1、前语
制作业的展开对产品功用、标准、品种不断提出新的要求，产品的生命周期越来越短，新产品的开发时刻是决定性要素。虚拟制作技能(VMT Virtual Manufacturing Technology)可以模仿由产品规划、制作到安装的全进程，对规划与制作进程中或许呈现的问题进行剖析与猜测，提出改善办法，完结产品从开发到制作整个进程的优化，到达下降产品生命周期、减小开发危险、进步经济效益的意图。而机械加工进程仿真在虚拟制作中占有重要位置，它经过对机床—工件—刀具构成的工艺体系中的各种加工信息的有用猜测与优化，为实践加工进程的智能化完结发明了有利条件，一起它也是研讨加工进程的重要手法。
2、虚拟制作技能
2.1 虚拟制作体系的构成
从产品的开发视点讲，虚拟制作实践上便是在核算机上全面仿真产品从规划到制作、安装的全进程，贯穿戴产品的整个生命周期。虚拟制作首要由以下五个阶段组成：
●概念规划阶段 包含产品的运动学剖析与运动学仿真。
●具体规划阶段 指的是对产品整个加工进程的仿真模仿，包含对工件几许参数及干与进行校验的几许仿真进程、对加工进程中各项物理参数进行猜测与剖析的物理仿真进程及产品的安装进程仿真。
●加工制作阶段 包含工厂规划、制作车间规划、出产方案与作业方案调度及各级操控器的规划。
●测验阶段 测验仿真器的实在程度。
●培训与保护阶段 练习用仿真器，包含对操作员的培训进程及产品的二维保护。
虚拟制作可分为以下几个作业层次：工厂级、车间级、调度级、具体的加工进程及各制作单元等层次。因而虚拟制作技能可仿真现有企业的悉数出产活动，并可以对未来企业的设备安置、物流体系进行仿真规划，从出产制作的各个层次进行作业，到达缩短产品生命周期与进步规划、制作功率的最佳意图。
2.2 虚拟制作技能的展开状况
VMT作为一门面向21世纪的制作技能，从一开端呈现就引起了国内外学者的注重。当时的研讨要点首要集中于对该项技能的理论研讨与各级仿真环境的结构与实践的测验。理论研讨包含对VMT/VMS概念的讨论、虚拟制作体系构成、整个体系中模型的构成、建模办法及模型的集成等。而在实践测验方面则从实验室视点完结虚拟工厂、虚拟车间的规划及工厂级、车间级各种设备的调度与信息的集成处理，各具体加工进程、加工单元的仿真等。一起一些企业现已展开了VMT作业并取得了成效。
在国内，VMT技能也得到极大注重。模型的建模办法、出产进程模仿、操控等方面做了很多的研讨作业，一起将神经网络、人工智能技能引进到VMS进程当中去，树立了虚拟工厂级、车间级的规划与调度体系，如清华大学的用于制作车间调度问题的“工厂调度仿真环境FASE”，用于制作车间规划、剖析建模与仿真的“一体化制作体系软件IMSS”及“加工进程仿真器MPS”等。3、机械加工进程仿真
3.1 机械加工进程仿真的现状与存在问题
现在进行的机械加工进程仿真，首要有两种状况：一种是从研讨金属切削的视点动身，仿真某具体切削进程内部各要素的改变进程，研讨其切削机理，供出产实践与研讨使用;另一种则是将加工进程仿真作为体系的一部分，要点在于结构完好的虚拟制作体系。这两种办法的仿真办法是相同的，即首要对机加工艺体系树立接连改变模型，然后用数学离散办法将接连模型离散为离散点，经过剖析这些离散点的物理要素改变状况来仿真加工进程。
因为机加进程仿真还处于起步阶段，现在尚存在以下问题：
(1)仿真的加工办法少，研讨规模窄
在很多的切削加工品种与办法中，现在的仿真首要集中于铣、磨两种。即便在这两种加工办法上，仿真也约束在很窄的规模内。如铣削中多是仿真棒铣刀和端铣刀，而这种仿真体系对其他品种的铣刀(如加工成形外表用铣刀)却力不从心。其原因是机械加工品种繁复，存在着车、铣、刨、磨、镗等多种加工办法;另一方面加工理论杂乱，不同的加工办法、刀具形状的加工模型有较大不同。一起，现在的仿真体系大多进行几许仿真，即对刀位轨道、工件与刀具的干与校验等，有称之为NC校验(NC Verification)。但在机加进程中，几许校验仅仅前提条件，更为重要的是切削力、刀具振荡及刀具磨损等在切削进程中起决定要素的各物理量。
