虛擬機床技術(shù)
隨著計算機仿真技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用的深入，仿真技術(shù)已廣泛應(yīng)用于制造業(yè)的評估工藝計劃和設(shè)備，以及新產(chǎn)品設(shè)計。但是大部分仿真系統(tǒng)都是彼此獨立的，都是針對產(chǎn)品生命周期中的各個階段的功能需要而建立的特定仿真模型，是為某個階段或其中的某個過程服務(wù)，因而產(chǎn)品和制造工程的建模能力不夠全面，仿真功能并不完善。例如加工過程的仿真，主要集中在幾何仿真上，它不考慮切削參數(shù)、切削力及其它因素的影響，只仿真刀具——工件幾何體，以驗證NC程序的正確性。隨著制造業(yè)的發(fā)展，在幾何仿真中僅僅建立刀具和工件的幾何模型，已不能滿足虛擬制造的要求，必須建立加工環(huán)境模型，包括夾具、工作臺和虛擬機床。目前之所以沒有很好的基于加工環(huán)境的仿真系統(tǒng)，并不是因為分析切削加工存在問題，而是因為受與切削有關(guān)的各個部件的物理特性的影響。因此，基于有限元的計算方法，雖然在其它方面取得了許多成功，但是對于切削過程卻沒有達(dá)到預(yù)期的效果。
所以，在虛擬制造技術(shù)的研究中，建立虛擬機床的設(shè)計模型，研究基于系統(tǒng)的機床仿真，具有很重要的意義。
虛擬制造技術(shù)
虛擬制造(Virtual Manufacturing，VM)被定義為：它是一個集成的、綜合的可運行制造環(huán)境，用來提高各個層次的決策和控制。它的內(nèi)涵是：
● VM通過建模和仿真，提高加工過程的質(zhì)量。
● VM最重要的作用是為實施IPPD(Integrated Product Process Development)提供一個工具，特別是用于預(yù)測產(chǎn)品成本和控制功能。
● VM根據(jù)計算機模擬的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境，使設(shè)計者在真正的加工之前就模擬地制造產(chǎn)品。這里的“產(chǎn)品開發(fā)”包括了與產(chǎn)品相關(guān)的所有活動，不僅包括技術(shù)上的和商業(yè)上的，而且還包含了產(chǎn)品的設(shè)計和生產(chǎn)。但是，VM并不仿真所有的這些方面。
● VM是基于模型的制造，使用的工具反過來影響這些模型。最初始的工具是仿真，利用仿真可以降低制造成本，而且可以檢查真實空間和虛擬空間的許多參數(shù)。
因此，虛擬制造技術(shù)是由多學(xué)科知識形成的綜合技術(shù)，其本質(zhì)是以計算機支持的仿真技術(shù)為前提，對設(shè)計、制造等生產(chǎn)過程進行統(tǒng)一建模，在產(chǎn)品的設(shè)計階段，實時地、并行地模擬出產(chǎn)品未來制造全過程及其對產(chǎn)品設(shè)計的影響，預(yù)測產(chǎn)品性能、產(chǎn)品制造技術(shù)、產(chǎn)品的可制造性，從而更有效、更經(jīng)濟、柔性靈活地組織生產(chǎn)。
虛擬機床
虛擬機床(Virtual Machine Tool，VMT)是隨著虛擬制造技術(shù)的發(fā)展而提出的一個新的研究領(lǐng)域，它的最終目標(biāo)是為虛擬制造建立一個真實的加工環(huán)境，用于仿真和評估各加工過程對產(chǎn)品質(zhì)量的影響。在虛擬機床中，需要建立機床模型和加工過程模型。機床模型包括機床的幾何參數(shù)、運動關(guān)系、伺服系統(tǒng)、剛度和熱影響等。加工過程模型包括切削力、刀具的磨損、加工表面形狀以及公差等。利用虛擬機床，用戶輸入NC程序、工藝模型和刀具模型，要求得到關(guān)于工件特性、刀具狀況和加工效率等信息，用于虛擬制造中產(chǎn)品的可制造性評價。
● VMT的技術(shù)特點：采用機床系統(tǒng)仿真平臺；由若干基礎(chǔ)軟件模塊組成；VMT產(chǎn)品是數(shù)字模型；可對VMT數(shù)字模型進行顯示、分析、傳遞和迭代更新；提供并行作業(yè)可能；可多人在同一模型上工作；是機床敏捷制造的主要支撐技術(shù)。
● VMT的方法的特點：數(shù)字化建模、分析、多媒體人機交互；建模基礎(chǔ)是刀具、工件相對位移矢量。
