中国计量科学研究院102200
【摘要】：在数控加工技术当中，当下对于其仿真系统的研究较为热门。随着研究的不断深入，当下对过去存在的扩充性差，维护问题蒋多的情况有所缓解。当前其主要技术面向于对仿真系统当中的重用性及扩充性方面，帮助数控加工技术对不同对象进行仿真，为此本文将对数控机床的功能及结构进行该处，并为此建立相应模型，模型种类包括仿真系统模型对象及仿真模型。
关键词：数控加工；仿真系统；模型构建
1、数控加工过程仿真系统研究的意义
数控机床能够按照编程好的程序对工件进行借工，而加工后的工件能够按照设计图纸符合其使用要求。在这一过程中，不仅要确保工件能够正常使用，还要在最大的程度上保证数控机床的性能发挥到最大化。这就需要通过再加工程序过程中对图形的防震程度做到最大化的合理安排，此外数控反震培训在当下愈加受到重视，数控机床的实际操作人员技术掌握程度不能仅仅局限在编程质量及CNC功能当中，对于机床自身性能的了解程度也要有所提高。这些局限性都导致过去传统的技术培训技术无法在当下得到适当的满足，而数控机床其自身价格高昂且维修困难，无法让学徒时刻亲自操作，所以学徒的学习时间往往较长。本文当中将以最为常见的数控镗铣车床作为研究对象，对如何建立仿真模型进行研究以解决上述问题[1]。
2、仿真系统中的面向对象技术
2.1面向对象技术
在对象技术层面，当对象抽象为相同品类的情况时，其可以被划分至相同的类，而对象则可以看做某一品类当中的一项具体实例。对象在其中所起到的作用不仅仅是对其属性状态等进行描述，更能够对改变其状态的操作方法进行定义，在这其中可以将后续的所有操作统称为方法。由此可将党对对象进行描述是需要多方面信息进行综合以此得出结果，其影响因素包含其结构及行为。内部当中的不同对象可以通过消息的传递正常运行，而外部则无法获得其信息，上述概念可被称为信息的封装。对象与对象之间的传递可被视为一种继承机制，上级对象的特性可被传递至下级对象当中，通过这一特性为其直观描述提供了理论依据[2]。此方面的内容对于重用性及扩充性有着重大影响，并对其后续的保养及在产品需要进行更新的时候发挥着重要的作用。
2.2数控机床的面向对象技术
数控机床虽然有着较为复杂的构造，但是其构成部分在数量上都是相对固定的，同时其构成模块在功能性方面也各有不同。通过面型对象技术对数控机床进行分析时，数控机床的整体及其构成的各个模块都能被视为是不同的对象，其具体构成形式详情见图1。
图1数控机床模型图
通过对图中模型进行分析发现，数控机床的构成部分包括株洲、立柱、床身、工作台、控制面板、换刀装置及托盘装置，而在其中也有一些细节与仿真无关，因此可以省略。其中例如主轴、控制面板等必要装置其使用实心进行标注，而例如换刀、托盘装置则是以虚心结构进行标注。
2.3排斥关系检查
数控机床的构成也并不是有零件进行随意的排放组成的，由于部件之间会出现一定的排斥关系，所以在对仿真系统进行构建时也要考虑到排斥关系情况。其排斥关系表现在实际情况当中例如在换刀装置当中刀库是一种必要部件而机械手则可以作为一种可选部件出现，此外还有当工作台形状为长方形时，则不能与托盘装置出现在统一数控机床当中，诸如此类的例子还有很多。因为这样的排斥关系的存在，就需要固定的体系对其进行区别，当下最为常见的则是将其部件设置固定编码，通过这样的方式设立集合来达成部件选择的目的。其具体手法可通过设立M1、M2两项集合为例，M1{a1、a2、a3...an}，M2{a1、a2、a3...an}。
2.4对象类的建立
同样由于数控机床在型号上存在多样性，不同型号的数控机床由于功能结构等存在不同所以对于每一台不同型号的数控机床都要通过对其结构特性进行分析，以此达成对其建立仿真体系的目的[3]。但是这样操作在时间与成本上会出现浪费的情况。为此可以对其进行对应的总结，总结出由于其存在继承性，因此可将其总结为不同的结构形式，不同的结构形式主要有：卧式、龙门式及立式三种，其具体层次结构见图2。
图2数控机床对象分层模型图
图2中HNCMT代表卧式数控机床，VNCMT代表立式数控机床，GNCMT代表龙门式数控机床。且由图中信息可知，其皆具备一定会的相同特性，皆属于NCMT（数控机床），而之后分别按照坐标对其进行划分，以此建立数控机床对象分层模型[4]。
3、仿真模型
3.1装配模型样式
其装配样式可以通过树状图进行展，也只有树状图能将其关系展示地最为全面。通过树状图的形式进行展示，装配模型当中涉及到的赚够及求解问题能够得到完善的解决。与其他模型类型相比，树状图更能将各个零件当中的关系联系在一起。当出现一个零件时，可以最为直观地找出与其相关的零件，并在公差的计算当中节省时间。企之间的关系可以归纳为几何关系、拓扑关系及零件选择过程中的层次关系。最后由于存在不讲共差配合作为参考元素的情况，因此层次结构同样可以在其中进行应用。
3.2模型的建立
大部分情况下，其仿真系统树状图都会被规划为有两个分支的树状图。树状图的上端顶点是需要进行装配的装配体，而其下端则是其构成零件或者子装配体。树状图自左至右为上下级关系。同一等级的元件存在互相制约作用，而不同等级的则是从属关系。这样的模型在使用的过程中通过坐标的不断转换或坐标位置的不断调换达成最为可靠的配置，这样构建出的模型也更加健全及简单易懂。
4、结语
通过本文的论述，我们了解到仿真技术在未来数控加工当中战绩也重要地位。为此本文以其系统为基础对其展开了研究，希望通过这样的方式对其模型建立及模型当中的具体内容分析有所帮助，通过这样的手段对数控加工过程中的仿真系统进行完善。
参考文献：
[1]李小平,段正澄,汤漾平.数控加工过程仿真系统的研究[J].制造业自动化,2000(02):37-41.
[2]罗圆智,熊清平,李小华.数控加工仿真系统的研究与实现[J].武汉化工学院学报,2001(02):64-66+82.
[3]江笑龙.数控加工中心仿真系统研究与开发[D].浙江大学,2014.
[4]刘邦文.基于布尔运算数控车削加工仿真研究[D].大连交通大学,2005.