1、虛擬制造的發(fā)生背景

   自20世紀(jì)70年代以來，世界市場由有些比賽逐步演變成全球規(guī)模內(nèi)的比賽，并具有動(dòng)態(tài)多變的特征，同行業(yè)之間、跨行業(yè)之間的互相滲透、互相比賽日益劇烈。為了習(xí)慣改動(dòng)活絡(luò)的市場需要，不斷前進(jìn)比賽力，現(xiàn)代制造公司有必要處理TQCS難題，即以最快的上市速度(T-TimetoMarket)，最佳的質(zhì)量(Q-Quality)，最低的本錢(C-Cost)，最優(yōu)的效勞(S-Service)來滿意不一樣顧客的需要。

   與此一起，信息技術(shù)取得了活絡(luò)展開，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息處理技術(shù)等取得了咱們意想不到的行進(jìn)。二十多年來的實(shí)習(xí)證明，將信息技術(shù)運(yùn)用于制造業(yè)，對(duì)傳統(tǒng)制造業(yè)進(jìn)行改造，是現(xiàn)代制造業(yè)展開的必經(jīng)之路。數(shù)控走心機(jī)加工進(jìn)人20世紀(jì)90年代，搶先制造技術(shù)進(jìn)一步展開，出現(xiàn)了虛擬制造(VM，VirtualManufacturing)、精益出產(chǎn)(LP，LeanProduction)、活絡(luò)制造(AM，AgileManufacturing)、虛擬公司(VE，VirtualEnterprise)等新概念。在這些許多新概念中，“虛擬制造”以其高度集成、支持活絡(luò)制造和分工合作的特征致使了咱們的廣泛注重，不只在科技界，并且在公司界，變成研討的搶手之一。

   2、虛擬數(shù)控機(jī)床的用途

   由于數(shù)控加工進(jìn)程隱含在數(shù)控程序中，而數(shù)控程序中的差錯(cuò)又不簡單發(fā)現(xiàn)，因此，在實(shí)習(xí)數(shù)控加工進(jìn)程中，為了校驗(yàn)數(shù)控代碼的正確性，需要進(jìn)行重復(fù)試切，直至承認(rèn)數(shù)控代碼可以結(jié)束預(yù)定的加工任務(wù)，一起數(shù)控加工參數(shù)也需要重復(fù)調(diào)試?，F(xiàn)有的數(shù)控走心機(jī)加工進(jìn)程中，上述操作不只使功率降低，占用了機(jī)器資本，并且有或許致使刀具磕碰而構(gòu)成經(jīng)濟(jì)損失。

   如今一般選用計(jì)算機(jī)圖形仿照刀具軌跡顯現(xiàn)法和機(jī)床試切法對(duì)數(shù)控程序進(jìn)行查驗(yàn)。但計(jì)算機(jī)圖形仿照刀具軌跡顯現(xiàn)法缺少真實(shí)感，刀具與工件的干與和過切難以發(fā)現(xiàn)，而試切法本錢高，周期長。

   選用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立的虛擬數(shù)控機(jī)床，可以為產(chǎn)品計(jì)劃進(jìn)程中的可制造性分析供應(yīng)關(guān)鍵數(shù)據(jù)，降低本錢并縮短開發(fā)周期。運(yùn)用數(shù)控走心機(jī)加工的全進(jìn)程與用戶的交互功用，還可以對(duì)機(jī)床操作人員進(jìn)行練習(xí)，并協(xié)助機(jī)床制造商向遠(yuǎn)程客戶逼真地演示其產(chǎn)品。

   根據(jù)WTK的虛擬數(shù)控機(jī)床

   WTK(WorldToolKit)是由美國Sense8公司開發(fā)的虛擬現(xiàn)實(shí)軟件程序包。它內(nèi)含許多的虛擬現(xiàn)實(shí)硬件驅(qū)動(dòng)程序，可以便利地聯(lián)接多種虛擬現(xiàn)實(shí)輸人輸出設(shè)置。與設(shè)備無關(guān)的特性，使它可以廣泛運(yùn)用于一般計(jì)算機(jī)。健壯的圖形處理功用，使它可以逼真地仿照虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境。因此，WTK在國內(nèi)正得到越來越廣泛的運(yùn)用。

