當代虛擬數控機床技術及其應用研究

劉 榮

(江西省電子信息技師學院 江西 南昌 330000)

當代虛擬數控機床技術及其應用研究

劉 榮

(江西省電子信息技師學院 江西 南昌 330000)

現代制造業追求規模效益。美國首先提出大規模、大批量、生產線，以更大的經濟實力占領市場，降低生產風險，為福特和通用兩家公司的代表。在現代制造業中，更加注重降低制造成本，由日本，尤其是豐田公司的發展，注重生產和精益生產方法，拋棄了生產線庫存中存在的浪費現象，周轉緩慢，在體積不是太大還是低成本和高收益。為了滿足市場和用戶的需求，產品質量是企業和制造商的主要目標。虛擬數控機床技術的發展非常迅速，為制造業提供了最好的發展，為加工過程的優化提供了決策依據。虛擬數控機床的網絡功能為遠程合作提供了保證。

數控機床技術;應用研究

在現代，市場的快速反應 (交付)已成為競爭的焦點在工業發達國家，所以新的敏捷制造的概念，智能制造、虛擬制造、一個新的生產組織，新的生產模式出現，靈活性和快速反應市場的企業已成為競爭的主要標志。應該指出，虛擬制造技術是以競爭需求為基礎的，在靈活快速的基礎上，隨著計算機的發展，特別是信息技術產業的發展，在新世紀得到了廣泛的關注，實現了快速的發展。在短時間內，它已經成為商業研究的重點之一。虛擬數控機床是虛擬制造技術的執行單元，數控加工過程提供產品設計的可制造性分析，數控系統的學習和培訓，為各類學校和企業和技術人員提供全面的學習和培訓。虛擬數控機床是企業靈活、快速響應市場和第一生產成功的象征。它將給制造業帶來革命性的影響。本文將對虛擬數控機床的框架結構和應用進行分析。

數控加工是加工各種運算 (如主軸轉速、刀具的選擇、冷卻液供給、飼料、啟停、等)和形狀的工件的尺寸與程序，再由數控裝置對輸入的信息進行處理和運算，與數控裝置按照零件的加工程序控制機床的伺服系統的要求，實現了刀具與工件的相對運動，完成零件的加工。當工件發生變化時，只需更換工件和更換刀具即可。在曲線輪廓加工，只要知道曲線類型，起始點和結束點和速度，等，可根據給定的數字功能，如線性函數、三角函數、高階曲線，開始和結束的數據點之間的曲線，并確定一些中間點，從而制定出一個給定的曲線輪廓，這種方法稱為插補。插補算法是數控加工中的一個基本問題。

一、虛擬數控機床的框架結構

虛擬數控機床實際上是虛擬環境中數控機床的模型與真實機床相比，虛擬數控機床應具有以下功能:虛擬數控機床應具有與真實機床完全相同的結構。虛擬數控機床能模仿真實機床的任何功能而不致因為采用某種近似替代而導致某種結構和信息的失真或丟失，并應與真實機床有完全相同的界面風格，為技術人員的學習和培訓提供保證。

二、虛擬數控機床的組成

虛擬數控機床分成兩大部分，即CNC系統和機床主機 (包括輔助裝置)。

(一)CNC系統

數控系統由程序、輸入和輸出 (L/O)設備、CNC設備和主軸、進給驅動裝置組成。零件加工是數控系統的重要組成部分。輸入輸出裝置主要用于零件加工程序的制備、存儲、印刷和顯示。簡單的輸入和輸出設備僅包括保健盤、米字筒和數字管等。一般輸入/輸出設備包括人機界面、編程健康盤和陰極射線管 (CRT)顯示器或液晶顯示 (LCD)，還包括紙帶、磁帶或磁盤輸入機、沖孔機和電傳打字機等。先進的輸入/輸出設備還包括自動編程機器，甚至CAD/CAM(計算機輔助設計/計算機輔助制造)系統。

數控設備是數控系統的核心部件。它由計算機 (硬件和軟件)、可編程邏輯控制器 (PLC)和接口電路三部分組成。主軸傳動裝置為主軸的旋轉運動，速度可以調整不斷廣泛，可以提供所需的電力驅動提要切割裝置用于切割機各軸的運動控制每個速度和提供所需的扭矩在切割過程中，可以調整速度和增加了位置控制系統，可以實現工作臺和刀具位置的精確控制。

三、數控機床按照CNC裝置的功能水平分類

根據數控機床的功能水平，數控機床可以大致分為高中低 (經濟)三種。一般來說，它可以從分辨率、進給速度、伺服系統、軸數 (連接軸數)、通信功能、顯示功能、是否有PLC和主 CPU水平等方面來區分。

表一 按CNC裝置功能水平分類表

四、虛擬數控機床的應用

虛擬數控機床的應用將給制造業帶來革命性的飛躍。由于虛擬數控機床是一種數字模型，很容易顯示、分析、傳輸和迭代數字模型，并為設計提供并行作業。虛擬數控機床和軟件接口的設計，為建模提供了方便，特別是在某些情況下，對于產品的可靠性、整個生產過程、性能評估過程規劃過程規范和產品方案。加強創新水平，提高產品設計質量，以經濟有效的方式縮短產品開發周期。虛擬數控機床的強大網絡功能為遠程合作提供了保證。

五、虛擬數控機床的應用及展望

虛擬數控機床技術、關鍵數據的可制造性分析在產品設計的過程中，完成任務操作的機器不方便迅速，如完成調試、數控程序加工誤差和測量產品評估的處理效率和干擾試驗等。我們還可以利用虛擬機工具優化切削參數，優化刀具軌跡，提高機床的生產效率。整個互動功能和用戶機器的過程，可以為企業、學校人員培訓CNC提供快速、安全、有效的資源消耗手段，并幫助機床制造商遠程客戶能夠逼真地展示他們的產品。

虛擬數控技術是由許多先進的學科和先進的知識構成的綜合技術體系，是一個具有巨大潛力的前沿研究領域。由于多媒體技術和網絡技術和仿真技術的快速發展，虛擬數控技術將得到更快的發展。虛擬數控機床的應用將為制造技術帶來活力，虛擬數控機床的研究與開發將進入一個新的階段。

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