數控加工與模擬加工性能的差別分析

摘要：文章對模擬加工和數控加工在性能上的不同進行了闡述和說明，文章指出模擬加工是理論研究的結果，而數控加工則是真實加工過程中的工藝參數的具體反應，只有將兩者很好的結合起來，才能取得事半功倍的效果。

關鍵詞：數控機床 模擬加工 差別分析

數控機床的發展已經成為了衡量一個國家和地區工業生產能力的標準，成型的數控技術是制造業進一步實現柔性化、自動化、集成化成批生產的設備基礎。最近幾年， 一些技能培訓學校都在引進大批的數控機床，他們的目的就是為了讓學員能夠掌握一些數控機床的知識和操作技能。不過由于數控車床的價格都比較昂貴， 所以這些技術培訓學校在購買數控車床之后，再配置一些相應的模擬仿真的軟件，這樣就能大大降低實際教學的成本，而且還能增強實際教學的效果，既保障了教學的安全又能夠減輕師生的勞動強度。

1 模擬加工的功能設計方案

1.2模擬機床環境的構建

數控車床的加工設計模塊，它不同于數控加工最根本的地方就是，在模擬加工過程中不需要考慮機床內部的所有傳動裝置和相應的所有伺服裝置。只是通過軟件的設計對數控機床具體的每一個零部件進行了實體造型， 利用軟件三維造型庫中的幾何實體的交、并運算構建機床的模擬加工的模型，然后將其導出成一個標準三維數據格式的STL。在具體程序運行的實際過程中都是利用提取STL的具體文件進行對其裝配的，這樣就可以組合形成一個比較完整的加工機床的本體三維模塊。模擬加工流程圖如圖1所示。

1.2 動態仿真的實現

因為很多的車削工件的毛坯都是屬于回轉體，而且很多都是用于加工的回轉表面。因此在選擇了基于整個三角網格的模擬方法，構建所有的需要加工的工件毛坯的實際模型，我們通常都是利用0penGL和VC++進行編程的，將所需工件的毛坯外表面離散成一些均勻的點陣，然后把這些點陣根據規律所構造成的三角形網格，就可以取得工件的毛坯三角網格模型。如果三角網格的密度比較大，那么我們的仿真效果就會越明顯；如果三角網格的密度比較小，那么我們的仿真效果就不會很成功。所以說，三角網格的實際密度要有一個相對嚴格的執行標準，其精度的高低直接影響著整個仿真效果的好與壞。模擬刀具每走一步，就要在當前的具體位置將刀具所在的實際區域進行涂色。毛坯相互對稱的地方也設置一把相同的刀具，不過一般情況下刀具與背景色一致，這樣就可以同步地進行涂色，其顯示效果就如同毛坯在旋轉中被對稱地切削成形。

2 仿真加工與數控加工工藝

數控加工工藝在數控模擬加工中的作用反映在工件的數控加工程序中，包括的內容有機床主軸轉速、加工中刀具或工件的進給速度、背吃刀量等內容。加工中工件毛坯的設置、工件材料的選擇、裝夾方式等內容確定后，在選定的模擬數控機床上輸入編輯好的工件數控程序，進行數控仿真加工。在加工過程中無法檢驗所選擇的加工工藝參數和加工方法對加工的工件的表面粗糙度、形狀以及工件尺寸的影響。模擬加工過程中加工工藝與加工參數不影響加工工件的最終效果，只要選擇的加工進給路線、所設定的刀具補償量正確，則加工的工件的尺寸精度就能夠達到設計要求。但是，只有真實加工才是檢驗加工工藝參數和機床系統以及工件受力變形對加工精度的影響，才能調試出合理的工件數控加工程序和各項補償參數值。另外，模擬加工的精度一般是固定不變的。實際數控機床的加工精度是變化的。如刀具磨損的變化，工件受力的波動，機床受力的變化等，這些都將影響到加工工件的精度。

3 數控機床的加工

在模擬數控機床上可以完成數控加工程序的校驗工作，通過模擬數控加工可以檢驗數控加工程序，通常仿真加工的工件尺寸符合要求，這表明所編寫的數控加工程序理論上符合圖紙的加工尺寸要求。接下來的工作是在數控機床上完成真實工件的加工，工件毛坯為實際的毛坯件，不能用替代件。對首件的加工是檢驗加工過程，加工系統的受力變形和加工工藝參數的依據。通過對首件的加工，檢驗所加工的工件的各項指標，找出存在的問題。對于可調參數進行重新選擇與設定，調整數控加工程序相關語句的內容，重新試加工直到加工的工件符合圖紙要求。但是這還不夠，還需要小批量加工以確定加工系統的穩定性。對于批量生產此時才可以算作程序調試結束。

程序調試之后，在生產的過程中要根據加工過程中的工件的尺寸和表面粗糙度的變化情況，改變刀具磨耗量的輸入值，根據加工的工件表面粗糙度提出更換刀具的周期。同時對于操作者要實時觀察機床的運行和在線檢測工件，及時調整刀具的磨耗補償值和更換刀具等，才能保證加工的工件符合要求。因此學好真實機床的操作是最終學好數控機床操作的關鍵，而且要多練才能掌握。

4 結束語

隨著模擬數控機床仿真系統的改進與發展，數控加工的具體工藝與數控加工的具體編程技術已經逐漸走向了成熟和完善。模擬加工是理論研究的結果，而數控加工則是真實加工過程中的工藝參數的具體反應，只有將兩者很好的結合起來，才能取得事半功倍的效果。模擬仿真加工是數控加工的基礎，也是減小數控機床操作失誤和事故的必由之路。在模擬的數控加工過程中，模擬的數控機床和具體的控制系統都和實際中的機床相差無幾，只是通過軟件技術將數控機床的所有功能設置到了計算機的仿真之中。從程序的輸入再到工件毛坯的具體設置、器件出爐、刀具選擇、機床選擇、設備安裝、仿真加工、測量檢驗等，都包括在數控模擬加工的所有軟件之中。數控加工工藝，加工中使用的刀具、夾具、操作機床和調試加工程序的內容在模擬加工中都會涉及，有的內容可以直接應用于實際加工中，有的內容需要在實際的加工中不斷地調整與改進。

參考文獻

[1]周濟，周艷紅編著．數控加工技術[M]．北京：國防工業出版社，2002．

[2]劉雄偉，張定華，壬增強等編著．數控加工理滄與編程技術[M]．北京：機械工業出版社，2000．