   咱們聯(lián)絡(luò)開放性控制系統(tǒng)的概念，參照當(dāng)今虛擬機(jī)床的研討現(xiàn)狀，選用VC++和WTK開宣布可由用戶自在設(shè)定的、可以進(jìn)行三維切削并可以實(shí)時(shí)控制的虛擬數(shù)控機(jī)床。

   1、虛擬數(shù)控機(jī)床的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

   數(shù)控加工進(jìn)程仿真首要包含兩個(gè)有些：數(shù)控機(jī)床建模和切削進(jìn)程仿真。數(shù)控機(jī)床模型首要由機(jī)床的硬件(或物理)有些和軟件有些構(gòu)成。數(shù)控走心機(jī)（俗稱數(shù)控走芯機(jī)）硬件有些由機(jī)床部件、加工零件、刀具、夾具等構(gòu)成。軟件有些則由NC代碼編譯器、運(yùn)動(dòng)控制器等構(gòu)成。

   虛擬數(shù)控機(jī)床應(yīng)具有的特征有：出色的結(jié)構(gòu)、完善的圖形接口、完全的符號(hào)數(shù)據(jù)接口、健壯的網(wǎng)絡(luò)支持功用和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式。什么是數(shù)控走心機(jī)？以上諸方面抉擇了虛擬數(shù)控機(jī)床需要具有適合的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。根據(jù)虛擬數(shù)控機(jī)床的特征，可以將系統(tǒng)的功用模塊做如下區(qū)別：

   (1)NC編譯模塊。為了使虛擬數(shù)控機(jī)床可以辨認(rèn)NC程序，開發(fā)了NC說明模塊，它的功用是承受數(shù)控代碼并將其翻譯為機(jī)床部件、刀具等運(yùn)動(dòng)的信息。

   (2)運(yùn)動(dòng)控制模塊。運(yùn)動(dòng)控制模塊根據(jù)NC程序抉擇機(jī)床刀具和各個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)情況，向各個(gè)運(yùn)動(dòng)部件發(fā)送運(yùn)動(dòng)指令并搜集各軸的反響信息。

   (3)操作面板模塊。操作面板模塊包含真實(shí)數(shù)控機(jī)床的操作面板按鈕功用和虛擬數(shù)控機(jī)床的菜單。

   (4)切削計(jì)算模塊。根據(jù)工件與刀具的相對(duì)方位，進(jìn)行干與判別，對(duì)發(fā)生干與的工件進(jìn)行切削計(jì)算側(cè)重新生成工件模型。

   (5)機(jī)床場景模塊。建立虛擬機(jī)床的工作環(huán)境。

   2、虛擬數(shù)控機(jī)床功用模塊的結(jié)束

   (1)NC說明模塊：本系統(tǒng)的G代碼按GB8870-88標(biāo)準(zhǔn)編寫，NC說明進(jìn)程為：①由NC編譯器逐行讀取G代碼，建立對(duì)應(yīng)的機(jī)床情況字，存入隊(duì)伍。機(jī)床情況字包含：坐標(biāo)增量方法、刀補(bǔ)情況、插補(bǔ)方法等情況信息和本行程序的刀心起點(diǎn)和結(jié)束坐標(biāo)、圓弧圓心坐標(biāo)、刀補(bǔ)半徑等數(shù)字信息。②讀取下一行G代碼建立機(jī)床情況字，存人隊(duì)伍。③計(jì)算兩行G代碼之間的拐點(diǎn)過渡，對(duì)添加型的過渡則生成新機(jī)床情況字，插人兩個(gè)情況字之間；對(duì)于縮短型的過渡則批改前后的機(jī)床情況字。④重復(fù)①一③步直到程序結(jié)束。

