提高数控加工仿真速度和效果的关键技术
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摘 要：数控加工仿真技术的发明和应用，大大提升了产品加工的精度和效率，缩短了加工周期。但就目前发展现状而言，数控加工仿真的速度和效果还有待进一步提升。基于此，本文结合理论实践，先分析了数控加工仿真系统，接着阐述了提高数控加工仿真速度和效果的关键技术，希望对数控加工仿真的速度及效果有一定帮助。
关键词：数控加工;仿真;速度;效果
商家为更好都满足客户对产品多样化的需求，不断缩短成品研制周期，为降低生产成本，获得更多的经济效益。仿真技术逐步被应用在数控加工中。所谓仿真技术就是通过虚拟化模拟技术，对产品加工过程、加工效果等进行在线模拟，从而及时发现存在的问题，及时解决，保证产品生产效率和合格率，降低生产成本，提升企业的综合竞争力，实现良性发展。
1 目前常用的数控加工仿真系统
1.1 VERICUT系统
VERICUT系统是目前数控加工领域应用最为广泛的仿真系统，此种系统，既能对数控代码查找的步骤进行全面系统的模拟分析，还能大幅度提升数控加工速度。主要以模拟数控加工轨迹为代码，将整个加工过程三维立体的显示在计算機系统上，通过检测数控加工刀具的轨迹精度，来判断加工精度是否符合产品设计标准。VERICUT系统从发明到至今，经过多次调整及修改，系统愈发完善和成熟，可保障仿真系统能够起到预定的效果。
1.2 VERICUT Machine Simulation系统
和VERICUT系统相比，VERICUT Machine Simulation系统目前全球范围内数控加工领域功能最强大的仿真模拟系统，可对机床使用情况、控制过程等进行全面模拟。最大的仿真功能是可有效解释可识别的数控代码文件，并模拟代码加工过程。在具体应用过程中，通常和VERICUT系统联合使用，可更加精确的检测出数控加工中发生的错误，从而提升数控加工效率。
2 限制数控加工仿真速度和效果提升因素分析
目前限制数控加工仿真速度和效果提升的主要因素是三角形网格模型局部重绘问题，在数控加工仿真模拟式，需要多次确定重绘三角片集合，每次重绘都需要擦除原来的显示图形，并在新位置上合理显示，涉及到的关键指标包括：紧密性、保守性、评估效率[1]。其中紧密性指的是要求重绘的三角片集合中无需重绘的三角片元素越少，绘制效果越好，也是衡量部分重绘算法效率的主要指标。保守性指的是重绘中已经被包含到重绘三角片集合内部的三角片元素比率，如果该比率比较少，必然好影响绘制结果的精度，也是衡量绘制精度是否达标的主要指标。评估效率指的是重绘三角片集合所需的时间，多数情况下，时间越短，数控加工仿真速度和效果越高。
3 提高数控加工仿真速度和效果的关键技术
3.1 合理应用区域划分技术
通过区域划分技术可有效解决三角网模型局部重绘问题，主要内容数控加工仿真模型所在的显示窗口，精细化的划分为若干个区域，并建立各个三角片和区域之间的对应关系，每仿真完成一条代码，就可以计算出三角片每个顶点的变化情况，然后在更新三角片和区域之间的对应关系，既能精确获知重绘三角片所在的具体区域，然后再清空这些区域，重绘其所对应的所有三角片[2]。通过多次实验论证和实际加工经验表明，通过区域划分技术，数控加工仿真速度比重绘所有三角片的方法提升10倍以上。
3.2 顶点搜索技术
在进行区域划分中，准确对应三角片和区域之间的关系，是一项比较复杂的工作，如果同时横跨多个区域，则三角片在重绘中，经常会被多次搜索到，对整个算法的紧致性和评估效率有很大影响。而三角片顶点和区域对应关系的判断则要简单很多，如果采用顶点搜索技术，则每个三角片最多只能被检索到三次，从而提升紧致性和评估效率，提高提高数控加工仿真速度和效果。具体步骤如下：
第一步，数控加工仿真之前，要先定义两个链表，其一，加工零件所在屏蔽区域的每个像素点各分配空链表，将每个离散点及其对应像素点放入链表中。其二，初始化一个改变改变点链表，每次仿真完成一个加工代码，将发生改变的离散点全部放入该链表中，三角片绘制完成之后清孔该链表。
第二步，每仿真一条加工代码，需要对离散点的高度重新计算，并将计算结果放入链表2中，并更新链表1。
第三步，将所有改变三集片的最小包围盒，放到屏幕中每个像素点的深度设置成最小值。如果在具体仿真过程中，存在旋转、缩放等高难度操作，必须重新绘制三角片，然后按照新的像素点和离散点之间的关系，重新建立链表1，此种绘制方法，会影响仿真速度[3]。因此，需要严格按照每个离散点的实际几何数据重绘模型中的三角片，以保证仿真的速度和效果。
4 结语
综上所述，本文结合理论实践，分析了提高数控加工仿真速度和效果的关键技术，分析结果表明，三角网模型局部重绘问题中的紧密性、保守性、评估效率是影响仿真速度及效果的主要因素。为有效解决这一问题，可以区域划分技术、顶点搜索技术两个方面同时入手，提升数控加工仿真速度和效果。
参考文献：
[1]杨客，何非，张本涛.面向地铁门变导程螺旋丝杆的数控仿真加工[J].机械设计与制造工程，2019（5）：6-10.
[2]董莉彤，张向辉.基于VERICUT平台的五轴微加工系统数控加工程序仿真[J].信息记录材料，2018（1）：214-216.
[3]朱建军，黄何伟，张夷，等.数控仿真技术实训项目的研究与探索[J].教育教学论坛，2018（1）：108-109.
作者简介：宋小军（1982-），男，汉族，湖南郴州人，数控专职教师，研究方向：数控加工制造技术。
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