整，这样能够更加有

效地对代码进行核查，降低错误出现的几率。不仅如此，NC代码被系统成功录

入后，需要将它改写为计算机技术容易进行储存和操作的数据格式，这也就意味

着要对NC代码进行进一步的修改。

2.3 对仿真加工过程实时进行真实记录功能

对仿真加工过程实时进行真实记录功能具有高灵活性，他能够通过对输入的

图形数据进行修改从而控制刀具工件的运作路径和效果。仿真加工系统在加工过

程中如果出现了刀具工件之间的相互摩擦或干扰，就会向使用者发出提示和警告，使用者可以通过不一样的数据分辨出现的问题，与此同时，系统也能够实时进行

数据的采集和记录，在后台将这些数据进行上传，从而帮助使用者能够高效地对

加工过程进行核查和故障排查。

2.4 在线提供参考功能

在进行虚拟数控数控铣床进行运作时，仿真加工系统会对运作进行纤细的讲

解和说明，使用者可以通过计算机技术查阅控制面板的帮助页面对其进行了解，

而不需要通过翻阅说明手册等传统模式。这样一来，使用者就通过参考功能极大

地缩短了学习运作的时间，从而快速的掌握运作方式，大幅提高了使用者的运作

效率。

结束语

在虚拟制造中，最为重要的关键环节就是虚拟数控铣削加工系统，这一系统

是是实现虚拟制造必不可少的核心。当前，我国已经对虚拟制造技术进行进一步

的发展，达到了一个新阶段，然而对比国外的虚拟制造技术研究，仍然存在着需

要完善和提高的方面。只有灵活地运用计算机技术，对虚拟制造技术和仿真加工

系统进行更深层次的发掘和发展，才能让虚拟数控铣削加工系统实现质的飞远，

发展到一个更高的平台。

参考文献:

[1]杨国哲,葛研军,王宛山.虚拟机床的建模研究[J].机械设计与制造,2002(3):53

一54.

[2]梁宏宝,钟诗胜,王知行.虚拟加工环境建造的关键技术研究[J].中国机械工

程,2001,(1 1):1250一1252.

[3]郑盛梓,桂贵生.虚拟数控加工过程的研究[J].江苏机械制造与自动

化,2000,(l):40一42