摘要：本文主要通过对仿真技术的深入研究，分析了产品在实际切削中所遇见的问题以及利用仿真技术进行参数的优化，完美的实现首件的加工。结合实际零件，提出了产品试制问题的解决方法，对今后高效加工类型零件具有借鉴意义。
关键词：数控仿真技术；参数优化；高效加工
1.引言
随着制造技术的不断提高，现代制造技术逐渐向集成化方向发展。零件结构复杂的多样性，精度要求的不断提高，加工材料种类的不断变化，复合材料、合金材料应用越来越普遍，数控加工程序越来越复杂，如何保证数控加工程序的正确性、实现数控程序优化，以及如何提高数控设备利用率成为制造企业面临的现实问题。虚拟仿真加工技术作为先进制造技术的关键技术之一，其技术的应用成为制造企业加工过程中亟待解决的重大研究课题，也是大幅度的提高加工效率，改善加工质量，降低生产成本，提升数控技术应用水平的技术关键。
国际上许多大公司都在进行零件、刀具、夹具、机床三维参数化一体化研究及加工过程的仿真、参数优化、加工程序优化研究。利用仿真技术可以减少加工时间，实际切削验证，消除程序中的错误并减少废品和重复工作，对现代制造业的发展具有重要意义。
2.数控仿真技术
2.1数控仿真的产生
随着计算技术的发展，尤其是虚拟现实技术和理念的发展，产生了可以模拟实际设备加工环境及其工作状态的计算机仿真，通过模拟整个机床加工过程和校验加工程序的准确性，来帮助用户清除程编错误和改进切削效率，整个过程被称之为数控加工仿真。
2.2数控仿真软件
通过软件的处理，来模拟虚拟设备（如机床、刀具）与实际工件间的仿真。建立并仿真CNC机床及各种控制系统，用以检验机床干涉与碰撞；通过修改切削速度，优化刀路，实现高效切削；通过比较设计模型与仿真后的输出模型，进行过切和余量检查与设计实体自动比较过切等等一系列功能模块，虚拟的实现零件数字化的加工。
2.3 仿真的应用
数控加工程序，在加工过程中是否发生过切、少切，所选择的刀具、走刀路线、进退刀方式是否合理，零件与刀具、刀具与夹具、刀具与工作台是否干涉和碰撞等，编程人员往往事先很难预料，结果可能导致工件形状不符合要求，出现废品，有时还会损坏机床、刀具。随着NC编程的复杂化，NC代码的错误率也越来越高。因此，零件的数控加工程序在投入实际的加工之前，如何有效地检验和验证数控加工程序的正确性、确保投入实际应用的数控加工程序正确，是数控加工编程中的重要环节。
零件加工程序的的编制有两种方式，即手动人工编程和计算机编程。随着计算机高度集成化、密集化的发展，利用计算机编程的方式逐步取代了人工手动编程，操作人员只需要将编制好的程序在数控机床进行实际切削，来完成工件的加工。这种编程方式即节省了原先操作人员手动编程的大量程编时间，而且还可以仿真所输出的G代码，无需试切验证，从而真正的达到省时、省力、节约材料、降低成本，提高加工效率的目的。
通过仿真软件对我们所需要加工的工件进行过切、撞刀检查，来保证所编制程序刀路轨迹的正确性。下面我们就以某一类型零件作为例子，来详细说明数控仿真技术在实际加工中的使用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.3.1 毛料的建立
一个工件的仿真的完整性是要有几个部分组成的，首先就是毛料的选择，毛料的尺寸大小，是否能跟所要加工的工件相匹配，是否能将所要加工的工件产品正确的加工出来，会不会出现尺寸不能够满足要求（厚度不够或是长度方向不够再或者是宽度方向）
2.3.2 机床和控制系统的选择
模拟仿真就是要在虚拟的环境中模拟出现实的切削，机床与工件、工件与夹具这三者间的加工位置关系。目前，数控加工普遍使用的机床很多，其控制系统也大不相同，这就需要加工者确定出工件加工所需要的机床和机床的控制系统。
2.3.3 虚拟刀具和坐标系
数控加工的刀具选用的正确性直接影响到工件的加工质量，设置坐标系是为了仿真出虚拟切削与实际切削的一致性。
2.3.4 优化整体机加过程
过程优化是建立在一系列完备的体系之上，如调整工艺方案、更改加工策略、更换先进的加工刀具等等都可以达到优化的目的。如何在优化过程中提高加工效率，降低刀具的磨损，延长刀具的使用寿命，降低机床的故障率成为机械加工行业中普遍存在的问题。参数优化可基于切削条件和需切削的材料量来修正，它能够大量节省加工零件的时间并提高车间的生产率。随着当前刀具、材料和刀具路径自动生成软件的发展，对有效切削使用合适的进给率变得十分重要。
切削大量材料时，刀具进给率降低；切削少量材料时，进给率相应的提高。根据每部分切削的材料不同，优化参数的改变能够在所需要的位置施加适合的进给率。
工件在粗加工时其目的在于尽快的去除多余的材料。在不断变化的的切削条件的情况下，优化刀具的切削参数信息，能够保证刀具以最大的安全速度切入材料。优化在验证刀具路径的同时使用已知信息，从而确定刀具在每一部分切削材料量的最佳进给率。半精加工和精加工时当刀具经过粗加工后留下的的材料或几近成品的工件上时，由于余量的不均匀和残留的存在，切削抗力会变化很大，为此，优化会考虑到刀具在如何切入材料时的进给率用以维持稳定的切削抗力。
3 结束语
本文介绍了仿真技术在数控加工过程中应用，通过对工件仿真的分析与研究可以看出，在现代加工技术中，仿真技术占有相当重要的地位，它可以有效的验证数控程序的正确性，减少首件试切的风险；通过虚拟数控机床的实际运动，可以检查潜在的碰撞错误，从而降低机床的碰撞风险；优化程序，达到提高加工效率的目的同时还能延长加工刀具的使用寿命。但是仿真技术只是作为一种方法为我们所使用，在数控加工行业中还有不为我们熟知的加工方法和应用技术，还需要进一步的研究与探索。
参考文献：
[1]丁仁亮 CATIA V5 基础教程[M]，北京 机械工业出版社，2006.10
[2]谢龙汉，沈奕辉 CATIA V5 数控加工[M]，北京 清华大学出版社，2005.07
[3]谢龙汉 CATIA V5数控加工应用实例[M]，北京清华大学出版社，2006.03
[4]王宏涛 机床数控技术及应用，北京科学出版社，2005.04
[5]杨胜群 VERICUT数控加工仿真技术，北京清华大学出版社，2010.04
论文作者:彭燕
论文发表刊物:《基层建设》2017年第32期
论文发表时间:2018/1/31
标签：加工论文; 刀具论文; 数控论文; 工件论文; 仿真技术论文; 机床论文; 程序论文; 《基层建设》2017年第32期论文;