数控加工仿真技术.
CNC机床加工中的数控仿真与验证技术
CNC机床加工中的数控仿真与验证技术数控（Computer Numerical Control, CNC）机床加工是现代制造业中的重要环节，数控仿真与验证技术在该领域的应用对于提高加工质量、效率和减少成本具有重要意义。
本文将介绍CNC机床加工中的数控仿真与验证技术及其在现实生产中的应用。
一、数控仿真技术的概述数控仿真技术是指通过计算机模拟和模型仿真来实现对CNC加工过程的模拟与验证。
它能够生成仿真加工路径、实时监测加工过程，并通过计算机模型来验证加工过程的正确性和可行性。
1.1 数控仿真的分类根据仿真对象的不同，数控仿真可以分为机床仿真和零件仿真两种。
机床仿真主要是通过对数控机床的计算机模型进行仿真来实现对加工过程的模拟与验证；零件仿真则是通过对加工零件的计算机模型进行仿真来验证加工过程。
1.2 数控仿真技术的优势数控仿真技术具有以下几个优势：（1）能够在实际加工之前对加工过程进行验证，降低了新产品研发的风险。
（2）能够减少因误操作导致的机床事故，提高了生产安全性。
（3）能够快速优化加工方案，提高了加工效率和质量。
（4）能够节省材料和能源消耗，降低了生产成本。
二、数控仿真的关键技术2.1 数控仿真建模技术数控仿真建模技术是数控仿真的基础，它通过对机床和零件进行三维建模，建立起仿真过程中所需的计算机模型。
这需要准确的机床结构参数和零件几何描述，以及合适的仿真软件来进行建模。
2.2 数控仿真路径规划技术数控加工路径规划是数控仿真中的关键环节之一，它需要根据零件的几何形状和加工要求，通过数学算法来生成合理的加工路径。
这可以通过最优化算法、切削力模型等方法来实现。
2.3 数控仿真运动控制技术仿真过程中的机床运动控制是数控仿真的核心技术之一，它需要根据数控系统的指令和切削参数，模拟机床在仿真过程中的运动过程。
这可以通过数值解算、插补算法等方法来实现。
2.4 数控仿真结果验证技术数控仿真结果的验证是数控仿真的最终目的，它需要将仿真结果与实际加工结果进行比对和验证。
数控车床操作加工仿真实验
数控车床操作加工仿真实验数控车床操作加工仿真实验是现代制造技术中的一项重要内容，它通过对数控车床操作进行模拟仿真来提高产品加工质量和生产效率。
本文将从数控车床操作加工仿真实验的基本概念、实验流程和实验效果三个方面进行详细阐述。
一、数控车床操作加工仿真实验的基本概念数控车床操作加工仿真实验，简称CNC仿真实验，是通过计算机模拟工件在数控车床上的加工过程，辅助操作工人进行加工前的程序检验和优化，同时减少加工过程中的误差和损失。
CNC仿真实验需要将加工程序、工艺参数、机床结构等数据输入计算机系统，在计算机上模拟实际加工过程，生成仿真加工图形和数据。
二、数控车床操作加工仿真实验的实验流程CNC仿真实验主要包括以下几个流程：1.建模和输入数据通过CAD/CAM软件将工件的三维模型转化为数学模型，并根据加工要求输入加工程序和参数。
数据输入包括机床的工作台、刀具的机构、刀头的尺寸和材料等信息，以及加工过程中的刀轨、速度和深度等参数。
2.数控仿真预处理在输入数据之后，需要进行数控仿真的预处理，主要是解决计算机语言和控制编码之间的匹配问题，保证仿真计算准确无误。
数控预处理还可以对加工程序进行检验和调整，修正可能出现的错误。
3.数控仿真加工预处理结束后，开始进行数控加工仿真。
在仿真过程中，计算机模拟工件的加工过程，生成模拟的刀具路径和切削信息，显示仿真加工实况和数据。
在仿真加工过程中，工程师可以根据实际情况和仿真结果进行加工策略的调整和优化。
4.仿真结果分析经过仿真加工后，需要对仿真结果进行分析和评估。
仿真结果分析主要是在计算机上生成仿真加工过程的图像和数据，对加工质量和效率进行评估和调整，同时对加工过程中的问题进行解决和改进。
三、数控车床操作加工仿真实验的实验效果经过数控车床操作加工仿真实验的实验，可以有效提高产品加工质量和生产效率，减少加工过程中的误差和损失。