(2)物理仿真进程都是考虑抱负切削状况，与实践切削进程有较大距离
在现在的仿真体系中预先设定了很多假定要素，如设定工艺体系刚性满足要求，无振荡;加工资料结构一致，无硬点等缺点;刀具无磨损;切削要素不发生改变等。这种假定的抱负状况不能将切削进程中的随机搅扰如工件硬点形成的原料改变、振荡形成的切深改变等要素考虑进去，使仿真体系不能实在地反映实践切削进程。
(3)仿真手法约束仿真体系的展开
核算机技能的展开与仿真技能严密相连，曩昔因为核算机软硬件的约束，仿真时刻很长。编码作业量大，程序可读性、保护性差，这些都为仿真作业带来困难。现在使用C++语言及面向对象的办法开发仿真体系已成为展开潮流。
以上问题已引起研讨人员的注重，往后的机加工仿真体系将朝着快速运转、面向多种加工办法、愈加符合实践状况的方向展开。3.2 机械加工进程仿真体系的结构
在虚拟制作进程中，产品的具体规划阶段实践上便是对产品的机械加工进程的仿真，即对机床—工件—刀具构成的工艺体系中的各种信息的剖析与猜测，它包含几许仿真与物理仿真两方面的内容。几许仿真包含刀位轨道验证，工件与机床、刀具的干与校验;物理仿真包含对各种物理要素的剖析与猜测，首要有切削力、刀具磨损、切削振荡、切削温度、工件外表粗糙度等。一起，几许仿真、物理仿真及其间各要素之间有着亲近的联络，如刀位轨道与干与、切削力直接影响到振荡、工件外表质量、刀具磨损等。
3.3 数控车削进程仿真的研讨方针及办法
车削加工是现在使用最广泛的加工办法之一，因而对数控车削加工进程进行仿真具有重要的理论研讨与实践使用价值。
车削加工仿真将对车削加工可以完结的各种作业如外圆、端面、倒角、螺纹、曲线等加工办法中的几许及物理要素的改变状况进行模仿与猜测，树立起面向车削加工的仿真体系。该仿真体系应具有以下的功用：
(1)树立起面向数控车床的完善的数控车削仿真体系，为实践出产进程供给牢靠、优化的NC代码，完结车削的智能加工。
现在我国数控车床、经济型数控车床的使用越来越遍及，在加工之前能得到一套牢靠、优化的NC代码是十分有用的。在以往，NC代码常以试切的办法加以验证，这种办法一方面费时吃力，另一方面试切的资料常选用木材、塑料，这样尽管可以查验NC代码在几许信息方面的正确性，但对切削进程中要害的物理要素如切削力、振荡、工件外表质量等则无从所知。而车削仿真体系可以处理上述问题。一起在此基础上修正NC代码中的某些参数，使之进一步下降切削力、进步刀具耐用度和出产力，优化NC代码。这样即可将NC代码承认下来，供实践加工使用，使仿真体系具有自我学习与调整的才能，进步仿真的灵敏程度，到达智能加工的意图。
(2)树立面向实践加工进程的仿真体系，归纳考虑实践加工中的各种搅扰要素，使仿真进程高度实在地反映实践出产进程。
在实践加工进程中，工艺体系遭到各种要素的限制与影响，与切削有关的各物理量也因各种切削条件的改变而发生改变。因而为了可以实在仿真出车削进程中的加工状况，车削仿真体系就要充沛考虑到这些实践改变状况与随机搅扰，使仿真出的各物理量实在靠近实践状况。这些影响要素首要包含因为机床刚性及切削力效果或工件偏疼等发生的切削振荡，工件结构不一致具有硬点等发生的随机搅扰，切削进程中切削用量改变及刀具磨损对切削进程的影响等。
(3)因为具有对NC代码进行验证与优化的进程，仿真体系可以极大地防止实践加工进程中或许呈现的各种异常现象，简化了实践加工进程中检测与确诊设备，进步了加工安全性与经济效益。一起仿真体系还可以逼真地模仿车削加工进程，可作为软机床进行数控机床加工的培训与保护作业。
