数控加工仿真技术篇1

关键词：数控加工仿真技术软件职业教育

数控加工技术是先进的制造技术，各国制造业普遍采用数控技术，以提高制造能力、适应市场力和竞争力。目前机械零件制造复杂程度日益提高，因此对数控程序正确性验证的需求越来越迫切，数控仿真系统利用计算机图形显示技术模拟实际加工过程，是验证数控加工程序正确性的有力工具之一。数控仿真技术，可以模拟机床加工环境及其工作状态，是一个应用虚拟现实技术于数控加工操作技能培训的仿真软件。目前，国内已经出现了多种数控加工仿真软件，并且也运用于数控操作人员培训的教学之中。特别是现在的职业类和技工类学校是培养高素质职业工人的摇篮，利用计算机仿真软件来学习和培训数控技术，不仅可以迅速提高学生的理论、操作水平，而且安全、可靠，培训费用低。

一、数控仿真技术的研究状况

数控机床加工零件是靠数控程序控制完成的，为了防止加工过程中发生干涉或者碰撞，必须确保数控程序的正确性。在实际生产中，常采用试切的方法进行检验。但这种方法费工费料，同时增加了产品加工时间。后来又采用轨迹显示法，也有很大的局限性。为此，人们研究能代替试切的计算机仿真方法。现在，仿真技术已成为制造系统设计、分析和运行的重要工具，同时作为生产计划、作业调度和辅助决策工具也得到越来越广泛的应用。现在国内也开发了多种数控仿真软件为一线工人检验程序或者学习数控技术提供帮助，国内很多职业院校在对数控专业学生进行教学的时候也广泛采用数控仿真软件。

二、数控仿真软件与职业教育的结合

在传统职业教育的操作教学中，数控机床编程与操作的训练是在真实的机床上进行。但随着社会对数控人才需求的增加，学习数控技术的学生人数也大幅度增加，问题逐渐突显出来。第一，有限的机床数量无法保证每位学生有足够的上机操作时间；而且，数控机床是高科技产品，种类多、价格高，数控机床的操作训练如果完全靠数控机床进行实作训练，投入成本太高。第二，学生在真实机床上操作具有一定的危险性，特别是初学者，训练中的错误操作经常会导致设备的损坏，甚至引发人身伤害事故。因此，传统的机床操作训练方法效率低、教师工作量大、实习训练费用高，不能适应数控技术教学发展的要求。探索一种新的数控技术教学模式来取代传统的训练方式，成为必然趋势。数控加工仿真软件的出现，是解决这一问题的重要途径。

1、数控仿真软件在理论教学中的应用

教师在数控理论课教学使用仿真软件，可以让课堂教学变得生动、具体，教学效果明显提高。比如数控编程是理论性很强的课程，比较抽象，利用仿真软件讲授数控编程可以直观明了。学生上机则利用仿真软件解决程序校验以及不同系统不同机床的操作问题。在数控专业理论课教学中，学生对部分知识难理解，利用软件进行教学可很好的解决问题。例如，建立工件坐标系较为抽象，学生对其理解较为困难。因此，该部分教学内容完成后，可以让学生在软件中进行建立工件坐标系练习就可以很好的解决这方面的问题。再比如，学生在学习毛坯和夹具安装的理论中，对毛坯和夹具安装比较抽象，而利用仿真软件可以使学生在较短的时间内掌握毛坯选择、安装和夹具的方法，为将来的实习加工打下基础。在学习的过程中，把抽象的理论转换为实际且具体的教学，增加了学生的学习兴趣，并使学生更好的掌握了数控的知识。因此数控仿真软件的应用不仅可以使枯燥无味，理论性非常强的理论课变的形象生动、趣味盎然，更能够大幅度提高理论课教学质量，降低教学成本。

2、数控仿真软件在实习教学中的应用

学生完成相关数控理论课学习后，掌握了数控加工的相关知识后，再进行实训来巩固理论知识。采用软件进行实训的教学与实践教学相互配合可提高教学效率。因为所有学生都可以进行独立操作，所以在这种情况下教师可逐个对学生进行操作指导，使教学质量得以保证。比如学生在数控加工实习时，认识数控机床面板并掌握面板上各按键的功能是进行加工的基础。要学习、掌握多机床类型及系统面板的知识需要多台数控机床、多套系统面板。仿真软件可代替多台数控机床及多套系统面板，只需选择好数控机床及系统面板，就可操作该类型的数控机床。学生可利用仿真软件，进行模拟加工来验证程序、对刀和参数输入是否正确。在实习教学中，仿真软件系统可代替实训基地进行实习教学，也可作为相关理论课教学进行过程中的实习教学。通过软件教学，学生可以反复操作不用担心教学成本、操作安全和设备损坏等问题。