其主要实验效果包括：1.减少产品加工时间通过CNC仿真实验，可以在加工之前对机床、工件和加工刀具进行优化模拟，减少加工重新加工的机会，从而缩短产品加工周期。
VERICUT数控加工仿真技术
注意：导出文件 前“工作坐标系 ”的位置，应在 主轴的端面位置 。
3、在Vericut中添加X、Y、Z标签，并确定相互之间的从属关系 （1）“附属夹具” → （2）“刀具” → Z轴 X轴 → Y轴
注意：添加运动 轴之前一定要添 加数控系统
注意： 1、在UG中导出文件时，要注意X、Y、Z的位 置，是处在中心位置还是处在极限位置。 2、在NX里的建模坐标系不在机床机械原点 ，在仿真过程中我们需要超程报警，所以我 们导入的机床必须设置好机床机械原点。 （如X1020 Y510 Z410）
真实的三维实体显示效果，切削模型可测量尺寸，并能保存模型供检验、后续
工序切削加工。 Vericut软件已广泛应用于航空、模具制造等行业，其最大特点是可仿真各种CNC 系统，既能仿真刀位文件，又能仿真CAD/CAM后置处理的NC程序。
2、Vericut软件的主要功能
机床加工仿真、碰撞检查 程序验证
4、在Vericut中运动轴的运动干涉 “配置” →“机床设定” →（碰撞检查、表、行程极限、轴优先）
（1）机床的初始状态
（2）ＸＹＺ的行程极限 （3）碰撞检查 （4）轴优先的设定
（二）、四轴数控机床的组建
在Vericut中创建四轴机床的模型与三轴 相同，均从UG NX中导出，并左图方式进
行排列导入；在安装前要注意添加控制
作更加简便，降低了对软件使用者的水平要求?这样每个人
都能迅速的进行程序验证。
定义输出的文件名 定义输出的路径 定义Vericut使用的模板 工序设置 几何模型定义: 设计模型 毛坯模型 夫具模型 工装在机床上的定位坐标系 注意:模型传输的依据，工序中 毛坯转移的坐标，关于 相对于纽件树的关系。
VERICUT数控加工仿真技术
仿真数控技术实训报告
一、实训概述一、实训目的本次仿真数控技术实训旨在通过模拟实际数控机床操作，使学生熟悉数控编程的基本流程，掌握数控加工的基本原理和操作方法，提高学生的实际操作能力和问题解决能力。
二、实训时间2023年X月X日至2023年X月X日三、实训地点XXX数控技术实验室四、实训指导教师XXX老师二、实训内容一、数控编程基础知识1. 数控编程的基本概念和分类2. 数控编程的原理和步骤3. 数控编程语言和指令二、数控仿真软件操作1. 仿真软件的界面介绍2. 仿真软件的基本操作3. 仿真软件的参数设置三、数控加工工艺1. 数控加工工艺概述2. 数控加工工艺流程3. 数控加工刀具选择和切削参数设置四、仿真加工实践1. 选择零件图纸2. 编写数控程序3. 设置仿真参数4. 进行仿真加工5. 分析加工结果三、实训过程一、数控编程基础知识学习在实训开始阶段，我们首先学习了数控编程的基本概念、分类、原理和步骤，了解了数控编程语言和指令，为后续的仿真操作打下了坚实的基础。
二、数控仿真软件操作在掌握了数控编程基础知识后，我们开始学习数控仿真软件的操作。
通过学习，我们熟悉了仿真软件的界面、基本操作和参数设置，为后续的仿真加工做好了准备。
三、数控加工工艺学习在了解了数控加工工艺的基本概念和流程后，我们学习了数控加工刀具选择和切削参数设置，为实际加工提供了理论指导。
四、仿真加工实践1. 选择零件图纸：我们选取了典型的零件图纸进行仿真加工，以便更好地掌握数控编程和仿真操作。
2. 编写数控程序：根据零件图纸的要求，我们编写了相应的数控程序，包括刀具路径、切削参数等。
3. 设置仿真参数：在仿真软件中，我们根据程序要求和加工条件设置了相应的仿真参数。
4. 进行仿真加工：启动仿真软件，按照预设的程序和参数进行仿真加工。
5. 分析加工结果：仿真加工完成后，我们对加工结果进行分析，检查是否存在加工缺陷，并对程序和参数进行调整。
四、实训心得通过本次仿真数控技术实训，我收获颇丰。
数控加工仿真技术(河南科技大学).