● VMT建模基礎(chǔ)：相對位移模型；運動學(xué)建模；機床運動學(xué)誤差建模；機床熱變位建模；工藝模型。
●VMT應(yīng)用的主要目的：強化創(chuàng)新水平；用經(jīng)濟快捷方式提高產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量；縮短產(chǎn)品開發(fā)周期,降低開發(fā)成本。
虛擬機床是一項嶄新的技術(shù)，其還有很多技術(shù)不完善，隨著時間的推移，它在制造自動化中將發(fā)揮越來越大的作用。
所以，在虛擬制造技術(shù)的研究中，建立虛擬機床的設(shè)計模型，研究基于系統(tǒng)的機床仿真，具有很重要的意義。
虛擬制造技術(shù)
虛擬制造(Virtual Manufacturing，VM)被定義為：它是一個集成的、綜合的可運行制造環(huán)境，用來提高各個層次的決策和控制。它的內(nèi)涵是：
● VM通過建模和仿真，提高加工過程的質(zhì)量。
● VM最重要的作用是為實施IPPD(Integrated Product Process Development)提供一個工具，特別是用于預(yù)測產(chǎn)品成本和控制功能。
● VM根據(jù)計算機模擬的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境，使設(shè)計者在真正的加工之前就模擬地制造產(chǎn)品。這里的“產(chǎn)品開發(fā)”包括了與產(chǎn)品相關(guān)的所有活動，不僅包括技術(shù)上的和商業(yè)上的，而且還包含了產(chǎn)品的設(shè)計和生產(chǎn)。但是，VM并不仿真所有的這些方面。
● VM是基于模型的制造，使用的工具反過來影響這些模型。最初始的工具是仿真，利用仿真可以降低制造成本，而且可以檢查真實空間和虛擬空間的許多參數(shù)。
因此，虛擬制造技術(shù)是由多學(xué)科知識形成的綜合技術(shù)，其本質(zhì)是以計算機支持的仿真技術(shù)為前提，對設(shè)計、制造等生產(chǎn)過程進行統(tǒng)一建模，在產(chǎn)品的設(shè)計階段，實時地、并行地模擬出產(chǎn)品未來制造全過程及其對產(chǎn)品設(shè)計的影響，預(yù)測產(chǎn)品性能、產(chǎn)品制造技術(shù)、產(chǎn)品的可制造性，從而更有效、更經(jīng)濟、柔性靈活地組織生產(chǎn)。
虛擬機床
虛擬機床(Virtual Machine Tool，VMT)是隨著虛擬制造技術(shù)的發(fā)展而提出的一個新的研究領(lǐng)域，它的最終目標(biāo)是為虛擬制造建立一個真實的加工環(huán)境，用于仿真和評估各加工過程對產(chǎn)品質(zhì)量的影響。在虛擬機床中，需要建立機床模型和加工過程模型。機床模型包括機床的幾何參數(shù)、運動關(guān)系、伺服系統(tǒng)、剛度和熱影響等。加工過程模型包括切削力、刀具的磨損、加工表面形狀以及公差等。利用虛擬機床，用戶輸入NC程序、工藝模型和刀具模型，要求得到關(guān)于工件特性、刀具狀況和加工效率等信息，用于虛擬制造中產(chǎn)品的可制造性評價。
● VMT的技術(shù)特點：采用機床系統(tǒng)仿真平臺；由若干基礎(chǔ)軟件模塊組成；VMT產(chǎn)品是數(shù)字模型；可對VMT數(shù)字模型進行顯示、分析、傳遞和迭代更新；提供并行作業(yè)可能；可多人在同一模型上工作；是機床敏捷制造的主要支撐技術(shù)。
● VMT的方法的特點：數(shù)字化建模、分析、多媒體人機交互；建模基礎(chǔ)是刀具、工件相對位移矢量。
● VMT建模基礎(chǔ)：相對位移模型；運動學(xué)建模；機床運動學(xué)誤差建模；機床熱變位建模；工藝模型。
●VMT應(yīng)用的主要目的：強化創(chuàng)新水平；用經(jīng)濟快捷方式提高產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量；縮短產(chǎn)品開發(fā)周期,降低開發(fā)成本。
虛擬機床是一項嶄新的技術(shù)，其還有很多技術(shù)不完善，隨著時間的推移，它在制造自動化中將發(fā)揮越來越大的作用。
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