摘　要　阐述了虚拟数控机床在虚拟制造过程中的意义.通过对虚拟数控机床应具有的功能特点分析，给出了它的体系结构，并给出了原型系统的工作原理图.
关键词　虚拟制造;虚拟数控机床;数控加工过程仿真

　 当前市场以 TQCS （Time， Quality， Cost， Service） 为目标的竞争日趋激烈.虚拟制造 （Virtual Manufacturing） 作为一种全新的制造策略正被广泛地研究和应用.虚拟制造系统 （Virtual Manufacturing System） 是实际制造系统在不消耗能源和资源的信息世界里的完全映射［1］.通过建立一个完全的制造系统计算机模型，决策者可以在不消耗能源和资源的情况下获得制造过程中任何阶段的任何制造信息从而为早期决策提供确实依据，因而能更快更经济地制造市场所需要的产品.
　　在虚拟制造环境中，数控加工过程仿真为产品设计可制造性分析提供关键数据.在实际数控加工过程中，为了校验数控代码的正确性，需要进行反复试切直至确认数控代码能够完成预定的加工任务.同时数控加工参数也需要反复调试.这些操作不仅效率低下，占用了机器资源，而且有可能引起刀具碰撞而造成经济损失.通过对数控机床建模进而仿真数控加工过程，能节省资源并避免风险.对机床建模和加工过程仿真的好处还体现在通过真实地模拟机床及加工过程的行为来快速地对机床操作人员进行培训，也可帮助机床制造商向潜在的远程客户逼真演示其产品.另外数控加工过程仿真可以产生加工过程关键数据如总体加工时间、刀具轨迹长度、刀具空程运行时间等等.它们被用来进行虚拟制造中加工方案评估、产品可加工性分析和产品可制造性分析.国内外对数控机床模型展开了广泛而深入的工作，如美国西北大学等7所高校提出了虚拟数控机床的概念.虚拟数控机床，即虚拟制造环境中数控机床模型.美国Lamb公司、Deneb公司等也一直在进行虚拟机床的研究.本文将分析虚拟数控机床应有的特点和体系结构.

1、虚拟数控机床的特点
　　数控加工过程仿真主要包括两个部分：数控机床建模和切削过程仿真.数控机床模型主要由机床的硬件 （或物理） 部分和软件部分组成.硬件部分由机床部件，加工零件，刀具，夹具等构成.软件部分则由CNC控制器构成.切削是一个机床接受数控代码并驱动机床运动加工零件的过程.在这里，对数控机床建模，即建立虚拟数控机床 （Virtual NC Machine Tool），是虚拟数控加工过程仿真的关键.
　　下面将分析虚拟数控机床所应具备的特点.
1.1　良好的结构
　　良好的结构性包括三个方面.
　　a. 与真实机床相似的结构.具有与真实机床相似的结构使虚拟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.一个与真实机床相似的结构能使其设计者以直观的方式设计和修改系统.
　　b. 虚拟机床各模块的颗粒性.虚拟机床各模块的颗粒性使每个模块能彼此独立地被开发和工作，从而增强了虚拟机床的可操作性和可管理性.
　　c. 各模块合适的颗粒度.虚拟机床各模块颗粒度的合适与否取决于每个模块的抽象度是否定义合适，以便使虚拟机床既是一个能概括各种类型的数控机床的抽象框架，又能方便地挂接具体的模块来仿真某种特定类型的数控机床.
1.2　完善的图形接口
　　完善的图形接口使用户既能象在真实环境中那样完全操作虚拟数控机床，又能完全真实地以图像的形式观察机床运行的各种状态和各种机床运行参数，从而最大限度地提高人机融合程度.
1.3　完全的符号数据接口
　　完全的符号数据接口能使虚拟机床的各种静止和运行状态以符号数据的形式被外界感知，从而提供了与其他制造软件的无缝连接.外界也能通过输入符号数据对虚拟机床进行控制.
1.4　强大的网络支持功能
　　强大的网络支持功能使虚拟机床为各种真正的制造资源服务，从而在连接意义上提高其与外界制造资源的相互操作性.