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)慣改動活絡(luò)的市場需要，不斷前進比賽力，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，特別是計算機技術(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。二十多年來的實習(xí)證明，將信息技術(shù)運用于制造業(yè)，對傳統(tǒng)制造業(yè)進行改造，是現(xiàn)代制造業(yè)展開的必經(jīng)之路。數(shù)控走心機加工進人20世紀(jì)90年代，搶先制造技術(shù)進一步展開，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)控機床的用途

   由于數(shù)控加工進程隱含在數(shù)控程序中，而數(shù)控程序中的差錯又不簡單發(fā)現(xiàn)，因此，在實習(xí)數(shù)控加工進程中，為了校驗數(shù)控代碼的正確性，需要進行重復(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)控走心機加工進程中，上述操作不只使功率降低，占用了機器資本，并且有或許致使刀具磕碰而構(gòu)成經(jīng)濟損失。

   如今一般選用計算機圖形仿照刀具軌跡顯現(xiàn)法和機床試切法對數(shù)控程序進行查驗。但計算機圖形仿照刀具軌跡顯現(xiàn)法缺少真實感，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)實技術(shù)建立的虛擬數(shù)控機床，可以為產(chǎn)品計劃進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。運用數(shù)控走心機加工的全進程與用戶的交互功用，還可以對機床操作人員進行練習(xí)，并協(xié)助機床制造商向遠程客戶逼真地演示其產(chǎn)品。

   根據(jù)WTK的虛擬數(shù)控機床

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

   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、可以進行三維切削并可以實時控制的虛擬數(shù)控機床。

   1、虛擬數(shù)控機床的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

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

   虛擬數(shù)控機床應(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？以上諸方面抉擇了虛擬數(shù)控機床需要具有適合的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。根據(jù)虛擬數(shù)控機床的特征，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床部件、刀具等運動的信息。

   (2)運動控制模塊。運動控制模塊根據(jù)NC程序抉擇機床刀具和各個軸的運動情況，向各個運動部件發(fā)送運動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數(shù)控機床的操作面板按鈕功用和虛擬數(shù)控機床的菜單。

   (4)切削計算模塊。根據(jù)工件與刀具的相對方位，進行干與判別，對發(fā)生干與的工件進行切削計算側(cè)重新生成工件模型。

   (5)機床場景模塊。建立虛擬機床的工作環(huán)境。

   2、虛擬數(shù)控機床功用模塊的結(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說明進程為：①由NC編譯器逐行讀取G代碼，建立對應(yīng)的機床情況字，存入隊伍。機床情況字包含：坐標(biāo)增量方法、刀補情況、插補方法等情況信息和本行程序的刀心起點和結(jié)束坐標(biāo)、圓弧圓心坐標(biāo)、刀補半徑等數(shù)字信息。②讀取下一行G代碼建立機床情況字，存人隊伍。③計算兩行G代碼之間的拐點過渡，對添加型的過渡則生成新機床情況字，插人兩個情況字之間；對于縮短型的過渡則批改前后的機床情況字。④重復(fù)①一③步直到程序結(jié)束。

   (2)運動控制模塊：為了拓展系統(tǒng)運用規(guī)模，增強系統(tǒng)的通用性，這篇文章是按速度矢量對虛擬機床進行運動控制的。運動控制模塊讀取機床和刀具方位，由機床情況字可以便利地計算出刀具在恣意方位的速度矢量，運動控制模塊將速度矢量輸出到機床場景模塊，對場景中的節(jié)點進行運動控制。

   (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)束真實機床操作面板相應(yīng)的功用。

   (4)切削計算模塊：這篇文章選用表面網(wǎng)格模型建立工件模型，通過對工件和刀具的干與查驗，對切削點進行“凹陷”處理，重繪工件，結(jié)束對工件的切削。

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

  結(jié)論與展望

  1、結(jié)論

  對于處理制造業(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)外科研機構(gòu)和公司的廣泛注重。作為結(jié)束虛擬制造的一個首要構(gòu)成有些，虛擬數(shù)控機床技術(shù)的開發(fā)和在現(xiàn)有數(shù)控走心機領(lǐng)域的運用，有助于前進出產(chǎn)率、降低本錢。這篇文章在對虛擬制造的展開情況進行分析的基礎(chǔ)上，建立了虛擬數(shù)控機床的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，選用VR技術(shù)在場景圖中結(jié)束虛擬機床子系統(tǒng)，并由NC說明模塊、運動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、刀具軌跡計算、虛擬數(shù)控機床的運動控制和對工件模型的切削計算。

  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)、研制與運用進程，并通過全生命周期協(xié)同運用仿真技術(shù)來降低技術(shù)風(fēng)險、前進產(chǎn)品質(zhì)量、縮短研制周期、降低本錢、增強公司比賽力。如今國產(chǎn)數(shù)控走心機報價多少錢一臺？比起進口走心機品牌要實惠許多，還有很大的提升空間。

  如今，中國對虛擬數(shù)控機床（尤其是數(shù)控走心機哪家好）的研討還處在起步時期，對下列疑問還需要深人研討與評論：

  (1)虛擬制造中人機調(diào)和的深人研討。對人和計算機在制造分析進程中的人物、互相效果方法和協(xié)同方法進行更深人的研討。

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

  (3)對虛擬制造系統(tǒng)與其它分析計劃系統(tǒng)之間的集成系統(tǒng)進行研討。