1、虛擬制造的發生背景

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

   與此一起，信息技術取得了活絡展開，特別是計算機技術、網絡技術、信息處理技術等取得了咱們意想不到的行進。二十多年來的實習證明，將信息技術運用于制造業，對傳統制造業進行改造，是現代制造業展開的必經之路。數控走心機加工進人20世紀90年代，搶先制造技術進一步展開，出現了虛擬制造(VM，VirtualManufacturing)、精益出產(LP，LeanProduction)、活絡制造(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、虛擬數控機床的用途

   由于數控加工進程隱含在數控程序中，而數控程序中的差錯又不簡單發現，因此，在實習數控加工進程中，為了校驗數控代碼的正確性，需要進行重復試切，直至承認數控代碼可以結束預定的加工任務，一起數控加工參數也需要重復調試?，F有的數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成經濟損失。

   如今一般選用計算機圖形仿照刀具軌跡顯現法和機床試切法對數控程序進行查驗。但計算機圖形仿照刀具軌跡顯現法缺少真實感，刀具與工件的干與和過切難以發現，而試切法本錢高，周期長。

   選用虛擬現實技術建立的虛擬數控機床，可以為產品計劃進程中的可制造性分析供應關鍵數據，降低本錢并縮短開發周期。運用數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，并協助機床制造商向遠程客戶逼真地演示其產品。

   根據WTK的虛擬數控機床

   WTK(WorldToolKit)是由美國Sense8公司開發的虛擬現實軟件程序包。它內含許多的虛擬現實硬件驅動程序，可以便利地聯接多種虛擬現實輸人輸出設置。與設備無關的特性，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實環境。因此，WTK在國內正得到越來越廣泛的運用。

   咱們聯絡開放性控制系統的概念，參照當今虛擬機床的研討現狀，選用VC++和WTK開宣布可由用戶自在設定的、可以進行三維切削并可以實時控制的虛擬數控機床。

   1、虛擬數控機床的系統結構

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

   虛擬數控機床應具有的特征有：出色的結構、完善的圖形接口、完全的符號數據接口、健壯的網絡支持功用和標準數據格式。什么是數控走心機？以上諸方面抉擇了虛擬數控機床需要具有適合的系統結構。根據虛擬數控機床的特征，可以將系統的功用模塊做如下區別：

   (1)NC編譯模塊。為了使虛擬數控機床可以辨認NC程序，開發了NC說明模塊，它的功用是承受數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控機床的操作面板按鈕功用和虛擬數控機床的菜單。

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

   (5)機床場景模塊。建立虛擬機床的工作環境。

   2、虛擬數控機床功用模塊的結束

   (1)NC說明模塊：本系統的G代碼按GB8870-88標準編寫，NC說明進程為：①由NC編譯器逐行讀取G代碼，建立對應的機床情況字，存入隊伍。機床情況字包含：坐標增量方法、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束坐標、圓弧圓心坐標、刀補半徑等數字信息。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①一③步直到程序結束。

   (2)運動控制模塊：為了拓展系統運用規模，增強系統的通用性，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，結束真實機床操作面板相應的功用。

   (4)切削計算模塊：這篇文章選用表面網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點，包含機床部件的幾何模型和質料、紋路及光源等信息。節點可以承受速度矢量的驅動。將部件節點按傳動鏈聯接，然后結束對運動控制模塊速度矢量的照應。

  結論與展望

  1、結論

  對于處理制造業的TQCS疑問，虛擬制造技術具有廣大的市場前景，并已得到了國內外科研機構和公司的廣泛注重。作為結束虛擬制造的一個首要構成有些，虛擬數控機床技術的開發和在現有數控走心機領域的運用，有助于前進出產率、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上，建立了虛擬數控機床的系統結構，選用VR技術在場景圖中結束虛擬機床子系統，并由NC說明模塊、運動控制模塊和操作面板模塊結束虛擬數控子系統的相應功用；結束了NC程序編譯、刀具軌跡計算、虛擬數控機床的運動控制和對工件模型的切削計算。

  2、展望

 虛擬制造技術是一門新式技術，它面向系統的全生命周期和全系統，使研討、開發和運用者之間的聯絡更為有用，加速了新技術向產品轉化的開發、研制與運用進程，并通過全生命周期協同運用仿真技術來降低技術風險、前進產品質量、縮短研制周期、降低本錢、增強公司比賽力。如今國產數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，中國對虛擬數控機床（尤其是數控走心機哪家好）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實技術來分析和處理可制造性疑問。

  (3)對虛擬制造系統與其它分析計劃系統之間的集成系統進行研討。