數(shù)控機(jī)床加工仿真技術(shù)應(yīng)用分析

何杰

摘 要 數(shù)控加工機(jī)床仿真技術(shù)應(yīng)用是將傳統(tǒng)人工操作為主的機(jī)床加工方式轉(zhuǎn)化為數(shù)字化、自動(dòng)化、信息化的計(jì)算機(jī)仿真加工形式，是一種具有人機(jī)交互、可視化操作、圖形模擬等特點(diǎn)的虛擬加工環(huán)境，更加優(yōu)化現(xiàn)實(shí)數(shù)控機(jī)床加工流程與步驟。基于此，本文概述了數(shù)控機(jī)床加工仿真技術(shù)，闡述了數(shù)控機(jī)床加工仿真技術(shù)應(yīng)用的工作原理及其意義，對數(shù)控機(jī)床加工仿真技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行了探討分析。

關(guān)鍵詞 數(shù)控機(jī)床;加工仿真技術(shù);應(yīng)用;工作原理;意義

數(shù)控機(jī)床加工仿真技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)庸み^程進(jìn)行綜合仿真，減少和防止碰撞等其他具有生產(chǎn)干涉性的事故產(chǎn)生，有效提高了數(shù)控機(jī)床加工的安全率，對于現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展具有重要促進(jìn)作用。

1 數(shù)控機(jī)床加工仿真技術(shù)的概述

數(shù)控機(jī)床加工仿真技術(shù)是針對機(jī)床綜合加工過程進(jìn)行的模擬仿真過程實(shí)現(xiàn)，其主要運(yùn)用數(shù)學(xué)模型、物理模型等技術(shù)替代實(shí)際系統(tǒng)功能運(yùn)行，對相對復(fù)雜的機(jī)床系統(tǒng)進(jìn)行更新設(shè)計(jì)與研究，并且在應(yīng)用成效方面顯得十分優(yōu)越。建模仿真主要是以模擬現(xiàn)實(shí)中的數(shù)控機(jī)床工作狀態(tài)與環(huán)境，這樣就會(huì)有助于相關(guān)技術(shù)人員對零件加工過程中的實(shí)際狀況全面掌握，對一些不穩(wěn)定的因素以及影響零件加工質(zhì)量的問題及時(shí)了解，同時(shí)數(shù)控加工仿真技術(shù)還能夠根據(jù)正常加工運(yùn)作與異常加工運(yùn)作信息區(qū)分，對不穩(wěn)定的信息自動(dòng)處理，如零件加工時(shí)可發(fā)生碰撞、干涉等現(xiàn)象的信息會(huì)被及時(shí)反映出來，實(shí)現(xiàn)故障預(yù)測效果，進(jìn)而做出相應(yīng)的處理方案，減少機(jī)床加工故障問題的發(fā)生概率，促進(jìn)數(shù)控機(jī)床運(yùn)行效率的提升[1]。

2 數(shù)控機(jī)床加工仿真技術(shù)應(yīng)用的工作原理及其意義

2.1 數(shù)控機(jī)床加工仿真技術(shù)應(yīng)用的工作原理

①開發(fā)仿真加工系統(tǒng)。仿真加工系統(tǒng)的構(gòu)建是建立在實(shí)際護(hù)理設(shè)備和與之相對應(yīng)的活動(dòng)和信息的基礎(chǔ)之上，而且還要能夠根據(jù)實(shí)際加工系統(tǒng)的變化進(jìn)行改變和維護(hù)。這個(gè)仿真加工系統(tǒng)的構(gòu)建是建立在應(yīng)用CAD或者是CAM的設(shè)計(jì)功能之上，建立了機(jī)床和夾具的主要零部件模型和工件的模型，然后加工組裝成模擬仿真加工系統(tǒng)的設(shè)備系統(tǒng)，再利用CAD或者是CAM的自動(dòng)數(shù)控編程功能生成零件的數(shù)控加工程序，最后根據(jù)刀具原型制作出刀具模型，這樣就完成仿真加工模型和信息準(zhǔn)備。②仿真加工系統(tǒng)的機(jī)床建模。可以說機(jī)床建模是仿真加工系統(tǒng)的關(guān)鍵模型，也是實(shí)際數(shù)控機(jī)床在仿真加工系統(tǒng)下生成的數(shù)字化的模型，這種數(shù)字化模型主要包括幾何模型和運(yùn)動(dòng)模型，其中幾何模型就是在CAD系統(tǒng)下建成的，幾何模型的構(gòu)建就是根據(jù)實(shí)際測量機(jī)床的尺寸、大小進(jìn)行相應(yīng)的建模，然后再進(jìn)行裝配，形成虛擬的數(shù)控機(jī)床;運(yùn)動(dòng)模型主要是用來處理幾何模型在數(shù)控機(jī)床的數(shù)控程序下可以進(jìn)行改變、能動(dòng)的模型。③實(shí)現(xiàn)仿真加工系統(tǒng)功能。在建立了數(shù)控機(jī)床的模型之后，要想實(shí)現(xiàn)仿真加工的功能，就需要對各種程序進(jìn)行檢查，確立各個(gè)程序的翻譯模塊，然后對運(yùn)動(dòng)仿真和道具的運(yùn)行進(jìn)行功能檢查，同時(shí)要有效地保證碰撞通過檢測標(biāo)準(zhǔn)，最后實(shí)現(xiàn)了真正的工作運(yùn)用。

