机械加工自动编程软件与数控仿真软件应用

于颖

摘要:本文对机械加工自动编程软件、数控仿真软件和数控机床之间的综合应用技术进行了深入研究。通过实习实训教学实践，机械加工和数控技术多软件间的综合使用，能够充分利用资源，让学员更好的建立起整体加工技术的思维概念，较好的利用各软件的优势，并能比较出软件使用之间的差别和联系，进一步提高软件使用水平和实际加工能力。多软件的综合使用能够完善和丰富数控加工实训内容，有助于对培训内容准确定位，同时在充分模拟校验的基础上进行实际加工，提高了实习实训的安全性。

关键词：机械加工；自动编程软件；数控仿真软件

在各高校、教育培训机构，机械加工自动编程软件和数控仿真软件往往是独立教学、独立使用，没有发挥软件之间联合使用的优势。机械加工自动编程软件生产的程序一般不能直接传输到数控机床上之间加工，自动生产的程序要经过认真核对确保每一参数无误才可进行实际加工，一但加工参数有误轻则被加工件报废，尤其是加工稀有贵重金属损失较大，重则发生如撞刀类的影响机床操作人员人身安全的事故。

1数控仿真软件与数控机床关系概述

现代化发展与数控加工技术息息相关，因此数控专业人员数控机床操作能力非常重要。若是不理解制造工艺及数控机床操作，则数据程序编程与具体情况严重脱轨，这时则仅是从理论性教材中获取知识，并没有实践性指导，从而演变为纸上谈兵。随着计算机技术水平的不断提升，使得虚拟现实技术快速发展，促使着可模拟设备加工环境极其工作实际情况下计算机仿真培训系统生成，是利用计算机仿真培训系统展开各项培训，可有效提升操作者自身素质，同时提升安全性且降低费用。现阶段数控加工仿真系统软件形式众多，不过此类数控机床仿真系统本附带仿真系统，生产中却具备极大的局限性，各项技术掌握较为困难，同时生产者训练存在诸多阻碍，再加上很多先构图自动式编程仿真软件不适应社会生产需求及要求。国内数控加工仿真软件也大都满足不了现代化需求。不过美国的Vericut软件却具备良好的数控仿真能力，该软件注重虚拟现实来实现数控铣床和数控加工核心及数控车床零件加工等方面的仿真，其间还包括毛坯定义，或者是夹具刀具定义的选择，也可设置零件基准测量，有效调试数控程序的输入和编辑，其有着多种数控系统，模拟功能更是多系统、多机床、多零件，该软件具备很强的独创性，目前其仿真能力已是国际先进水平。

1.2数控系统主要功能

虚拟数控机床可以说是虚拟环境中数控机床具体模型。和真实机床对比而言则虚拟数控机床有着下述几方面功能：虚拟数控机床和真实机床相同，其结构完全相同，虚拟数控机床可模仿具体机床所有功能，同时不会因运用某个类似替代物而造成某个结构及信息出现失真及丢失问题，其和真正机床有着相同界面风格，这给技术人员的学习及培训带来极大益处。虚拟数控机床具备强大网络功能，这同时为远程教育提供可能性。健全的图形及标准数据接口，使得用户可于真正环境中展开虚拟机床运行，同时可详细观察到各类运行参数，再将其和CAD/CAM软件进行连接，虚拟数控机床通常均是基于平台构建而实现的。