3、数控加工仿真软件在职业技能鉴定中的应用

现在，数控仿真考试是数控职业技能鉴定的一部分，仿真考试功能不仅记录了考试的最后结果，还把整个操作过程完整记录下来，通过回放功能可以察看考试的操作全过程。仿真软件的自动测量功能能够对仿真软件上加工完成后的工件进行完全自动的、智能化的测量。如果事先设定了评分规则，就可以进行全自动的评分，提高了数控职业技能鉴定的效率。

三、数控仿真技术在职业技术教育应用中的不足

1、仿真过程都是考虑理想切削状态，与实际切削过程有较大差距。在目前的仿真系统中预先设定了大量假设因素。这种假定的理想状态不能将切削过程中的随机干扰如工件硬点造成的材质变化、振动造成的切深变化等因素考虑进去，使仿真系统不能真实地反映实际切削过程。

2、最重要的是，仿真实习会造成学生的安全观念淡薄、操作随意，这些缺点只有通过实际操作才能加以纠正。

四、数控仿真软件在职业院校的发展与展望

数控仿真软件的核心是虚拟数控机床，不仅在数控加工过程中为产品设计提供了可制造性的分析，而且在数控系统的学习和培训中，能为学生提供完善的学习方法和学习环境。数控仿真软件模拟零件的加工过程，可以检验各种数控指令是否正确，能提供与真实机床完全相同的操作面板，其调试、编辑、修改和跟踪执行等功能也一应俱全，它能在职业院校的数控技术教学方面发挥事半功倍的作用，大幅度提高教学效率和质量。因此越来越多的职业院校在教学中会使用数控仿真软件并且越来越完善的仿真系统也将会被开发利用。■

参考文献

[1]明建全.科学使用数控仿真，提高数控教学水平.西北职教3期

[2]蒋春风、陈立平、张力波，数控加工仿真显示技术的研究，华中理工大学学报，1999，27（6）：54～56

[3]朱丽军.数控仿真应用软件实训[M].机械工业出版社，2008，（5）.

数控加工仿真技术篇2

论文摘要：介绍了工程技术训练中心数控设备与教学的概况，以及科研项目对机械加工的需求及其特点。分析表明，工程训练中心与科研团队存在巨大的合作前景，可以在改善教学的同时推进科研项目的进展。

一、引言

工程训练中心是培养工科学生的一个重要基地，各学校在工程训练中心的建设过程中投入巨大，除基本的金属切削机床、材料成型设备外，各种数控机床、特种加工机床、精密测量等设备也已经成为工程实践教学的主力装备。2008年11月，国家机械制造基础及工程训练课程指导委员会就《普通高校工程训练中心建设基本要求》作了详细阐述，其中数控设备至少应有：6台数控车床、3台数控铣床、2台数控切割机床，并且各学校可根据实际教学需要，增加一定数量的加工中心，工程训练中心除教学任务外，还有巨大的潜力可以挖掘。同时，随着我国经济的迅速发展，国家在科学研究上的投入力度越来越大，这些科研项目对机械加工都有着巨大的需求，但这些需求一般为单件或者小批量，并且设计尚未完善或者一直处于改进之中，与现代企业的大批量生产存在一定脱节，而工程训练中心的硬件设施与任务恰好能够满足科研项目中机械加工的需求，同时又能改善学生的学习条件。

二、数控机床的特点及教学

数控机床是指可以通过计算机编程，进行自动控制的机床。与普通机床相比，数控机床具有很多优点：高柔性，适合单件、小批量生产，适合新产品的开发；加工精度高、加工质量稳定可靠、生产率高，数控机床的加工自动化，免除了普通机床上工人的疲劳、粗心、估计等人为误差，提高了产品的一致性；并且数控机床对操作工人的要求降低，一个普通机床的高级技工，不是短时间内可以培养的，而相对来说数控机床操作工人培养时间极短（如数控车工需要一周即可，还会编写简单的加工程序）。