   (2)運(yùn)動(dòng)控制模塊：為了拓展系統(tǒng)運(yùn)用規(guī)模，增強(qiáng)系統(tǒng)的通用性，這篇文章是按速度矢量對(duì)虛擬機(jī)床進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制的。運(yùn)動(dòng)控制模塊讀取機(jī)床和刀具方位，由機(jī)床情況字可以便利地計(jì)算出刀具在恣意方位的速度矢量，運(yùn)動(dòng)控制模塊將速度矢量輸出到機(jī)床場景模塊，對(duì)場景中的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制。

   (3)操作面板模塊：操作面板模塊選用VC的MFC界面編程技術(shù)，結(jié)束真實(shí)機(jī)床操作面板相應(yīng)的功用。

   (4)切削計(jì)算模塊：這篇文章選用表面網(wǎng)格模型建立工件模型，通過對(duì)工件和刀具的干與查驗(yàn)，對(duì)切削點(diǎn)進(jìn)行“凹陷”處理，重繪工件，結(jié)束對(duì)工件的切削。

   (5)機(jī)床場景模塊：選用WTK軟件的場景圖模型，每個(gè)機(jī)床部件都是場景圖中的節(jié)點(diǎn)，包含機(jī)床部件的幾何模型和質(zhì)料、紋路及光源等信息。節(jié)點(diǎn)可以承受速度矢量的驅(qū)動(dòng)。將部件節(jié)點(diǎn)按傳動(dòng)鏈聯(lián)接，然后結(jié)束對(duì)運(yùn)動(dòng)控制模塊速度矢量的照應(yīng)。

  結(jié)論與展望

  1、結(jié)論

  對(duì)于處理制造業(yè)的TQCS疑問，虛擬制造技術(shù)具有廣大的市場前景，并已得到了國內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)和公司的廣泛注重。作為結(jié)束虛擬制造的一個(gè)首要構(gòu)成有些，虛擬數(shù)控機(jī)床技術(shù)的開發(fā)和在現(xiàn)有數(shù)控走心機(jī)領(lǐng)域的運(yùn)用，有助于前進(jìn)出產(chǎn)率、降低本錢。這篇文章在對(duì)虛擬制造的展開情況進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，建立了虛擬數(shù)控機(jī)床的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，選用VR技術(shù)在場景圖中結(jié)束虛擬機(jī)床子系統(tǒng)，并由NC說明模塊、運(yùn)動(dòng)控制模塊和操作面板模塊結(jié)束虛擬數(shù)控子系統(tǒng)的相應(yīng)功用；結(jié)束了NC程序編譯、刀具軌跡計(jì)算、虛擬數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)控制和對(duì)工件模型的切削計(jì)算。

  2、展望

 虛擬制造技術(shù)是一門新式技術(shù)，它面向系統(tǒng)的全生命周期和全系統(tǒng)，使研討、開發(fā)和運(yùn)用者之間的聯(lián)絡(luò)更為有用，加速了新技術(shù)向產(chǎn)品轉(zhuǎn)化的開發(fā)、研制與運(yùn)用進(jìn)程，并通過全生命周期協(xié)同運(yùn)用仿真技術(shù)來降低技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)、前進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量、縮短研制周期、降低本錢、增強(qiáng)公司比賽力。如今國產(chǎn)數(shù)控走心機(jī)報(bào)價(jià)多少錢一臺(tái)？比起進(jìn)口走心機(jī)品牌要實(shí)惠許多，還有很大的提升空間。

  如今，中國對(duì)虛擬數(shù)控機(jī)床（尤其是數(shù)控走心機(jī)哪家好）的研討還處在起步時(shí)期，對(duì)下列疑問還需要深人研討與評(píng)論：

  (1)虛擬制造中人機(jī)調(diào)和的深人研討。對(duì)人和計(jì)算機(jī)在制造分析進(jìn)程中的人物、互相效果方法和協(xié)同方法進(jìn)行更深人的研討。

  (2)從制造分析的角度，研討怎樣非常好地運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來分析和處理可制造性疑問。

  (3)對(duì)虛擬制造系統(tǒng)與其它分析計(jì)劃系統(tǒng)之間的集成系統(tǒng)進(jìn)行研討。