【摘要】本文重点研究了数控加工仿真技术的相关问题，从几何仿真技术、物理仿真技术等方面入手，对数控加工仿真技术的技术内容进行分析，希望能对相关学者研究有所帮助。
【关键词】数控加工；几何仿真；物理仿真
1几何仿真技术
几何仿真技术是随着几何建模技术的发展而来的，当前常见的几何仿真技术较多，但具体的技术内容，主要包括以下几点:(1)平面或将三维简化为二维平面，实施图像仿真。从应用来看，该方法的操作较为简单，主要通过高级语言所具有的图形绘制函数就能实现相关操作，在图形显示之后，完成二维平面上点、线、面的填充等，不需要深入研究实体与环境光源的影响(环境光源会导致图形产生真实感);而对于回转体类加工构建，包括车削加工、平面加工等，这些方面的加工操作更加简单，但是在经过仿真处理后，无法直观反映相关加工步骤，因此该方法在当前生产中已经很少使用。(2)基于三维空间真实感的图形仿真。该方法主要通过VC++编程语言与OPENGL高级图库等实现三维途径与环境光源的控制，与其他方法相比，该方法所产生的图形效果更好，但在编程过程中需要投入大量的人力物力。同时在操作中，该方法所产生的仿真效果有时难以让人满意，尤其是图形复杂的情况下，途径显示速度的连续性较差，仿真图形的可视化效果达不到预期。从应用情况来看，该技术的关键，就是对夹具、毛坯、刀具等进行几何建模，在造型过程中，最好的造型结果为实体模型，体素法是整个技术中最核心的方法。体素法强调，在每次进行切削过程中，由毛坯、刀具等进行布尔减运算，获取切削后的实体形状，再在计算机上对实体形状进行模拟，检查相关材料被处理的过程，最终完成仿真。按照这个流程，那么基于三维空间真实感的途径仿真流程可以由图1进行表达。布尔减运算原理主要可以分为局部布尔减与整体布尔减两种，其中局部布尔减主要以像素为单位作为刀具运动长度，随着刀具运动，毛坯实体就会持续的做布尔减预算。整体布尔减就是毛坯实体与刀具实体之间做简单的布尔减过程。当前常见的布尔减运算，主要是在一种专用硬件设备基础上，观察三维铣削加工仿真过程的方法，通过局部布尔算法，在充分考虑瞬时条件的基础上开展布尔次数运算，最终完成仿真过程。从实践经验来看，该方法能满足多种条件下的仿真要求，但存在计算流程复杂的问题，可能会在一定程度上影响工作效率。
2数控加工物理仿真技术
物理仿真技术的关键就是物理建模，该技术是在建立科学模型的基础上，按照不同力的划分情况，将其设置为振动模型、切削力模型、表面粗糙度模型等，相关学者通过对模型进行研究，就能确定生产方针的基本流程。2．1经验模型经验模型是物理仿真技术中最常见的一种模型形式，具有简单、技术条件成熟的优点，该技术以具体的生产实践为依托，采用下列公式进行计算分析:VTn=C在上述公式中，V代表生产过程中的切削速度，T代表刀具寿命;n代表与工件材料有关的几何参数;C代表与工件材料刀具以相关的常数。该公式的优点，就是建立了刀具寿命与切削速度的联系，相关学者的分析中，只需要掌握切削速度或者刀具寿命，就能推断另一个数据的具体参数情况。从应用来看，该公式具有很强的适应性，并且已经扩展到切削深度等其他与相关参数有关的模型中。但在应用该方法需要注意的是，该方法所需要的相关参数“C、n”等都需要从大量的试验数据中获取，再加之试验成本较高，并且无法在CNC一类机床上进行应用，这在一定程度上限制了该技术的应用水平，这是在应用该技术过程中必须要重点关注的问题。2．2解析建模法解析建模法是在基于剪切面与剪切区理论预测切削力基础上而发展出来的一种建模方法，该方法在预测切削力中发挥着重要作用，并且能阐述切削过程中的滑移线场理论，具体内容如图2所示。2．3机械建模法机械建模法的核心，就是要假设切削力正比于为切削区域的切削活动，在保证比例系数与切削条件、切削几何要素等方面保持一致的情况进行分析。一般认为，在切削过程中如何综合考虑了切削的承载力、切刀几何水平、加工过程几何变形等要素的基础上，了解外部因素对工件几何形状的影响。有学者在机械模型法的研究中，建立了一个复杂的力学系统结构，在整个系统中充分考虑了切刀几何形状与干扰因素对研究结果的影响，保证了整个技术具有很强的操作性。
3数字加工仿真技术发展趋势
随着现代科学技术的进一步发展，数字加工仿真技术在未来将会得到进一步发展，并且在考虑未来生产对高效率、高性能的要求，本文认为，传统单纯的几何仿真技术已经无法满足社会生产的要求。因此必须要在加工工件之前，就需要结合仿真结果，深入研究相关数据之间的关系，并对切削过程进行预测、仿真、分析。结合上述研究内容，本文认为未来数控加工仿真技术的主要研究方向包括以下几方面:(1)建立完整的数控加工仿真切削试验数据库。由于整个加工仿真过程十分复杂，因此加工预测技术依然需要大量的试验判断相关数据的合理性。如果建立完整的数控加工仿真切削数据库，能避免出现重复计算的问题。(2)实现仿真手段的多样性。在开展仿真试验中，再将传感器技术、有限元分析法等技术应用到建模分析中，有助于提高建模水平，保证了物理仿真模型的可靠性。
4结论
本文重点研究了数控加工仿真技术的相关问题，并从几何仿真技术、物理仿真技术两方面，对其技术内容进行评价。从本文研究结果来看，数控加工仿真技术在当前社会生产中具有良好的应用价值，能满足多种条件下的社会生产要求，因此对相关工作人员而言，必须要掌握数控加工仿真技术的发展趋势，做好技术研发，为进一步提高数控加工仿真技术水平奠定基础。
参考文献:
［1］邓维鑫，周奎，司徒渝，等．基于VEＲICUT的水轮机叶片五轴联动数控加工仿真技术研究［J］．机械，2009(07):28～30．
［2］王休闲农业论文学东．数酒店管理论文控加工仿真技术的研究［J］．邢台职业技术学院学报，2009(03):44～45，49．
作者：窦凡清 单位：泰州机电高等职业技术学校