由于数控技术教学和培训都离不开数控机床，而数控机床本身价格比较昂贵，同时训练过程不可避免地存在误操作过程，这对机床安全是一个巨大的隐患，同时数控机床的数量有限，难以满足大量学生实践训练的需求。而随着计算机技术的发展，数控机床加工仿真技术得到了迅猛发展，很好地解决了这些矛盾。数控加工仿真是一种先进的计算机人机交互技术，具有生动的界面和强大的显示功能，图形大小、颜色、观察视角以及刀具的形状等都可由操作者自行设计以满足不同的监控与学习要求；仿真系统的通用性较强，其语法诊断功能可以帮助学生学习编程。在模拟过程中，系统能及时提供错误信息以及刀具相对移动轨迹的显示以及最终加工的立体效果，很容易发现和修改编写程序的错误，高仿真界面及动态的模拟仿真系统可有效地显示代替机床实际运行状况并且还能够提示操作信息，使数控机床的编程操作易于课堂化教学，从而既节省了机床设备和实习消耗，降低了实做危险，又大大提高了教学效率，规避了实习人员的操作风险。数控加工仿真系统采用了与数控机床操作系统相同的模拟界面，使其具备了整个加工过程的模拟仿真能力，即使仿真系统在模拟中出现人为的编程或操作失误也不会危及学生和机床安全，学生反而还可以从中吸取大量的经验和教训，所以说它是初学者理想的实验、实践工具。因此，数控加工仿真技术在数控教学领域的应用日益广泛［1］［2］。

当然，数控加工仿真技术同真正的数控机床存在一定的差别，容易引起以下弊端：（1）过于依赖计算机完成所有的操作，因为图纸绘制、g代码生成、仿真加工都可在计算机上完成，仿真与实际机床之间存在各种差异；（2）忽略加工工艺，仿真系统的仿真加工过程速度一般为5倍（调节范围：1-100），使得操作人员忽略进给速度、刀具转速和加工质量等；（3）无法保证加工质量，由于仿真软件只能仿真加工过程，对于零件的表面粗糙度和尺寸精度等无法保证。

因此，数控教学必须采用数控加工仿真与实训操作相结合的方法，即先通过仿真系统让学生对数控编程有一定的了解，再通过实训操作使学生理解仿真与机床实训的差别，不能仅仅为了学生和机床安全废除实训操作，这样既可大大减少学生理解错误而产生的各种机床损坏及人身伤害，又可提高学生的实际操作技能。

三、科研团队与工程训练中心的合作前景

随着中国经济的迅速发展，国家和其他组织在科研上的投入力度越来越大，其中理工类的科研对机械加工有着巨大的需求。绝大部分新产品开发或者新技术在开发过程中，对产品的需求并不明确或者存在一个逐渐深化的过程，对零部件的定型需要一个漫长的、反复的过程，需要对零件进行单件或者小批量的试制、修改。一般的科研团队在机械加工方面的人员、设备力量非常薄弱，如果把这些任务交给企业去做，往往价格昂贵而又费时。而这恰恰是工程训练中心的强项，并且科研团队中往往有一大批计算机基础很好的研究生，利用数控机床的仿真软件，可以较快地学习数控设备的操作技术。一般说来，在工程训练中心学习的主要群体是低年级的学生，也有少数高年级的学生，这些学生在此学习的目标往往比较简单，仅仅是学习基本的操作技术，加工零件也仅仅是作为练习。如果科研团队与工程训练中心合作，对科研团队的研究生进行培训，训练他们自己进行机械加工的能力，不仅能节省大量时间促进科研进程，更重要的是积累了加工经验，这有助于后续的设计与改进。同时，对本科生来说，与研究生一起操作数控机床不仅仅是练习了，而是在生产在科研，能够极大地提高他们的积极性，培养自信心，增加他们的知识面，能够进一步推动高年级本科生进实验室的潮流，部分优秀的低年级学生也能参与到科研中，这对本科生的其他课程学习是非常有益的。

四、结论

数控机床加工仿真技术已经成为数控教学的重要方法，这种方法功能强大、成本低、安全可靠，可在短时间内大量培训数控操作工，这些特点与科研项目存在互补之处，双方合作是互惠互利的，既能改善教学条件，又能推动科研项目的进展。