数控加工仿真技术
一、仿真技术概述
• 模拟技术： 选取一个物理的或抽象的系统的某些行为特 征，用另一系统来表示它们的过程 • 仿真模拟： 模拟技术的高级阶段称为仿真模拟或系统仿 真，即用一数据处理系统来全部或部分地模 拟某一数据处理系统，以致于模仿的系统能 像被模仿的系统一样接受同样的数据、执行 同样的程序、获得同样的结果 • 主要用途： 主要用于科学研究、工业设计、模拟生产、 教学训练和考核鉴定等领域
仿真（模拟）概述--国外应用
• 1773年法国科学家最早用仿真模拟方法 做物理实验，估计π值 • 1876年美国统计学家第一次使用仿真模 拟方法做随机实验 • 20世纪80年代，仿真模拟技术在高科技 中所处的地位日益提高。一些发达国家 非常重视仿真模拟技术的开发利用，在 尤其科学研究、工业、交通、军事、教 育等领域得到大量应用
毛坯属性：
被切削的属性 设计模型属性：
用来与切削完的零件进行 对比，检测零件加工是否 合格
定义加工坐标系
创建刀具
添加数控程序-按照工艺顺序添加
设定加工对刀方式
2、如何在VERICUT中建立虚拟的加工仿真环境
运用VERICUT与其他CAM软件集成接口
以UGV举例说明： 通过使用NXV,可以实现UG与VERICUT之间的数据传递， 简化NC程序仿真的流程，实现软件之间的无缝连接， 使操作更加简便，降低了对软件使用者的水平要求，这 样每个人都能迅速的进行程序验证。
NC程序有错 编程人员粗心大意…… CAM软件系统有错 后置处理有误 工装及其他辅助设备有干涉情况 刀具长度不够 刀柄发生干涉 切削参数不合理 需要较准确地掌握零件加工时间以便安排生产计划 手工编制的程序如何验证
数控加工仿真的实现方法
数控加工仿真的实现方法数控加工仿真是一种通过计算机模拟的方法来预测和评估数控加工过程的技术。
它可以帮助工程师在实际加工之前进行仿真，以便更好地理解和优化加工过程。
本文将介绍数控加工仿真的实现方法。
数控加工仿真的实现方法可以分为几个步骤。
首先，需要准备数控加工的CAD模型和刀具路径。
CAD模型描述了被加工工件的几何形状，而刀具路径描述了刀具在工件上的运动轨迹。
接下来，需要将CAD模型和刀具路径导入到数控加工仿真软件中。
仿真软件会根据刀具路径和工件的几何形状，模拟刀具在工件上的加工过程。
在仿真过程中，可以观察刀具与工件的交互情况，包括切削力、切削速度、切削温度等。
为了提高仿真的准确性，需要设置合适的刀具和材料参数。
刀具参数包括刀具类型、刀尖半径、刀具材料等，而材料参数包括工件材料的硬度、弹性模量、热导率等。
这些参数将直接影响仿真结果的准确度。
在进行数控加工仿真之前，还需要设置合适的仿真条件。
仿真条件包括切削速度、进给速度、切削深度等。
这些条件将决定仿真过程中切削力和切削温度的大小，从而影响加工结果的质量。
在进行仿真过程中，可以根据需要对刀具路径进行调整和优化。
通过观察仿真结果，可以及时发现并解决加工中可能出现的问题，比如切削力过大、切削温度过高等。
通过不断优化刀具路径，可以提高加工效率和加工质量。
数控加工仿真软件还可以提供其他辅助功能，比如碰撞检测和材料去除模拟。
碰撞检测可以帮助工程师在实际加工之前检测和避免刀具与工件之间的碰撞。
材料去除模拟可以模拟加工过程中材料的去除情况，帮助工程师更好地理解加工过程。
数控加工仿真是一种非常有用的工程工具，可以帮助工程师在实际加工之前进行预测和评估。
