3.4 仿真平台。仿真平台包括刀具轨迹仿真、切削力仿真，加工精度仿真、三维动画仿真、加工工时统

计分析，仿真平台是虚拟数控机床的核心技术。操作者可以在虚拟的环境中进行机床运动和切削过程等的仿
真，从中获得相关的加工数据。如进给轴的位移量、换刀状态、主轴转速、加速度、进给量、加工时间等。

通过加工过程的仿真，了解所设计工件的可加工性，验证 NC 代码的正确性以及评价和优化加工过程，并通

过在线修改 NC 代码来将其优化。
 　　3.5 计算平台。计算平台用来完成虚拟数控机床中各种计算，如根据 NC 代码计算加工零件新的几何

形状，根据刀具的材料、运行时间、零件的材料性质和润滑介质的性质计算刀具的补偿量和热补偿量。这些
计算结果是虚拟数控机床在应用于虚拟制造过程中的加工方案评价以及可制造性分析所必须的。
 　　3.6 设计开发平台。虚拟数控机床的设计平台是一个面向对象的数控软件库及其开发环境。通过对数

控软件的标准化、规范化研究和其它 CAD／CAM 软件的数据交换，并对典型的零件进行封装，设计成具有稳

定、通用接口的可重复使用的软件。
 　　3.7 操作运行平台和监控平台。在虚拟环境中完全实现真实机床的操作，让使用者完全感受到真实机

床的运行特性。在这些基础上的监控硬件和软件，用来控制简易机床，增加虚拟数控机床的真实感，并且可

以进行典型零件的实验性试切加工，让使用者有一种身临其境的感觉。尤其是在数控教学和培训过程中，初
学数控编程者需要大量的编程练习，并进行实际调试。用试切法来检验数控加工程序显然不合理，而且也难

于实现。如果利用仿真技术，这些问题可以轻松得到解决，从而避免编程时人为出错或工艺不合理造成工件
报废。
 4.

 

数控仿真系统功能及在教学中的应用

　　虚拟数控机床实际上是虚拟环境中数控机床的模型。与真实机床相比，虚拟数控机床具有以下的功能和

 

特点：

　　虚拟数控机床具有与真实机床完全相同的结构。虚拟数控机床能模仿真实机床的任何功能而不致因为采
用某种近似替代而导致某种结构和信息的失真或丢失，并与真实机床有完全相同的界面风格和对应功能，如

动态旋转、缩放、移动等功能的实时交互操作，从而为学员的学习和培训提供保证。
 　　4.1 机床操作全过程仿真。仿真机床操作的整个过程：毛坯定义，工件装夹，压板安装，基准对刀，

 

安装刀具，机床手动操作。

　　4.2 丰富多样的刀具库。系统采用数据库统一管理的刀具材料、特性参数库，含数百种不同材料、类型

 

和形状的车刀、铣刀，同时还支持用户自定义刀具及相关特性参数。
　　4.3 全面的碰撞检测。手动、自动加工等模式下的实时碰撞检测，包括刀炳刀具与夹具、压板、刀具，

机床行程越界，主轴不转时刀柄刀具与工件等的碰撞。出错时会有报警或提示，从而防止了误操作的发生。
 　　4.4 强大的测量功能。可实现基于刀具切削参数零件粗糙度的测量，能够对仿真软件上加工完成后的

 

工件进行完全自动的、智能化的测量。
　　4.5 具有完善的图形和标准数据接口。用户既能在真实的环境中运行虚拟机床，又能观察它的各种运行

参数，并能将其他 CAD／CAM 软件，如 UG、Pro/E、Mastercam 等产生的三维设计后置处理的 NC 程序，

直接调入加工。
 　　4.6 实用灵活的考试系统。可用于远程网络学习、作业、考试等功能，并实现答卷保存、自动评分、

 

成绩查询和分析等功能，轻松实现无纸化的考核与测评。
　　4.7 虚拟数控机床强大的网络功能，可实现远程教育。不仅在局域网上具有双向互动的教学功能，还具

有基于互联网进行双向互动的远程教学功能，数据传送可以采用卫星、宽带或窄带互联网等方式进行。这使

得远程教学成为名副其实，它代表未来教育的发展方向。
 　　4.

 

结束语

　　鉴于虚拟数控机床具备如此出众的功能，以及数控专业学生人数不断增加的现实，把数控加工仿真系统

软件引入到教学之中，使之用于数控机床编程与操作培训，无疑是个明智之举。这样既可以避免因误操作造
成价格昂贵的数控机床的损坏，又可以使操作人员在对仿真数控机床操作过程中产生现场感和真实感。同时

由于其成本较低，可以大量地配置终端，彻底解决了数控机床数量不足的难题，使每位学员都能有足够多的
实践机会，因此能够让学生更快地熟悉和了解数控加工的工作过程，掌握各种数控机床的操作方法。其更大

的好处还在于，在实现了同样培训效果的情况下，将加工出错率及事故发生率降低到了最低程度。