數(shù)控加工仿真技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

呂家鵬

1煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院；2中國(guó)海洋大學(xué)

數(shù)控加工仿真技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

呂家鵬12

1煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院；2中國(guó)海洋大學(xué)

我國(guó)社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)正處于快速發(fā)展的階段，隨之客戶對(duì)產(chǎn)品的要求也越來(lái)越高。為了跟上時(shí)代的步伐和滿足客戶的需求，生產(chǎn)廠商不得不引入先進(jìn)的技術(shù)來(lái)達(dá)到縮短產(chǎn)品研發(fā)周期數(shù)控加工仿真技術(shù)就是這先進(jìn)的技術(shù)之一，它在產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn)中的運(yùn)用，可以改善產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn)質(zhì)量，大大提高了產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn)的工作效率。數(shù)控加工仿真技術(shù)對(duì)于推動(dòng)我國(guó)現(xiàn)代化制造業(yè)的發(fā)展有著積極的意義。

數(shù)控加工仿真技術(shù)；加工技術(shù)；發(fā)展現(xiàn)狀；趨勢(shì)

伴隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，人們生活水平也越來(lái)越高，在產(chǎn)品上，人們有了更高的要求。產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，新產(chǎn)研發(fā)時(shí)間，產(chǎn)品的性能都會(huì)給企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力造成直接影響，引入先進(jìn)的技術(shù)來(lái)縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期和研發(fā)時(shí)間，提高產(chǎn)品的性能成了許多生產(chǎn)廠商和企業(yè)的迫切愿望。數(shù)控加工仿真技術(shù)的誕生給他們帶來(lái)了希望，數(shù)控加工仿真技術(shù)可以對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造到裝配的進(jìn)行全程模擬，并能夠非常有效地預(yù)測(cè)出制造與裝配過(guò)程中可能出現(xiàn)的不利因素，設(shè)計(jì)人員能在產(chǎn)品生產(chǎn)前提出及時(shí)提出修改方案，可以改善產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn)質(zhì)量，降低使產(chǎn)品的次品率、縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期、減小產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)從而提高生產(chǎn)效率與產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。因此，本文就其的發(fā)展現(xiàn)狀做了闡述，探討其在未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

一、數(shù)控加工仿真系統(tǒng)簡(jiǎn)介

1.VERICUT系統(tǒng)

迄今為止，VERICUT系統(tǒng)是被世界各國(guó)應(yīng)用較多的數(shù)控加工仿真模擬軟件。該系統(tǒng)具有兩方面的優(yōu)勢(shì)，一個(gè)是可以對(duì)數(shù)控代碼的查證步驟進(jìn)行模擬；另一個(gè)是可以使數(shù)控材料的切削速度得到很大程度地提高。該系統(tǒng)工作的基本原理是通過(guò)對(duì)數(shù)控加工的軌跡代碼進(jìn)行模擬，用計(jì)算機(jī)把看到事物顯示出來(lái)，檢測(cè)刀具軌跡的精確度，從而達(dá)到設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)和要求。

2.VERICUT Machine Simulation系統(tǒng)

目前，數(shù)控加工仿真模擬軟件當(dāng)中功能最齊全的要屬VERI?CUT Machine Simulation系統(tǒng)，當(dāng)中又以機(jī)床的使用和控制過(guò)程的模擬效果最容易被實(shí)現(xiàn)。可識(shí)別數(shù)控代碼文件是這個(gè)系統(tǒng)中最為重要的功能之一，它配合G－代碼完成模擬加工的過(guò)程。在實(shí)際的仿真操作過(guò)程中，通常把VERICUT系統(tǒng)結(jié)合VERICUT Machine Simulation系統(tǒng)來(lái)使用，運(yùn)用到模擬機(jī)床的運(yùn)作中，效果極其理想。該系統(tǒng)不僅能夠數(shù)控加工過(guò)程中，提高發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤準(zhǔn)確度，還可以VERICUT系統(tǒng)的配合下，對(duì)工件的切割過(guò)程進(jìn)行仿真模擬，提高數(shù)控代碼的競(jìng)爭(zhēng)度，使得數(shù)控加工的效率得到全面提升。

二、數(shù)控加工仿真技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展，我過(guò)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展有了質(zhì)的飛躍，數(shù)控程序的正確性對(duì)產(chǎn)品最終的加工質(zhì)量起到直接決定的作用。在傳統(tǒng)的方法中，是通過(guò)試切的方法來(lái)確保數(shù)控程序的準(zhǔn)確度，這種方法的具體做法是通過(guò)用容易切削的材料代替作業(yè)中的器具，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)加工的指令的較為全面的檢測(cè)。此外，在數(shù)控加工中，通常還使用軌跡顯示法。然而這些方法都存在費(fèi)時(shí)、費(fèi)力等這些明顯的弊端和不足，它在給企業(yè)帶來(lái)很高的生產(chǎn)成本的同時(shí)，還會(huì)延長(zhǎng)了整個(gè)產(chǎn)品的研發(fā)周期，這不僅不符合企業(yè)對(duì)經(jīng)濟(jì)效益的追求，也使產(chǎn)品錯(cuò)失了在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的最佳投入時(shí)機(jī)。