通过合理设置仿真条件和优化刀具路径，可以提高加工效率和加工质量。
数控加工仿真的实现方法可以根据具体的需求和软件平台来选择，工程师可以根据自己的实际情况选择合适的方法和工具来进行仿真。
数控加工中仿真技术的运用
数控加工中仿真技术的运用随着现代制造业的快速发展，数控加工技术已经成为了一种重要的加工技术，尤其是在高精度、高效率、高品质的加工方面，数控加工技术的优势越来越明显。
同时，随着计算机技术和模拟技术的不断发展，仿真技术在数控加工中的运用也越来越广泛，发挥着越来越重要的作用。
一、仿真技术在数控加工中的作用1. 提高加工效率：利用仿真技术可以通过对加工工艺和加工过程进行模拟和优化，使得加工效率得到提升。
通过将数控程序模拟加工，在流程规划和参数调试时就可以及早发现一些问题，开发出更加高效、经济的加工方案，并在实际操作时直接套用，从而大大降低了加工周期和成本。
2. 降低加工失误率：数控加工是一种高精度的加工技术，对于工人的技术水平和操作细节要求非常高。
通过仿真技术可以提前发现加工过程中的问题和潜在的风险，如模拟加工过程中可能出现的碰撞、刀具磨损等问题，以便程序程序员对程序进行合理的调整和优化。
3. 提高加工质量：在数控加工中，加工后的产品质量受到许多因素的影响，如刀具的擦伤、刀具的使用寿命、工件的刚度和机床的精度等。
通过仿真技术的应用，可以较为真实地模拟实际加工的情况，全面掌握加工的特点和工艺过程，制定出更为科学的加工方案，提高加工质量。
4. 降低成本：利用仿真技术可以避免因实验试错而产生的损失，减少废品率和加工成本。
使用仿真技术提前对加工方案进行验证，可以最大限度地消除不必要的错误和工艺上的隐患，从而达到了降低成本的目的。
二、数控加工中仿真技术的运用1. 数控仿真系统的搭建：为了更好地应用仿真技术，需要构建一些具有仿真功能的数控加工仿真系统和软件。
这些仿真系统和软件可以在数控加工的不同阶段，如加工前、中、后，进行模拟和验证。
一些比较优秀的仿真软件如CAMWorks、Vericut、Mastercam等。
2. 数控编程的仿真：数控编程是数控加工中一个非常重要的环节，需要程序员具备丰富的经验和技术。
在数控编程中，仿真系统要对编写的程序进行仿真，使程序员能够更好地掌握加工的各种技巧和要点，慢慢提高编程的效率和质量。
模拟仿真技术在数控加工过程的应用
模拟仿真技术在数控加工过程的应用数控加工是一种通过数控设备自动控制机床进行加工的方法，它在制造业中起着重要的作用。
模拟仿真技术在数控加工过程的应用可以帮助提高数控加工的效率和精度，减少生产成本和资源浪费。
模拟仿真技术可以在数控加工过程中进行工艺规划和优化。
通过模拟仿真软件，可以将加工工艺模型与实际机床进行配对，确定最佳的工艺参数，包括切削速度、进给速度、切削深度等。
通过模拟仿真，可以在实际加工前进行虚拟加工，模拟出加工过程中可能出现的问题，如切削力过大、切削温度过高等，从而优化工艺参数，提高加工质量。
模拟仿真技术可以进行机床状态监测和故障诊断。
通过模拟仿真软件，可以模拟出机床运行中可能出现的故障情况，如刀具断裂、电机负载过大等。
通过对这些故障情况进行模拟分析，可以提前发现故障并进行诊断，避免故障对加工过程的影响，并及时采取措施进行修复。
模拟仿真技术还可以监测机床状态，实时分析机床的运行情况，提供运行参数的统计和分析，为机床的维护提供依据。
模拟仿真技术可以进行加工路径规划和优化。