参考文献：

数控加工仿真技术篇3

论文摘要:介绍了一种典型零件的数控铣削仿真加工，采用caxa软件生成nc代码，利用caxa软件的cam功能进行数控仿真，然后加载到vnuc仿真软件的计算机模拟机床里，模拟真实机床运动，最后通过数据线将g代码传输到实际机床，形成“虚拟＋现实”的仿真模式。这种模式弥补了cad／cam软件数控仿真的种种不足，将虚拟的机床运动与实际的数控操作融为一体，可使用户既掌握数控铣削加工的基本原理，又掌握数控系统操作的基本技能。

现代机械制造所需要的大量数控技术人才主要来自相关专业的大中专院校及培训机构。为满足实践性教学培训的需求，需要建立专门的机加工实训基地投人大量的数控设备及场地，其成本非常高昂；并且学生在操作初学阶段，非常容易发生刀具与工件、夹具、机床的干涉和碰撞现象，既造成了易耗品的浪费，又使实训教师劳动强度加大，造成人力的浪费。因此，某职业技术学院对数控初学阶段的学生首先安排在数控仿真室进行学习，然后再采用虚拟现实(virtualreality，vn)技术实行课堂、实习指导一体化化教学。vr技术主要利用计算机对机械制造的作业环境、过程进行完全可视化模拟，评价各个焦点对象(机床、待加工件、刀具等)的运动；然后通过数据线将g代码传输到实际机床，使传统的vr技术与现实场景结合起来，形成“虚拟+现实”的模式。

图1为“虚拟+现实”示意图。作者仅从计算机虚拟动画技术来模拟实际的铣削加工。

1典型零件结构和caxa软件数控仿真加工

1．1典型零件结构

图2所示为数控铣削加工零件。该零件长度为120mm，宽度为100mm，厚度为20mm，除了需要加工上面的成型面外，还要加工两个深孔，采用的毛坯材料为45钢。

1．2零件的数控模拟仿真

数控机床通过零件程序对其加工过程进行控制零件程序的正确与否直接决定加工质量和效率的高低，而且不正确的加工程序还会导致生产事故。零件程序的检验方法有几种。方法之一是在正式加工前让机床空运行，空运行只能对机床运动是否正确即有无干涉碰撞作粗略的估计；而若用实物试切的方法，则可对加工过程是否正常及加工结果是否满足要求作出较准确的判断。但试切是一项费时且昂贵的工作，其效率很低而且需要增加生产成本，此外试切过程的安全性也得不到保障。在计算机上利用三维图形技术对数控加工过程进行模拟仿真，可以快速、安全和有效地对nc程序迅速进行修改，免除反复试切过程，降低材料消耗和生产成本，提高工作效率。因此，数控加工过程中的计算机仿真是nc程序高效、安全和有效的检验方法。

1．2．1cam软件生成刀具轨迹，输出nc程序代码

毛坯是用来选择刀具、确定切削用量和计算粗加工刀具轨迹的重要依据。在完成零件造型设计之后，选择加工定义毛坯命令，弹出定义毛坯对话框，在毛坯定义中选择参照模型方式，则毛坯尺寸调整为120mm×100mmx20mm，如图3所示。首先选择等高线加工的加工方式。然后设置软件要求的一些参数，诸如加工边界、刀具参数、走刀方式、切削用量参数等，再由编程人员在屏幕上拾取要加工的实体边界，最后由cam软件自动生成刀具加工轨迹，如图4所示，再经后置处理，生成nc程序代码，nc程序代码如图5所示。

1．2．2cam软件三维加工仿真

cam软件自动生成nc程序代码之后，软件要进行语法检错与译码，转换成仿真模块所接受的格式，然后刀具轨迹计算模块计算刀具轨迹，驱动软件实现仿真运动。同时控制刀具沿轨迹走刀，对毛坯切削的动态图像显示过程进行全方位的模拟仿真，如图6所示，并对代码进行反读校验。仿真过程可以随意放大、缩小和旋转，便于观察细节；可以调节仿真速度；能显示多道加工轨迹的加工结果；仿真过程中可以检查刀柄干涉、快速移动过程(g00)中的干涉、刀具无切削刃部分的干涉情况；可以将切削余量用不同颜色区分表示，并把切削仿真结果与零件理论形状进行比较。灵活、强大的加工仿真将加工的风险降为最低。