2数控加工类软件的综合应用

2.1机械加工自动编程软件的应用

国内企业常见的机械加工自动编程软件有Mastercam、UG、Pro-E、CAXA等，其中Mastercam软件是美国CNC公司开发的，从80年代末我国引进至今已升级到MastercamX9版本，因其强大后处理加工功能使其在机械加工领域有着广泛的应用。Mastercam自动编程软件教学往往作为高校、培训机构、企业培训上岗中机械专业、数控专业的专业基础课程，其优点的功能强大、人机界面友好、学员上手快。Mastercam自动编程软件早期版本由三个独立模块组成，分别是设计模块、车床模块和铣削模块，后来发展为集成平面绘图、空间线架结构设计、曲面设计、三维实体造型、多轴加工、刀具路径模拟和仿真加工模拟、后处理计算为一体的综合单一模块软件。相比较其他类自动编程软件，Mastercam自动编程软件的造型功能虽然不如UG、Pro-E等功能强大，但是Mastercam和其它类软件有较好的兼容性，其它类绘图软件包括Autocad类绘图软件生产的图形文件可以存储为ISO指定要求格式，如autocad生产的文件存储为DXF形式、Pro-E生成的文件存储为STL形式，可很方便将图形文件直接调入到Mastercam软件中，具有较好的兼容性。可直接在Mastercam软件中对调入的图形进行下一步选取和设置加工参数操作。Mastercam X9版本增加了刀路分析功能，当鼠标悬停在刀具路径上，可实时显示进给速度、主轴转速、走刀方式和冷却液开关状态等，具有更好的人机交互性。其模拟加工模拟功能能对发生干涉或碰撞的部分进行高色调渲染，提醒操作人员修改加工参数或走刀轨迹。

2.2数控仿真软件的应用

数控仿真软件学习使用是机械类、数控类等专业学员在操作数控机床前，由理论学习到实际数控机床操作的基本过渡。国内高校、企业培训等主要使用上海宇龙数控仿真系统、北京VNUC数控仿真软件以及南京斯沃数控仿真软件等，数控仿真软件具有高度的仿真模拟性，能帮助学员快速熟悉数控机床众多按键的使用，熟练程序的编辑、输入和校验，能对被加工毛坯尺寸定义，能够进行刀具和夹具选择，可以准确模拟数控机床加工动作、显示走刀轨迹并对加工件准确测量。数控仿真软件的突出优点是零耗材，不会因为技术不熟练、加工参数错误等发生安全生产事故，并且参数设置灵活、被加工材料种类选择丰富。随着数控仿真软件的更新换代，其功能日趋完善，机械加工的切削声、加工过程中飞溅的金属屑等，让学员身临其境的沉浸在布置的加工任务中。目前的数控仿真软件对Fanuc、西门子、三菱、大森、华中数控、广州数控等国内企业常用的数控系统均能高度模拟加工。

2.3多软件间联合应用

目前各类对学员机械加工、数控技术等的教育培训往往是软件的独立使用教学，软件之间没有充分的联系和发挥作用。经教学实践，教育学员多软件之间的联合使用，更受学员欢迎，使学员更好的建立起机械加工、数控技术的整体思维概念，能更好的、更准确完成布置的实习实训加工任务。多软件之间的联合应用，应注意软件之间的握手协议要求，设置基准要一致，如自动编程软件的编程原点要和数控仿真软件的对刀点一致，否则会出现加工跑偏；编程软件的毛坯尺寸要和数控仿真软件的毛坯尺寸一样，否则大大降低模拟效果；软件间刀具尺寸、进给速度F值、主轴转速S值、下刀和提到速度等参数要设置一致。

3仿真软件多元评价体系

仿真软件均具备其自身特定规范性，这就要求应严格核对程序名、刀具规格、毛坯大小等方面，加上坐标系及工艺规程等方面的一致性。仿真时应详细检车刀具及机床与工装零件存在互相干涉碰撞与否，严格检查比对程序出现过切或者是加工残余。可能超程零件要严格确定零件摆放位置，同时将仿真检查作为工艺纪律的重要内容。仿真软件管理便捷，不管是新产品制造，所有程序都要进行仿真与核对，复杂件要三方审定，通过之后才可应用。

结束语

在传统机械加工实训中，自动编程软件生成的程序直接调入数控机床加工效果不尽理想，研究加入数控仿真软件模拟环节，通过软件之间综合应用判断，对程序中不当参数进行修改、不正确的走刀轨迹进行优化调整，得到较为成熟的加工程序，确保实际加工的工件质量和机床操作人员的人身安全。

参考文献

[1]刘蔡保.数控编程从入门到精通[M].北京:化学工业出版社,2018:3-4.