在数控加工过程中，加工路径的选择和优化对加工效率和质量有着很大的影响。
通过模拟仿真软件，可以模拟出加工路径的不同选择下的加工效果，并进行比较分析，找到最佳的加工路径。
在加工路径优化中，还可以通过模拟仿真软件进行碰撞检测，避免刀具和工件的碰撞，提高安全性和加工效率。
模拟仿真技术可以进行加工过程的可视化展示和交互操作。
通过模拟仿真软件，可以将加工过程通过虚拟现实技术呈现出来，使操作人员可以在虚拟环境中观察和操作，提高对加工过程的理解和控制。
模拟仿真技术还可以进行加工参数的在线调整，通过与数控设备的连接，实现实时的参数监控和调整，提高加工的灵活性和精度。
模拟仿真技术在数控加工过程的应用可以通过工艺规划和优化、机床状态监测和故障诊断、加工路径规划和优化、加工过程可视化展示和交互操作等方面来提高数控加工的效率和精度，减少生产成本和资源浪费。
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车床的相关功能---毛坯的测量
车床的相关功能---刀具的选择
车床的相关功能---刀具的装夹
铣床/加工中心的相关功能--菜单功能
（工具）
（选项）
（工艺流程） （文件） （显示） （教学管理） （帮助）
铣床/加工中心的相关功能--毛坯的设置
铣床/加工中心的相关功能—夹具的选择
（工艺板装夹）
（虎钳装夹）
二、 VNUC 数控加工仿真模块
VNUC--登陆界面
车床系列面板---FANUC Series 0i Mate-TB
车床系列面板---FANUC Series 0-TD
车床系列面板---SINUMERIK 802D
车床系列面板---SINUMERIK 802S
车床系列面板---HNC-21T
加工中心系列面板--- FANUC Series 0i-M
加工中心系列面板--- SINUMERIK 802D
加工中心系列面板---HNC-21M
车床的相关功能---菜单功能
（工具） （选项） （工艺流程）
（文件）
（显示） （教学管理） （帮助）
车床的相关功能---毛坯的设置
车床的相关功能---毛坯的装夹
VNUC软件所获荣誉证书
VNUC软件的版权证书
VNUC功能介绍
数控仿真加工模块
数控车、数控铣、加工中心、线切割
远程教学与考试模块
应劳动和社会保障部要求就全国数 控工艺员培训项目进行开发的教学、 考试管理系统；用于实现远程教学、 辅导、考试和管理功能
VNUC支持的数控系统
FANUC（日本） 0i Mate-TB、0i Mate-MB、0-TD、0i-M等
数控加工仿真概述
几何仿真： 不考虑切削参数、切削力及其它物理因素的 影响，仿真刀具-工件几何体的运动，主要验 证NC程序的正确性；它可以减少或消除因程 序错误而导致的机床损伤、夹具破坏、刀具 折断、零件报废等问题；同时可以减少从产 品设计到制造的时间，降低生产成本；目前 常用的方法有直接实体造型法，基于图像空
仿真（模拟）概述--国外应用
1773年法国科学家最早用仿真模拟方法 做物理实验，估计π值 1876年美国统计学家第一次使用仿真模 拟方法做随机实验 20世纪80年代，仿真模拟技术在高科技 中所处的地位日益提高。一些发达国家 非常重视仿真模拟技术的开发利用，在 尤其科学研究、工业、交通、军事、教 育等领域得到大量应用
(7)
(8)
VNUC软件实例—车床加工录象
VNUC软件实例—车床加工结果
