虛擬數(shù)控機床的用途與實現(xiàn)

　　興旺寶五金網(wǎng)整理：自20世紀70年代以來，世界市場由局部競爭逐步演變成范圍內(nèi)的競爭，并具有動態(tài)多變的特征，同行業(yè)之間、跨行業(yè)之間的相互滲透、相互競爭日益激烈。為了適應(yīng)變化迅速的市場需求，不斷提高競爭力，現(xiàn)代制造企業(yè)必須解決TQCS難題，即以zui快的上市速度，的質(zhì)量，zui低的成本，*的服務(wù)來滿足不同顧客的需求。
　　
　　與此同時，信息技術(shù)取得了迅速發(fā)展，特別是計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息處理技術(shù)等取得了人們意想不到的進步。二十多年來的實踐證明，將信息技術(shù)應(yīng)用于制造業(yè)，對傳統(tǒng)制造業(yè)進行改造，是現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的必由之路。進人20世紀90年代，*制造技術(shù)進一步發(fā)展，出現(xiàn)了虛擬制造、精益生產(chǎn)、敏捷制造、虛擬企業(yè)等新概念。在這些諸多新概念中，“虛擬制造”以其高度集成、支持敏捷制造和分工合作的特點引起了人們的廣泛關(guān)注，不僅在科技界，而且在企業(yè)界，成為研究的熱點之一。
　　
　　虛擬數(shù)控機床的用途
　　
　　由于數(shù)控加工過程隱含在數(shù)控程序中，而數(shù)控程序中的錯誤又不容易發(fā)現(xiàn)，因此，在實際數(shù)控加工過程中，為了校驗數(shù)控代碼的正確性，需要進行反復試切，直至確認數(shù)控代碼能夠完成預定的加工任務(wù)，同時數(shù)控加工參數(shù)也需要反復調(diào)試。上述操作不僅使效率降低，占用了機器資源，而且有可能引起刀具碰撞而造成經(jīng)濟損失。
　　
　　目前通常采用計算機圖形模擬刀具軌跡顯示法和機床試切法對數(shù)控程序進行檢驗。但計算機圖形模擬刀具軌跡顯示法缺少真實感，刀具與工件的干涉和過切難以發(fā)現(xiàn)，而試切法成本高，周期長。
　　
　　采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)建立的虛擬數(shù)控機床，可以為產(chǎn)品設(shè)計過程中的可制造性分析提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)，降低成本并縮短開發(fā)周期。利用機床加工的全過程與用戶的交互功能，還可以對機床操作人員進行培訓，并幫助機床制造商向遠程客戶逼真地演示其產(chǎn)品。
　　
　　基于WTK的虛擬數(shù)控機床
　　
　　WTK（WorldToolKit）是由美國Sense8公司開發(fā)的虛擬現(xiàn)實軟件程序包。它內(nèi)含大量的虛擬現(xiàn)實硬件驅(qū)動程序，可以方便地連接多種虛擬現(xiàn)實輸人輸出設(shè)置。與設(shè)備無關(guān)的特性，使它可以廣泛應(yīng)用于普通計算機。強大的圖形處理功能，使它能夠逼真地模擬虛擬現(xiàn)實環(huán)境。因此，WTK在國內(nèi)正得到越來越廣泛的應(yīng)用。
　　
　　我們結(jié)合開放性控制系統(tǒng)的概念，參照當今虛擬機床的研究現(xiàn)狀，采用VC++和WTK開發(fā)出可由用戶自由設(shè)定的、能夠進行三維切削并可以實時控制的虛擬數(shù)控機床。
　　
　　1、虛擬數(shù)控機床的體系結(jié)構(gòu)
　　
　　數(shù)控加工過程仿真主要包括兩個部分：數(shù)控機床建模和切削過程仿真。數(shù)控機床模型主要由機床的硬件（或物理）部分和軟件部分組成。硬件部分由機床部件、加工零件、刀具、夾具等構(gòu)成。軟件部分則由NC代碼編譯器、運動控制器等構(gòu)成。
　　
　　虛擬數(shù)控機床應(yīng)具備的特點有：良好的結(jié)構(gòu)、完善的圖形接口、*的符號數(shù)據(jù)接口、強大的網(wǎng)絡(luò)支持功能和標準數(shù)據(jù)格式。以上諸方面決定了虛擬數(shù)控機床需要具備合適的體系結(jié)構(gòu)。根據(jù)虛擬數(shù)控機床的特點，可以將系統(tǒng)的功能模塊做如下劃分：
　　
　　（1）NC編譯模塊。為了使虛擬數(shù)控機床能夠識別NC程序，開發(fā)了NC解釋模塊，它的功能是接受數(shù)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(jù)NC程序決定機床刀具和各個軸的運動狀態(tài)，向各個運動部件發(fā)送運動指令并采集各軸的反饋信息。
　　
　　（3）操作面板模塊。操作面板模塊包括真實數(shù)控機床的操作面板按鈕功能和虛擬數(shù)控機床的菜單。