人們對(duì)仿真技術(shù)在數(shù)控加工中的應(yīng)用的關(guān)注度越來(lái)越高，而在實(shí)際工作中，通常所說(shuō)的數(shù)控加工仿真技術(shù)，主要指的是在模擬機(jī)床加工狀況中的具體運(yùn)用，這種技術(shù)還要通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)在，有關(guān)的數(shù)控加工仿真技術(shù)課程已經(jīng)在部分學(xué)校開(kāi)設(shè)出來(lái)，通過(guò)這樣的課程也培養(yǎng)了一批優(yōu)秀的專業(yè)人才，為學(xué)生以后進(jìn)入企業(yè)工作打下良好扎實(shí)的基礎(chǔ)。在企業(yè)在加工生產(chǎn)過(guò)程中，數(shù)控加工仿真技術(shù)也得到一定程度的推廣和運(yùn)用。企業(yè)通過(guò)引入這種技術(shù)，讓加工產(chǎn)品的精度得到了保障，大幅度地縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量，從而提高企業(yè)市場(chǎng)的綜合競(jìng)爭(zhēng)力。

三、數(shù)控加工仿真技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

1.幾何仿真與物理仿真的融合發(fā)展

對(duì)于幾何仿真與物理仿真的發(fā)展，就他們所包含的關(guān)鍵技術(shù)而言，由于計(jì)算量的不同，使得它們的發(fā)展是相對(duì)獨(dú)立的。但是，它們也存在相同的地方，具體表現(xiàn)在在對(duì)工件加工表面完整性、尺寸精度控制、加工變形控制等的要求上。具有這方面相同的要求，可以預(yù)測(cè)未來(lái)數(shù)控加工仿真技術(shù)發(fā)展一個(gè)極其重要方向，。近幾年，通過(guò)大量的研究，人們?cè)趲缀闻c物理的集成仿真上取得了重要進(jìn)展。在了Force TM模塊在Vericut最新版本中的推出。這個(gè)模塊在刀具承載的切削力、最大切屑厚度、主軸功率和允許的最大進(jìn)給速度的計(jì)算條件的約束下，能計(jì)算出準(zhǔn)確度極高最大的進(jìn)給速度。通過(guò)這樣計(jì)算出來(lái)的進(jìn)給速度趨于理想，具有很高的應(yīng)用價(jià)值，還有美國(guó)的一家公司開(kāi)發(fā)的“Production Module”模塊實(shí)現(xiàn)了多軸加工過(guò)程中的切削溫度等的同時(shí)進(jìn)行預(yù)測(cè)，并更進(jìn)一步優(yōu)化了切削的參數(shù)。通過(guò)上述的幾個(gè)方面都可以看出，數(shù)控加工過(guò)程仿真技術(shù)已經(jīng)從單純的幾何與運(yùn)動(dòng)仿真向幾何與物理相結(jié)合的仿真的方向發(fā)展。

2.數(shù)控加工仿真支撐智能加工技術(shù)發(fā)展

為了實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)判定加工過(guò)程的工況，必須要將實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與監(jiān)控系統(tǒng)獲得的在每個(gè)切屑位置上的理論數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比和分析。此外，為加工過(guò)程的及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，要求數(shù)控機(jī)床實(shí)際運(yùn)行的程序和優(yōu)化結(jié)果的參數(shù)必須極為接近。就數(shù)控加工技術(shù)幾何仿真與物理仿真技術(shù)的發(fā)展和它們的關(guān)鍵技術(shù)，不難看出，產(chǎn)品加工過(guò)程所需的切削力、幾何尺寸等信息是可以通過(guò)數(shù)控加工仿真技術(shù)得到的。對(duì)于智能加工來(lái)說(shuō)，通過(guò)數(shù)控加工仿真技術(shù)，還可以獲得理論所需的預(yù)測(cè)值以及很好的優(yōu)化初值，從而為智能加工技術(shù)的應(yīng)用提供有力的支持。

四、結(jié)論

綜上所述，在幾何仿真與物理仿真這兩方面中，數(shù)控加工仿真技術(shù)都取得了一定的進(jìn)展，對(duì)于生產(chǎn)過(guò)程的加工缺陷起到減少或避免的實(shí)際性作用，使得加工效率得到很大程度的提高。幾何仿真與物理仿真技術(shù)的融合發(fā)展能夠把更多的數(shù)據(jù)與信息提供到給復(fù)雜的、多軸數(shù)控加工過(guò)程的仿真中，使得仿真結(jié)果更接貼近真實(shí)的生產(chǎn)過(guò)程。因此，運(yùn)用數(shù)控仿真技術(shù)，不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)際加工過(guò)程的切削參數(shù)優(yōu)化、工藝調(diào)整，還能夠把進(jìn)給具有智能化調(diào)控特點(diǎn)的優(yōu)化的初值提供給加工過(guò)程，大力推進(jìn)了加工技術(shù)產(chǎn)品加工中的智能化發(fā)展。

[1]王蔚.數(shù)控加工仿真關(guān)鍵技術(shù)研究與軟件開(kāi)發(fā)[J].黑龍江科技信息，2016（27）

[2]解景浦,王智能,郝宏偉,馮之權(quán).數(shù)控加工仿真軟件的功能特點(diǎn)與應(yīng)用[J].裝備制造，2009（11）