虚拟制造技术 机床加工中的S/L大法

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电脑游戏中有一种S/L大法，即可以不停地保存（Save）游戏进度，失败后重新载入（Load），从而达到最佳的游戏效果。机床加工过程中也存在这种S/L大法。在传统生产模式里，往往需要在正式开工之间进行试切，以检验加工效果是否理想。但试切费时费工费料不说，还增加了对加工设备的磨损。如今，有一种虚拟制造技术，可以在电脑中模拟试切的过程，大大节约了人力物力，是一种更理想的S/L大法，对数控加工具有十分重要的意义。

虚拟制造的概念和应用

所谓的虚拟制造，就是利用信息、仿真、计算机等技术，对现实中的生产制造过程进行全程的模拟。生产中所涉及到的人或物，以及信息等元素，都可以在虚拟制造场景中得到体现。

这项技术的应用，是为了在实际生产开始之前，提前发现生产各个环节中可能出现的问题，并及时采取相应的预防措施。通过这一技术，制造商可以有效提高产品一次性制造成功率，从而达到降低成本、缩短产品开发周期及增强产品竞争力的目的。

虚拟制造技术 机床加工中的S/L大法

构成虚拟制造的体系结构

虚拟制造的核心要求就是真实，只有真实才能与实际生产相贴合，才对实际生产具备参考价值。要想达到与现实的完美仿真度，虚拟制造必须满足三大要求：一是虚拟机床需要具备与真实机床相似的结构、功能和运动方式，并可以根据设计者的思路对系统进行设计和修改；二是虚拟制造的加工环境必须真实反映现实生产的加工环境，包括可能出现的各种碰撞、干涉等，这样才能对类似情况发出警报；三是虚拟机床还需要具备完善的图形接口，使用户操作以及观察机床运行状态都更加便捷。

虚拟制造技术 机床加工中的S/L大法

虚拟制造系统三大模块

具体来说，一套完整的数控制造系统应包括几何模块、加工过程仿真模块和NC代码解析模块这三大部分。

几何模块又分为机床几何模块、刀具几何模块和毛培几何模块，这是利用三维造型软件Pro/ENGINEER Wildfire2.0完成对数控铣床模型的建造，以WRL格式进行保存，再转换为3DS格式以便读取。OpenGL的显示列表技术，可以为每个零部件都生成一个OpenGL显示列表，从而大幅度提高重绘效率。

加工过程仿真模块将描述加工过程的解析模型与工件和机床的实体模型结合，预演出切削加工的物理过程。利用加工过程仿真模块可以验证刀具轨迹是否正确，可以检验工艺规程中确定的切削参数是否合理，还可以对工艺规程的优劣进行评估。

由于加工过程仿真由NC程序驱动，因此要对NC程序分析和解释，将其转换为仿真驱动数据。在此过程中也可以发现错误，提取加工过程仿真时的有用信息。这就需要NC代码解析模块来完成。该模块首先将数控程序读入到计算机内存中，由数控代码检错器对程序进行词法检错、语法检错和逻辑检错。经过纠错的NC程序更正后进入数控代码翻译器，计算出各时间片段的机床各坐标的位移，驱动模型的运动实现NC代码驱动的加工过程仿真。

在模拟制造系统的帮助下，机床、刀具、家具、工件等都以三维图形的形式呈现，将数控加工过程搬到了显示屏上。如果加工过程中出现问题，也不会对真实的设备和工件造成损坏，同时方便才做人员对程序进行恰当的调整。如今，这一系统已成为数字化生产中一个重要的组成部分。