章莉

摘 要：数控加工技术是现代机械制造业的先进技术，数控仿真软件在数控加工的应用中具有很大的优势，通过仿真及时发现和解决加工过程中出现的问题。本文分析了数控仿真软件的优点，并简介了斯沃数控仿真软件、MasterCAM等几款数控仿真软件，并对数控仿真中应注意的工装、对刀等问题进行了分析，最后简单论述了数控仿真软件的使用技巧。数控仿真的结果与实际的加工过程是不等价的，工程师们应正确地应用数控仿真软件。

关键词：数控加工技术；数控仿真；MasterCAM；对刀

中图分类号：G712；G659 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）03-0053-01

数控加工技术为现代机械制造业解决了高精度、高效率和复杂曲面零件的加工问题[1]。数控加工根据工件的构型和已确定的轨迹，凭借数控系统操控数控机床，并按照程序指令和加工参数展开表面成型运动，完成对工件的加工。数控加工能快速高效地加工复杂零件，数控加工的各个环节必须保证准确可靠。刀具选择的不合适、对刀的不准确、加工过程不能确保正确、数控加工程序编制的不合理等都有可能导致加工失败，浪费人力物力。数控仿真软件是在工件进行实际加工之前对工件的加工过程进行模拟仿真的软件。通过对加工过程进行仿真的方式，能够在一定程度上减少不必要的浪费。数控仿真软件具有许多优势，目前数控仿真软件的种类有许多，如UG NX、Master CAM等，数控仿真时也有许多要注意的事项，如工装、对刀等，数控仿真与实际的加工过程是不等价的，所以要树立正确的态度应用数控仿真软件。

1 数控仿真软件综述

1.1 应用数控仿真软件的优势

数控仿真软件能够帮助工程师直观地观测工件的加工过程，在实际加工之前就能发现加工过程中会出现哪些问题，数控仿真软件具有以下优势：

（1）仿真软件投入后基本不需要维护费用，能够有效解决资金短缺和数控设备昂贵之间的矛盾[2]。仿真软件是一个虚拟的环境，基本不用后期的维护，只需要在需要的时候进行软件的更新即可。（2）数控仿真能够节省加工材料。在软件仿真时是不需要实际的加工材料的，只需要对加工材料进行虚拟建模并在虚拟的环境中进行仿真加工。（3）数控仿真不失真实感.在实习中与真实机床类似，既能看到毛坯到工件的切削变化过程，也能听到在加工的过程中所产生的声音[3]。（4）安全、消除了对机床的打扫和保养。如果直接对工件进行数控加工，一旦出现错误，就很容易设备损坏的情况，甚至发生安全事故，造成不必要的损害。由于软件仿真是建立在虚拟环境中对工件的加工过程进行仿真的，所以不会发生切屑飞出、撞刀等安全事故。（5）通过仿真过程及时发现加工过程中可能出现的问题。仿真过程就是真实地模拟实际工件的加工过程，所以工程师就可以直观地观测加工仿真过程，通过仿真的结果及时发现加工过程中的问题，并及时进行模型的重构或修改数控加工程序等。

1.2 常用的数控加工软件与仿真软件

数控加工仿真软件在实现计算机编程与科学建模的基础上，以动态的方式，将加工全过程演示出来[4]。数控加工仿真软件有许多中，常用的仿真软件主要有以下几种：

（1）斯沃数控仿真软件。斯沃数控仿真软件的功能强大，适用于国内各种型号的数控系统的仿真，其仿真效果真实性也很强。斯沃数控仿真软件的主要操作过程主要包括：选刀、对刀、实体仿真加工、仿真加工正常时将程序导入数控机床。（2）MasterCAM。MasterCAM为数控机床尤其是加工中心，提供了从造型设计到加工代码生成、校验一体化的全面解决方案。MasterCAM软件的操作过程主要包括：零件的三维建模、设置毛坯、生成刀轨、刀轨的仿真与实体验证、后置处理、程序转换与生成系统程序、程序的编辑与将程序导入数控仿真系统。（3）UG NX。UG NX的CAM功能强大，主要可进行铣削加工、点位加工、车削加工和线切割加工四类的辅助制造，具有效率高、可靠性高等优点。UG NX为机械产品从设计到制造提供了一整套的解决方案。在UG NX的数控加工虚拟环境中，可对数控机床的型号和刀具等进行设置，将刀具轨迹和零件的毛坯模型输入到虚拟环境中，并对整个加工制造过程进行仿真模拟。

