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現(xiàn)代機械制造所需要的大量數(shù)控技術(shù)人才主要來自相關(guān)專業(yè)的大中專院校及培訓(xùn)機構(gòu)。為滿足實踐性教學(xué)培訓(xùn)的需求，需要建立專門的機加工實訓(xùn)基地投人大量的數(shù)控設(shè)備及場地，其成本非常高昂；并且學(xué)生在操作初學(xué)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(xùn)教師勞動強度加大，造成人力的浪費。因此，某職業(yè)技術(shù)學(xué)院對數(shù)控初學(xué)階段的學(xué)生首先安排在數(shù)控仿真室進行學(xué)習(xí)，然后再采用虛擬現(xiàn)實(VirtualReality，vn)技術(shù)實行課堂、實習(xí)指導(dǎo)一體化化教學(xué)。VR技術(shù)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(shù)據(jù)線將G代碼傳輸?shù)綄嶋H機床，使傳統(tǒng)的VR技術(shù)與現(xiàn)實場景結(jié)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(shù)來模擬實際的銑削加工。

1典型零件結(jié)構(gòu)和CAXA軟件數(shù)控仿真加工

1．1典型零件結(jié)構(gòu)

圖2所示為數(shù)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(shù)控模擬仿真

數(shù)控機床通過零件程序?qū)ζ浼庸み^程進行控制零件程序的正確與否直接決定加工質(zhì)量和效率的高低，而且不正確的加工程序還會導(dǎo)致生產(chǎn)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(jié)果是否滿足要求作出較準(zhǔn)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(chǎn)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(shù)對數(shù)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(fù)試切過程，降低材料消耗和生產(chǎn)成本，提高工作效率。因此，數(shù)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

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(jù)。在完成零件造型設(shè)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(diào)整為120mm×100mmX20mm，如圖3所示。首先選擇等高線加工的加工方式。然后設(shè)置軟件要求的一些參數(shù)，諸如加工邊界、刀具參數(shù)、走刀方式、切削用量參數(shù)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，

1．2．2CAM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(zhuǎn)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(qū)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(zhuǎn)，便于觀察細節(jié)；可以調(diào)節(jié)仿真速度；能顯示多道加工軌跡的加工結(jié)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(jié)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(fēng)險降為最低。

2VNUC軟件中的數(shù)控仿真加工

在數(shù)控加工實訓(xùn)教學(xué)中，有很多問題需要解決，諸如實訓(xùn)設(shè)備少，學(xué)生多，設(shè)備無法分配；實訓(xùn)教學(xué)的安全問題；教師在實訓(xùn)教學(xué)中的勞動強度太，神經(jīng)高度緊張等。為了解決這些問題，在實訓(xùn)初級階段，建議在數(shù)控仿真軟件上進行操作練習(xí)。

VNUC數(shù)控加工仿真軟件是利用計算機虛擬動畫技術(shù)來模擬實際機床的加工過程，用它驗證數(shù)控加工程序的可靠性，預(yù)測切削過程的正確性，減少工件的試切，提高生產(chǎn)效率。VNUC數(shù)控加工仿真軟件是讓學(xué)生在操作真正機床前先充分掌握安裝了不同類型數(shù)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(shù)控加工操作經(jīng)驗，用起來形象、科學(xué)、安全、經(jīng)濟。

選擇華中世紀星數(shù)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(biāo)系中，最后把CAXA生成的NC代碼加載到VNUC數(shù)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(shù)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(wǎng)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(shù)。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(shù)控操作融為一體。

3結(jié)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(shù)控操作融為一體，可使用戶既掌握數(shù)控機床加工的基本原理，又掌握數(shù)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(xùn)成本，保證培訓(xùn)質(zhì)量。具有強大的生命力和廣闊的發(fā)展前途。