数控加工仿真技术的研究现状与展望

李建晓

（邢台技师学院，邢台 054000）

数控技术俨然成为有效推进我国工业化进程的基础保障，并成为我国现代化工业必不可少的重要技术。为进一步确保数控加工过程中的科学性与合理性，往往需要在完成数控程序编制工作后，实行正确性检验工作，目的在于规避正式加工过程中因程序失误或者操作失误，造成的过切、欠切、碰撞等隐患问题。一般来说，在机床实际加工之前，利用计算机仿真技术实现数控加工过程中的模拟流程，基本上可以为数控程序的评估准确性提供坚实基础，防止实际加工因工序或者程度失误而出现严重的隐患问题。

1 数控加工仿真技术的研究现状

现阶段，数控加工仿真技术主要以几何仿真为主要的核心技术。其中，数控代码作为几何仿真主要的驱动源，通过利用三维建模技术与过程仿真技术相结合的方式实施数控加工仿真技术流程。首先，生成刀具移动轨迹数据；其次，利用轨迹形状与被加工的几何体进行求交运算；再次，根据生产的坐标数据与加工后零件的相关参数，确定中间结果；最后，利用三维建模以及动画技术将过程结果分别展现到计算机屏幕上面，实现预期的技术内容[1]。根据当前的发展现状来看，数控加工仿真技术主要分为以下几种方式：

1.1 数控代码处理技术

一般来说，计算机无法直接识别数控代码，往往需要借助编译器等设备对数控源程序完成转换过程。根据以往的实践经验来看，数控源程序转换往往多以计算机可以执行的中间结果为主，并将其视为加工仿真的驱动源。因此可以说，数控系统中数控代码编译模块可以作为实现数控代码处理技术的关键保障。数控代码编译器可以根据执行步骤的不同，将其分为数控代码检错、数控代码翻译以及刀心轨迹计算等。操作人员需要结合实际情况进行合理选择，确保数控加工仿真技术的应用合理性。

1.2 三维建模技术

数控加工仿真技术基本上是以几何模型的顺利建立作为实现数控加工过程仿真的基础条件。因建模方法存在较大差异，导致最终得到的仿真结果也具有较大不同。一般来说，数控加工仿真三维模型在具体建立方面，基本上以建立加工环境模型以及加工形体模型为主[2]。

其中，加工环境模型主要特点在于不随着仿真过程的改变而变化，对于数据结构的要求较低，往往需要借助直接实体造型以及三维建模软件组成。加工型体模型主要特点在于加工过程随着刀具的运动而运动，状态处于不断变化过程中。

1.3 动画仿真技术

动画仿真过程的实现是数控加工仿真过程的主要技术。可以说，仿真效果将会对仿真结果的好与坏产生直接影响。一般来说，动画仿真过程多以刀具运动轨迹以及材料去除等两个过程为主要的仿真对象。其中，加工过程动画仿真是实现动画技术的重点内容，必须予以重点处理。另外，计算机实现动画的方式多种，仿真系统往往需要采用帧动画或者双缓存技术等方式，实现加工过程中的动态仿真技术内容[3]。

1.4 碰撞干涉检测技术

碰撞干涉检测技术属于数控加工仿真实现的重要内容之一。一般来说，数控加工仿真往往以三维空间碰撞干涉检测技术为主。基于三维空间下，动态碰撞检测技术需要基于图象空间的碰撞检测或者基于物体空间的碰撞检测进行深入分析。其中，基于图象空间碰撞检测的三维模型主要以二维平面作为主要的投影，并利用深度缓存等方式进行合理计算，目的在于判断碰撞是否真实发生。基于物体空间碰撞检测的三维模型主要利用几何特征进行计算，根据最终得出的求交结果准确判断是否存在碰撞干涉情况。

2 数控加工仿真技术的发展与展望

首先，仿真过程实现真实化与准确化。随着仿真技术的不断发展，物理仿真技术涉及到的切屑、切削力以及零件加工等方面的因素将会集中到仿真系统当中，确保几何仿真与物理仿真合理结合，更加准确地显示数控加工过程[4]。

其次，仿真过程实现网络化要求。将互联网技术以及信息化技术全面实践于数控加工仿真过程中，可以进一步促进数控仿真系统实现数据共享与信息交互等功能，实现系统间的无缝对接。并结合互联网技术实现远程在线编程、在线控制等要求。

最后，仿真过程实现智能化发展。仿真系统可以积极与智能化技术结合，如人工智能、云计算等技术进行并行处理，实现智能化发展过程。

3 结束语

虽然从某种程度上来说，数控加工仿真技术取得了较大的突破与发展前景，并在加工效率与生产效率方面取得较大进步，为工业生产提供了一定指导作用，但是随着数控加工精度与加工效率要求的不断提高，数控程序将会变得更加繁琐与复杂。针对于此，相关研究人员不可坐以待毙、止步不前，应该结合数控加工技术的发展趋势，进一步优化与完善数控加工仿真技术内容，加强相关标准与要求，从根本上促进我国数控加工仿真技术的发展进程。