2 数控仿真注意事项

数控仿真为工程师们提供了很大的方便，数控仿真参数的设置对仿真的结果的正确与否至关重要。类似于真实的工件加工过程，在进行仿真加工前要对机床、刀具、工装、夹具、对刀等进行定义和设置。

（1）数控机床、夹具等的定义。选择合适的数控机床，最好是公司正在使用的数控机床，对于具体的数控机床，其所配套的夹具一般也是一定的，所以在数控机床定义的同时，机床所使用的夹具也随之被定义了。（2）工装。工装即工装夹具的简称，是指制造过程中所用的各种工具。数控加工仿真需要对加工所使用的刀具进行选择，除了刀具材料会影响刀具的使用寿命外，刀具的直径也直接影响刀具寿命，刀具的切削用量会随着刀具直径的增大而增大[5]。仿真过程选择的刀具应与实际所使用的刀具对应，避免仿真过程与实际加工过程差别过大。（3）对刀。对刀是进行数控加工的重要操作，对刀的好坏将直接影响零件加工的误差、加工质量，甚至造成撞刀事故等。真实的机床在对刀时噪音很大[3]，对工人的影响很大，极易导致对刀的失败。尽管仿真软件能够克服实际对刀时的情况，但在对刀时也要仔细认真，保证仿真过程具有最接近真实情况的初始值。

3 数控仿真软件的应用技巧

尽管数控仿真软件能够较真实地模拟实际的数控加工过程，但是计算机对加工过程的仿真与实际的加工过程还是有差别的，模拟仿真的结果并不能完全代表实际的加工过程，所以工程师们应正确地看待和应用数控仿真软件。为了更好、更有效地应用数控仿真软件，可采用以下方式提高软件使用效率。

（1）自定义模板。许多仿真软件给用户提供了可供选择的数控加工模板，如UG NX软件为数控编程提供了加工对象模板、刀具模板和刀具轨迹模板等，加快了数控加工进程。有些加工模板是不能满足具体加工要求的，所以可通过自定义模板的方式制定符合本公司或固定机床的加工模板，为后续的数控加工提供方便。（2）模块化加工仿真虚拟环境。数控加工仿真环境相当于一个虚拟实验室或说是一个虚拟加工中心，这个虚拟环境可划分为许多模块，如数控机床模块（包括机床本体、夹具等）、刀具模块、加工参数模块等。将虚拟环境模块化，建立模块化拼接系统，能够更快速地完成虚拟仿真环境的构建，加快制造仿真，节省工程师们的参数设置和虚拟环境的构建时间。

4 结语

数控加工能够快速和高效地加工复杂零件，许多企业、高校等都配置有数控机床，数控加工技术在工业生产中的应用越来越多。数控仿真软件通过对加工过程进行仿真的方式，帮助工程师们更准确和高效地进行数控加工。数控仿真软件基本不需要后期的维修费用，节省耗材，能够真实地模拟实际的数控加工过程。斯沃数控仿真软件、MasterCAM、UG NX等软件都可以对加工过程进行仿真，在进行数控仿真时应正确地设置加工参数和构建虚拟加工环境，确保数控机床、夹具的定义与工装和对刀是正确的，保证仿真的初始值接近实际加工过程。计算机对加工过程的仿真与实际的加工过程是不等价的，工程师们应正确地認识和应用数控仿真软件，在应用数控仿真软件时可通过自定义模板和模块化虚拟环境的方式加快仿真虚拟环境的构建和节省时间。

参考文献

[1]张雨洪，杜飞龙，刘祖其.数控仿真软件与实践能力培养的研究[J].机电产品开发与创新，2017（02）：110-112+132.

[2]刘合群，王志满.数控仿真软件的使用技巧[J].时代农机，2017，（03）：206-207.

[3]辛燕，李景才，王鹏飞.数控仿真软件在数控加工中的应用[J].商丘职业技术学院学报，2017，（04）：84-88.

[4]李晓龙.数控仿真软件在数控机床教学中的应用研究[J].中国培训，2017：1.

[5]宋新华，薛海华，宋斌.数控仿真软件在数控教学中的应用——以车削零件加工为例[J].价值工程，2015，（22）：147-148.