2vnuc软件中的数控仿真加工

在数控加工实训教学中，有很多问题需要解决，诸如实训设备少，学生多，设备无法分配；实训教学的安全问题；教师在实训教学中的劳动强度太，神经高度紧张等。为了解决这些问题，在实训初级阶段，建议在数控仿真软件上进行操作练习。

vnuc数控加工仿真软件是利用计算机虚拟动画技术来模拟实际机床的加工过程，用它验证数控加工程序的可靠性，预测切削过程的正确性，减少工件的试切，提高生产效率。vnuc数控加工仿真软件是让学生在操作真正机床前先充分掌握安装了不同类型数控系统的加工仿真操作，同时通过仿真演示积累一定的数控加工操作经验，用起来形象、科学、安全、经济。

选择华中世纪星数控铣床，安装毛坯和刀具，进行机床回零操作，然后进行对刀，并把刀具偏置值输入到g54坐标系中，最后把caxa生成的nc代码加载到vnuc数控加工仿真软件里，这时选择自动加工方式，再循环启动就可以进行仿真加工了。图7为在vnuc数控加工仿真软件里进行仿真加工。然后把nc程序代码通过工厂的局域网送到车间进行实际加工，加工之前再校验g代码功能，看一下加工代码的轨迹形状，做到加工之前心中有数。这样就形成“虚拟+现实”的仿真模式，将虚拟的机床运动与实际的数控操作融为一体。

3结束语

“虚拟+现实”的仿真模式弥补了仅cam软件仿真的不足，将虚拟的机床运动与实际的数控操作融为一体，可使用户既掌握数控机床加工的基本原理，又掌握数控系统操作的基本技能。因此，“虚拟+现实”的仿真模式是以计算机虚拟机床代替真实机床，可以减少培训成本，保证培训质量。具有强大的生命力和广阔的发展前途。

参考文献：

【1】陈明，刘钢，等．caxa制造工程师——数控加工[m]．北京：北京航空航天大学出版社，2006．1：373—393．

【2】陈乐尧，王兴波．一种新的数控车削仿真系统[j]．机电工程技术，2005(9)：81—83．

【3】杨伟群．数控工艺培训教程[m]．北京：清华大学出版社，2005：178—179．

数控加工仿真技术篇4

【关键词】数控加工仿真系统软件；教学；实习

一、引言

数控技术是先进制造技术的核心，世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力、适应市场能力和竞争能力。随着我国加入世贸组织，综合国力进一步增强，我国经济全面与国际接轨，并正在成为全球制造业中心，进入了一个空前蓬勃发展的新时期，这必然对掌握现代化制造技术的人才、特别对一线数控技术工人形成了巨大的需求。

二、数控技术实践教学现状

基于数控技术在机械制造业的重要性，现在我国很多院校以及职业类学校都开设了数控技术课程。在学校，学生可以通过以下几种途径获得数控技术能力。一是有合适的实习基地，但在目前国内很难有这样的基地，即使有，也只是集中在经济发达地区，且数控系统单一；二是学校从有限的资金投资购买数控机床，加工中心等建设教学实践环境。此类的数控设备价格昂贵，即使学校买回几台，无论在数量上，还是从成本、安全性上考虑，都不大合适学校的普及型教学和实践。因此，如何提高和改善数控技术课程的教学环境，使学生能学有所练，学用结合，是数控技术教学工作面临的一个非常的难题。

职业院校如何更快更好地培养出满足市场需要，掌握数控机床编程、操作与维修等技能的人才，早已是数控教学工作者研究的课题。本文讨论的是采用数控仿真软件将数控教学与实际操作有机地结合起来，提高数控教学水平，培养高素质的应用型技术人才。

三、仿真软件在数控技术专业教学中的优势

（1）减少高额的设备投入，解决实习设备与学生人数不成比例的问题

由于数控设备属于集机电、通讯、传感于一身的智能化产品，它具备“高速、高效、高精度”的加工特点，这就决定了其高额的成本。因此，数控专业的的实训教学若单单依靠购买数控机床则投入过大，若采用数控仿真进行实习教学可以很好的解决这一难题。

（2）提供多种机床多种系统，解决设备型号单一，学生的知识面狭窄等问题

由于数控技术发展迅速，目前市场上的数控设备型号多样，并且数控系统更新较快，对学校而言不可能将所有系统配齐。这就导致学生所学与工厂所用不符。而数控仿真系统则具备“一个软件多种系统”的优势。如上海宇龙仿真软件就拥有FANUC、PA、SIEMENS、华中数控、广州数控、大森数控等多种数控系统，可以实现对车、铣、加工中心等多种型号机床操作过程的仿真，弥补了实习设备型号单一，学生的知识面狭窄等问题。