VNUC软件实例---铣床
VNUC软件实例—铣床加工录象
VNUC软件实例—铣床加工结果
VNUC软件实例—加工中心换刀录象
三、VNUC的介绍
VNUC的开发背景
根据中华人民共和国劳动和社会保障部 实施“国家高技能人才培训工程—数控 工艺培训项目”的要求，立足职业院校 数控专业教学的实际情况进行研发的具 有自主知识产权的教学应用类软件。
VNUC的历史
2001年开始技术准备 2002年06月正式开发 2002年12月通过劳动保障部组织的鉴定 2003年03月发布1.0版本，开始进入培训 点使用 2004年02月发布2.0版本，产品质量与性 能全面升级 2004年09月发布增强版本，用于第一届全 国数控技能大赛 2004年06月发布远程教学模块，用于第六 期全国数控工艺考试试点工作 2004年07月发布3.0版本，新的内核和新 的技术
铣床/加工中心的相关功能—压板的选择
铣床/加工中心的相关功能—刀具的选择
铣床/加工中心的相关功能—刀具的装夹
铣床/加工中心的相关功能—对刀辅助视图
车床、铣床、加工中心的公共功能-显示
（零件显示）
（透明显示）
车床、铣床、加工中心的公共功能-菜单
（机床选择）
（软件参数设置）
车床、铣床、加工中心的公共功能-视图
平 移
旋 转
放 大
缩 放
VNUC软件实例---车床
VNUC软件实例--车床流程（1）
(1)菜单选择 (2)毛坯设定 (3)工艺装夹
(1)
(2)
(3)
VNUC软件实例--车床流程（2）
(4)刀具设定 (5)对刀设定 (6)程序选择
(4)
(5)
(6)
VNUC软件实例--车床流程（3）
(7)换刀加工 (8)进行加工
仿真（模拟）概述--国内应用
20世纪50年代，在自动控制领域首先采用仿 真技术 70年代仿真模拟训练装置得到迅速发展 80年代以来，随着计算机的普及，仿真模拟 技术在我国工业、交通、信息自动化、军事、 教育等领域得到大量应用
数控加工仿真概述
概述： 利用计算机技术来模拟实际的机床加工 过程，它验证数控加工程序的可靠性和 预测切削过程 作用： 减少工件的试切，提高生产效率 特点： 形象、科学、安全、经济
间的方法、离散矢量求交法
物理仿真： 另称为力学仿真，是通过仿真切削过程的动 态力学特性来预测刀具破损、刀具振动、控 制切削参数，从而达到优化切削过程的目的
数控加工仿真在教学中的作用
解决学校教学中实训设备少，学生多， 设备无法分配的问题 解决实训教学的安全问题 减轻教师在实训教学中的工作量，提高 教学效率
数控加工仿真与 远程教学系统
VNUC
数控加工仿真讲座提纲
仿真技术概述 VNUC数控加工仿真模块 VNUC远程教学考试系统 VNUC的介绍
一、仿真技术概述
模拟技术： 选取一个物理的或抽象的系统的某些行为特 征，用另一系统来表示它们的过程 仿真模拟： 模拟技术的高级阶段称为仿真模拟或系统仿 真，即用一数据处理系统来全部或部分地模 拟某一数据处理系统，以致于模仿的系统能 像被模仿的系统一样接受同样的数据、执行 同样的程序、获得同样的结果 主要用途： 主要用于科学研究、工业设计、模拟生产、 教学训练和考核鉴定等领域
车床系列面板---HNC-Ⅰ型
车床系列面板---GSK980T
铣床系列面板--- FANUC Series MERIK 802D
铣床系列面板--- SINUMERIK 802S
铣床系列面板--- HNC-21M
铣床系列面板--- HNC-Ⅰ型