網上投稿范文零件的數控銑削仿真技術

　　【摘 要】介紹了一種典型零件的數控銑削仿真加工，采用CAXA軟件生成NC代碼，利用CAXA軟件的CAM功能進行數控仿真，然后加載到VNUC仿真軟件的計算機模擬機床里，模擬真實機床運動，最后通過數據線將G代碼傳輸到實際機床，形成“虛擬+現(xiàn)實”的仿真模式。這種模式彌補了CAD/CAM軟件數控仿真的種種不足，將虛擬的機床運動與實際的數控操作融為一體，可使用戶既掌握數控銑削加工的基本原理，又掌握數控系統(tǒng)操作的基本技能。

　　【關鍵詞】機床 數控銑削 三維仿真 虛擬現(xiàn)實

　　現(xiàn)代機械制造所需要的大量數控技術人才主要來自相關專業(yè)的大中專院校及培訓機構。為滿足實踐性教學培訓的需求，需要建立專門的機加工實訓基地投人大量的數控設備及場地，其成本非常高昂;并且學生在操作初學階段，非常容易發(fā)生刀具與工件、夾具 、機床的干涉和碰撞現(xiàn)象，既造成 了易耗品的浪費，又使實訓教師勞動強度加大，造成人力的浪費。因此 ，某職業(yè)技術學院對數控初學階段的學生首先安排在數控仿真室進 行學習，然后再采 用虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality，vn)技術實行課堂、實習指向一體化化教學。VR技術主要利用計算機對機械制造的作業(yè)環(huán)境、過程進行完全可視化模擬 ，評價各個焦點對象 (機床、待加工件、刀具等 )的運動 ;然后通過數據線將 G代碼傳輸到實際機床 ，使傳統(tǒng)的 VR技術與現(xiàn)實場景結合起來 ，形成 “虛擬 +現(xiàn)實”的模式。

　　圖 1為 “虛擬 +現(xiàn)實”示意圖。作者僅從計算機虛擬動畫技術來模擬實際的銑削加工。

　　1 典型零件結構和 CAXA軟件數控仿真加工

　　1.1 典型零件結構

　　圖2所示為數控銑削加工零件。該零件長度為120mm，寬度為 100mm，厚度為 20mm，除了需要加工上面的成型面外，還要加工兩個深孔，采用的毛坯材料為45鋼。

　　1.2 零件的數控模擬仿真

　　數控機床通過零件程序對其加工過程進行控制零件程序的正確與否直接決定加工質量和效率的高低，而且不正確的加工程序還會導致生產事故。零件程序的檢驗方法有幾種。方法之一是在正式加工前讓機床空運行，空運行只能對機床運動是否正確即有無干涉碰撞作粗略的估計;而若用實物試切的方法，則可對加工過程是否正常及加工結果是否滿足要求作出較準確的判斷。但試切是一項費時且昂貴的工作，其效率很低而且需要增加生產成本，此外試切過程的安全性也得不到保障。在計算機上利用三維圖形技術對數控加工過程進行模擬仿真，可以快速、安全和有效地對NC程序迅速進行修改，免除反復試切過程，降低材料消耗和生產成本，提高工作效率。因此，數控加工過程中的計算機仿真是 NC程序高效、安全和有效的檢驗方法。

　　1.2.1 CAM軟件生成刀具軌跡，輸出 NC程序代碼

　　毛坯是用來選擇刀具、確定切削用量和計算粗加工刀具軌跡的重要依據。在完成零件造型設計之后，選擇加工定義毛坯命令，彈出定義毛坯對話框，在毛坯定義中選擇參照模型方式，則毛坯尺寸調整 為120mm×100mm X 20mm，如圖 3所示。首先選擇等高線加工的加工方式。然后設置軟件要求的一些參數，諸如加工邊界、刀具參數、走刀方式、切削用量參數等，再由編程人員在屏幕上拾取要加工的實體邊界，最后由 CAM軟件自動生成刀具加工軌跡，如圖4所示，再經后置處理，生成 NC程序代碼，NC程序代碼如圖5所示。

　　1.2.2 CAM軟件三維加工仿真

　　CAM軟件自動生成 NC程序代碼之后，軟件要進行語法檢錯與譯碼，轉換成仿真模塊所接受的格式，然后刀具軌跡計算模塊計算刀具軌跡，驅動軟件實現(xiàn)仿真運動。同時控制刀具沿軌跡走刀，對毛坯切削的動態(tài)圖像顯示過程進行全方位的模擬仿真，如圖6所示 ，并對代碼進行反讀校驗。仿真過程可以隨意放大、縮小和旋轉，便于觀察 細節(jié);可 以調節(jié)仿真速度;能顯示多道加工軌跡的加工結果;仿真過程中可以檢查刀柄 干涉 、快速移動過程(G00)中的干涉、刀具無切削刃部分的干涉情況;可以將切削余量用不同顏色 區(qū)分表示，并把切削仿真結果與零件理論形狀進行比較。靈活、強大的加工仿真將加工的風險降為最低。

　　2 VNUC軟件中的數控仿真加工

　　在數控加工實訓教學中，有很多問題需要解決，諸如實訓設備少，學生多，設備無法分配;實訓教學的安全問題;教師在實訓教學中的勞動強度太，神經高度緊張等。為了解決這些問題，在實訓初級階段，建議在數控仿真軟件上進行操作練習。

　　VNUC數控加工仿真軟件是利用計算機虛擬動畫技術來模擬實際機床的加工過程，用它驗證數控加工程序的可靠性，預測切削過程的正確性，減少工件的試切，提高生產效率。VNUC數控加工仿真軟件是讓學生在操作真正機床前先充分掌握安裝了不同類型數控系統(tǒng)的加工仿真操作，同時通過仿真演示積累一定的數控加工操作經驗，用起來形象、科學、安全、經濟。

　　選擇華中世紀星數控銑床，安裝毛坯和刀具，進行機床回零操作，然后進行對刀，并把刀具偏置值輸入到 G54坐標系中，最后把 CAXA生成的 NC代碼加載到 VNUC數控加工仿真軟件里，這時選擇 自動加工方式，再循環(huán)啟動就可以進行仿真加工了。圖7為在VNUC數控加工仿真軟件里進行仿真加工。然后把NC程序代碼通過工廠的局域網送到車間進行實際加工，加工之前再校驗 G代碼功能，看一下加工代碼的軌跡形狀，做到加工之前心 中有數。這樣就形成“虛擬 +現(xiàn)實”的仿真模式，將虛擬的機床運動與實際的數控操作融為一體。

　　3 結束語

　　“虛擬 +現(xiàn)實”的仿真模式彌補了僅 CAM軟件仿真的不足，將虛擬的機床運動與實際的數控操作融為一體，可使用戶既掌握數控機床加工的基本原理，又掌握數控系統(tǒng)操作的基本技能。因此，“虛擬 +現(xiàn)實”的仿真模式是以計算機虛擬機床代替真實機床，可以減少培訓成本，保證培訓質量。具有強大的生命力和廣闊的發(fā)展前途。

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