（3）实现虚拟加工，减少实训费用

数控仿真系统的核心是虚拟数控机床，它完全模拟零件的切削过程，能检验指令正确与否，并用三维动画实时模拟显示程序路径和工件图形，从而真实的再现了零件的加工过程，并且在模拟加工过程中不会有机床、刀具、材料的损耗，极大的减小实训费用。

（4）安全性高，便于初学者学习

由于数控加工仿真系统是一种虚拟加工技术，所以学生的错误操作也不会损坏机床，更不会造成人身伤害，使学生可以抛开思想包袱大胆地、独立地进行练习。

（5）可对程序校验、模拟加工，减少占机调试时间，提高加工效率

在实际加工时，一般要反复检查程序，并利用机床的图形模拟校验功能来检验程序的正确性，这就导致占机调试时间过长。并且图形模拟也无法对刀具的干涉、运动中与夹具的碰撞、工件上一些细小的结构等进行全面真实的反映。所以在加工之前，可以将程序输入仿真软件，先模拟加工，观察零件的加工过程，并初步检验零件的形状尺寸，最后将正确的程序导入到数控机床中，既可节省时间提高加工效率，又保证了加工的安全性。

四、仿真软件在数控技术专业教学中的不足及弥补措施

（1）仿真加工缺乏真实感.学生安全意识淡薄

实际加工中操作人员必须严格按照安全操作规程进行加工，并要求其具备相应的“听辨能力”，能根据机床不同状态下发出的声音及时调整参数，减少机床发生故障和停机的概率。而在仿真中，便无法学习到真正的“听辨能力”，并且一些严格的操作规程也无法得以实施。如加工过程中不要把头和手随意伸进机床中、加工前关闭机床安全门等，这些环节在仿真时往往都可忽略不计，而对于在练习时出现的撞刀等现象也毫不在意。如果学生的不良习惯一旦养成，会在实际生产中造成重大损失。

（2）工艺参数设置随意，无法保证产品质量

利用数控加工仿真系统进行编程与操作练习时，往往容易忽视切削用量、刀具的选用，零件的装夹等问题。同时仿真软件也无法判断工件的表面粗糙度、矫正尺寸精度等。如果学生在仿真时忽略了这些内容，在实际机床上加工时也会不自觉的忽略这些对数控加工十分重要的部分，从而导致加工的工件无法达到尺寸精度要求，更有甚者发生碰撞等事故。

（3）仿真加工与实际机床有一定差异，易使学生产生错觉，影响教学质量

由于虚拟加工技术起步较晚，现在的仿真软件与实际机床还存在一定差异。如利用车刀在数控仿真系统上加工工件时，只要背吃刀量不大于刀刃长度就可以直接切削。而在实际数控机床上加工，则会因为受到机床、刀具和材科等性能的影响，不可能选取太大背吃刀量。再如切断刀在实际加工中只能用来切槽或者切断加工。而在仿真系统中即使用来车削外圆也不会有错误提示。又如实际加工中，G00无法完成工件的切削加工，而在仿真时即使错误的使用G00切削工件，照样可以完成切削而不会报警。

五、结束语

因此，数控仿真软件在数控技术专业教学中的合理应用，既可以提高数控人才的培养质量和效率，还可以缓解学校的经济压力，但其缺点也不容忽视。只有在教学中将仿真训练与实践操作训练有机结合，摆正仿真软件在整个专业教学中的位置，才能充分地发挥其作用，才能真正为教学服务。

参考文献：

[1]吴波，伊延吉.仿真软件在数控教学中的应用浅析[J].科技信息，2010（19）

[2]田吉花.数控技术人才的需求状况分析[J].辽宁高职学报，2008（7）

数控加工仿真技术篇5

图1为“虚拟+现实”示意图。作者仅从计算机虚拟动画技术来模拟实际的铣削加工。

1典型零件结构和CAXA软件数控仿真加工

1．1典型零件结构

图2所示为数控铣削加工零件。该零件长度为120mm，宽度为100mm，厚度为20mm，除了需要加工上面的成型面外，还要加工两个深孔，采用的毛坯材料为45钢。

1．2零件的数控模拟仿真

数控机床通过零件程序对其加工过程进行控制零件程序的正确与否直接决定加工质量和效率的高低，而且不正确的加工程序还会导致生产事故。零件程序的检验方法有几种。方法之一是在正式加工前让机床空运行，空运行只能对机床运动是否正确即有无干涉碰撞作粗略的估计；而若用实物试切的方法，则可对加工过程是否正常及加工结果是否满足要求作出较准确的判断。但试切是一项费时且昂贵的工作，其效率很低而且需要增加生产成本，此外试切过程的安全性也得不到保障。在计算机上利用三维图形技术对数控加工过程进行模拟仿真，可以快速、安全和有效地对NC程序迅速进行修改，免除反复试切过程，降低材料消耗和生产成本，提高工作效率。因此，数控加工过程中的计算机仿真是NC程序高效、安全和有效的检验方法。