2.2 數(shù)控機(jī)床加工仿真技術(shù)應(yīng)用的重要意義

具體體現(xiàn)在：①提高了數(shù)控機(jī)床的利用率和工作效率。當(dāng)前社會(huì)的發(fā)展趨勢就是數(shù)控機(jī)床已經(jīng)逐步取代了傳統(tǒng)的加工設(shè)備，但是目前來看，數(shù)控機(jī)床設(shè)備比較昂貴，而且對操作員工的技術(shù)要求也比較高，一旦操作失誤就會(huì)造成很大的經(jīng)濟(jì)代價(jià)，運(yùn)用仿真技術(shù)能夠有效地避免失誤，從而維護(hù)了數(shù)控機(jī)床的利用率和準(zhǔn)確率，提高數(shù)控機(jī)床的工作效率。②提高了數(shù)控機(jī)床加工的準(zhǔn)確度。仿真技術(shù)的應(yīng)用，在數(shù)控加工進(jìn)行之前可以模擬訓(xùn)練，在實(shí)際加工操作之前，通過進(jìn)行嘗試性切割計(jì)算機(jī)圖形的仿真，能夠有效地檢查出刀具軌跡的正確與否，也能夠檢查數(shù)控加工的程序是否正確，所以，模擬仿真技術(shù)提高了數(shù)控加工的準(zhǔn)確度。③保護(hù)了數(shù)控加工設(shè)備的使用，延長了使用壽命。通過仿真技術(shù)進(jìn)行演練切割，能夠有效地避免加工操作失誤給數(shù)控機(jī)床造成的損害，從而有效地延長了數(shù)控機(jī)床的使用壽命，提高了數(shù)控機(jī)床使用企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益[2]。

3 數(shù)控機(jī)床加工仿真技術(shù)應(yīng)用的分析

數(shù)控機(jī)床加工仿真技術(shù)的具體應(yīng)用主要體現(xiàn)在：①構(gòu)建器。數(shù)控機(jī)床加工應(yīng)用仿真技術(shù)涉及多個(gè)不同的模塊內(nèi)容，構(gòu)建器在數(shù)控機(jī)床加工過程中，能夠?qū)ζ渲噶羁刂铺峁┍匾ぞ邇?nèi)容，因此在實(shí)際應(yīng)用中能夠增添新的設(shè)備到仿真環(huán)境中，這些“數(shù)字”設(shè)備大多圖形方式是可見的，因而用戶界面下進(jìn)行組裝、更改和測試后，能夠使其功能更加強(qiáng)大。對于實(shí)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(tǒng)中引出后，可以對機(jī)床主軸、夾子、夾具和工作臺(tái)等部件內(nèi)容進(jìn)行細(xì)節(jié)性的描述，機(jī)床構(gòu)建器在對數(shù)控代碼轉(zhuǎn)換后，能夠使程序運(yùn)行更加具有自動(dòng)化特點(diǎn)。②工具箱。仿真技術(shù)在數(shù)控機(jī)床加工中使用，能夠在仿真程序控制中，對刀具長度補(bǔ)償、刀具直徑補(bǔ)償、計(jì)量長度編程、加工坐標(biāo)系、宏指令、變量編程以及子程序等進(jìn)行功能升級(jí)，使數(shù)控機(jī)床加工控制內(nèi)容更加完善。在數(shù)控模擬狀態(tài)較為理想的狀態(tài)下，使用機(jī)床開發(fā)工具箱能夠?qū)?shù)控機(jī)床加工中的一些特殊加工要求和仿真要求等予以滿足。機(jī)床工具箱應(yīng)用對于較為特殊和復(fù)雜的數(shù)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?yàn)閿?shù)控機(jī)床加工提供代碼輸入和代碼編譯服務(wù)。③工具包。仿真技術(shù)中的幾何工具包在數(shù)控機(jī)床加工中，能夠?qū)⒉煌腃AD數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化形式為STL文件，也可以轉(zhuǎn)化為CGTech產(chǎn)品可以用的文件類型，且?guī)缀喂ぞ甙鼘τ谀Ｐ臀募膯栴}修復(fù)功能也較為突出，可以將表面模型進(jìn)一步升級(jí)為實(shí)體模型。數(shù)控機(jī)床加工仿真技術(shù)中的幾何工具包可以將系統(tǒng)程序中應(yīng)用有限或者是無用的模型轉(zhuǎn)化成可用的夾具或者是組件等實(shí)體內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)數(shù)控技術(shù)應(yīng)用的最優(yōu)化[3]。

4 結(jié)束語

綜上所述，數(shù)控機(jī)床加工仿真技術(shù)應(yīng)用可以有效對實(shí)際加工中一些碰撞、干涉等現(xiàn)象進(jìn)行有效規(guī)避，并且通過數(shù)控機(jī)床加工仿真技術(shù)的應(yīng)用能夠提高數(shù)控機(jī)床實(shí)際加工的精準(zhǔn)度，使得加工效果得到更高的保證，因此對數(shù)控機(jī)床加工仿真技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

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[3] 閆博.淺談數(shù)控加工中仿真技術(shù)的應(yīng)用[J].技術(shù)與市場，2016，（02）：84.