1．2．1

毛坯是用来选择刀具、确定切削用量和计算粗加工刀具轨迹的重要依据。在完成零件造型设计之后，选择加工定义毛坯命令，弹出定义毛坯对话框，在毛坯定义中选择参照模型方式，则毛坯尺寸调整为120mm×100mmX20mm，如图3所示。首先选择等高线加工的加工方式。然后设置软件要求的一些参数，诸如加工边界、刀具参数、走刀方式、切削用量参数等，再由编程人员在屏幕上拾取要加工的实体边界，最后由CAM软件自动生成刀具加工轨迹，

1．2．2CAM软件三维加工仿真

CAM软件自动生成NC程序代码之后，软件要进行语法检错与译码，转换成仿真模块所接受的格式，然后刀具轨迹计算模块计算刀具轨迹，驱动软件实现仿真运动。同时控制刀具沿轨迹走刀，对毛坯切削的动态图像显示过程进行全方位的模拟仿真，如图6所示，并对代码进行反读校验。仿真过程可以随意放大、缩小和旋转，便于观察细节；可以调节仿真速度；能显示多道加工轨迹的加工结果；仿真过程中可以检查刀柄干涉、快速移动过程(G00)中的干涉、刀具无切削刃部分的干涉情况；可以将切削余量用不同颜色区分表示，并把切削仿真结果与零件理论形状进行比较。灵活、强大的加工仿真将加工的风险降为最低。

2VNUC软件中的数控仿真加工

在数控加工实训教学中，有很多问题需要解决，诸如实训设备少，学生多，设备无法分配；实训教学的安全问题；教师在实训教学中的劳动强度太，神经高度紧张等。为了解决这些问题，在实训初级阶段，建议在数控仿真软件上进行操作练习。

VNUC数控加工仿真软件是利用计算机虚拟动画技术来模拟实际机床的加工过程，用它验证数控加工程序的可靠性，预测切削过程的正确性，减少工件的试切，提高生产效率。VNUC数控加工仿真软件是让学生在操作真正机床前先充分掌握安装了不同类型数控系统的加工仿真操作，同时通过仿真演示积累一定的数控加工操作经验，用起来形象、科学、安全、经济。

选择华中世纪星数控铣床，安装毛坯和刀具，进行机床回零操作，然后进行对刀，并把刀具偏置值输入到G54坐标系中，最后把CAXA生成的NC代码加载到VNUC数控加工仿真软件里，这时选择自动加工方式，再循环启动就可以进行仿真加工了。图7为在VNUC数控加工仿真软件里进行仿真加工。然后把NC程序代码通过工厂的局域网送到车间进行实际加工，加工之前再校验G代码功能，看一下加工代码的轨迹形状，做到加工之前心中有数。这样就形成“虚拟+现实”的仿真模式，将虚拟的机床运动与实际的数控操作融为一体。

数控加工仿真技术篇6

关键词:数控仿真软件；数控教学；应用中图分类号：G718文献标识码：B文章编号：1672-1578（2014）16-0289-011.数控仿真教学是新时期数控教学的需要

1.1随着我国制造技术的飞速发展，CAD/CAM技术在机械行业中扮演越来越重要的角色，成为机械自动化的三大支柱之一。当代机械制造专业的学生迫切希望掌握现代加工技术，而CAD/CAM与模拟仿真技术是相辅相成、缺一不可的。因此，掌握模拟仿真也是学好数控技术的必要。

1.2从多年数控大赛的经验来看，整个大赛分理论考试、数控仿真、实践操作加工三块构成，数控仿真技能已是作为一个考生必备的能力构成部分。因此，学校为了适应形式发展，必须大力使用仿真教学软件，对学生进行教学与培训使用。

2.数控仿真软件在数控教学中的作用

2.1利用数控仿真软件可以弥补数控设备不足，充分利用现有资源，为学校节约大量的教学经费和设备投资费。数控教学与实习，他的设备投入量是很大的，如果要使每个学生有充足的实习时间，可能要投入上百万甚至上千万，这对我们中职学校财力显然是难以承受的。如建立一个满足60人实习的数控车床实习场地，每实习岗位安排两名学生，就需要30台数控车床。每台数控车床以8万元计算就得需要240万元设备投资费。而若采用数控仿真进行该工种实习教学，每一个岗位则需要60台计算机，每台以4000元计算（含软件费）则只需24万元即可，同样满足了教学需要。且由于是一人一机，可以保证每个学生有充足的时间来动手，提高实训效果。

2.2利用数控仿真软件能有效的结合理论学习，实现同步教学。和其它专业课一样，数控课程也是非常抽象的学科，它注重的是实践性。比如对刀过程，其实是很容易的事情，但如果用传统的教学方法，仅在课堂上纸上谈兵，大多数学生将难以理解，但如果利用仿真软件一边演示一边教学，通过车刀工件的运动学生就很容易理解，而且能自己亲手操作来加深认识，理论和实践相互渗透交叉，实现同步教学，使抽象内容形象化，提高了教学质量。

3.数控仿真教学的不足

3.1仿真软件无法完全反映加工的实际精度和效果。在数控加工中,影响加工精度的因素有很多,例如毛坯装夹是否正确,主轴转速的快慢,进给量的大小,测量的精度等等,只有全面控制了各个因素,才能加工出符合图纸要求的零件。但在数控仿真中,这些操作都是靠计算机完成的,通过简单的点几下鼠标,就可以得到绝对精确的零件,这是完全不符合实际的。此外,大部分数控仿真软件对于转速和进给量都缺乏控制,一次切除10mm的材料也不会有任何提示,而在实际机床操作中,这是绝对不允许的。

3.2仿真软件部分指令不成熟。目前,国内的数控仿真软件都有或多或少的缺陷。例如,运行速度慢,程序不稳定等等。笔者学校使用的一款数控车仿真软件,在执行G71循环指令时,第一刀不能切圆弧,否则就会出错,而实际的机床完全没有问题。为了避免这个问题,只能在圆弧前加上一段G01切直线的指令。学生在习惯以后,很容易把这个操作带入到实际的机床操作中,这样一来,就带入了不规范的操作,产生了多余的程序,降低了加工的效率。

3.3仿真软件不利于培养学生的动手能力和学习兴趣。数控仿真都是在计算机房进行,环境较好,没有噪音,也很干净。但实际加工时,油污、噪音等都可能让学生望而却步。装夹刀具和工件,使用量具测量,调试、清理机床等,这些实际动手的技能都是在仿真软件里面学不到的。只有学生实际动手,才能掌握操作的技能;只有做出了真正的零件,才能感受到劳动的喜悦,才会有学习的兴趣和动力。

4.合理使用数控仿真软件的一些建议

4.1数控仿真教学和机床操作教学同等重视。数控仿真操作和数控机床操作都是数控教学中不可或缺的一部分,二者相辅相成,任何一方有所偏废都不能获得良好的教学效果。在数控教学中,仿真操作主要起到熟悉、验证的作用,通过仿真,让学生熟悉数控系统的操作方法,验证所编写程序的正误,防止造成不必要的损失;机床操作主要起到深化、考核的作用,通过机床操作,得到实际的零件,从而使学到的知识深化,并考核操作的技能,达到教学的目的。

4.2教学中必须强调仿真操作和机床做的异同。仿真操作是虚拟的加工过程,和实际加工有很大的不同,不会出现安全事故,即使操作失误也可以重新开始。但实际的机床则不同,操作者会遇到各种各样的问题,可能会造成人身事故和财产损失。因此,在仿真教学中,应强调操作的规范性,防止学生因仿真操作养成不好的操作习惯,埋下安全隐患。

4.3正确选择数控仿真软件的使用重点。使用仿真软件,可以模拟数控操作的全过程,但我认为,应将其重点放在编程教学上。编程是数控操作中非常重要的一部分,但各种指令又比较抽象,很难用简单的语言或图纸来描述,但若使用数控仿真软件教学,则可以观察到直观的结果。比如快速插补指令G00和直线插补指令G01的区别,G71循环指令中主轴转速S的设定等等。如果将仿真教学的重点放在加工过程上,就难以得到良好的效果了。参考文献：