引言
現代製造技術正朝著高效率、高速度、高精度、高集成和高智能方向發展，加工智能化和虛擬製造已成為現代製造業中最重要的組成部分和發展方向，並成為提高產品國際競爭力的關鍵技術。目前，全球製造業之間的競爭日趨激烈，企業要贏得競爭，就需要以市場和用戶為中心，快速響應市場的需求，以最短的產品開發時間(time)、最優的產品品質(quality)、最低的成本(cost)、最好的服務(service)，即以TQCS去贏得用戶和市場。虛擬製造技術就是根據企業的競爭需求，在強調柔性和快速的前提下，於20世紀80年代提出的，並隨著計算機，特別是信息技術產業的發展，在90年代得到人們的極大重視，獲得迅速的發展。在不長的時間裡，已成為企業界、學術界的研究熱點之一，是當今國際上科技領域的前沿課題，目前在美、英、日、西歐諸國已經形成了相當規模的新興產業部門，商品化軟體已趨於成熟，應用比較廣泛。
虛擬機床(virtual machine tool)是隨著虛擬製造技術的發展而提出的一個新的研究領域，虛擬數控機床是虛擬製造的執行單元，是虛擬製造的關鍵基礎技術之一。它的最終目的是為虛擬製造建立一個真實的加工環境，在計算機屏幕上實現加工過程的模擬，以增強製造過程的各級決策與控制能力，優化製造過程。
1虛擬數控機床的特點及功能
1.1虛擬數控機床應具備的特點
a)良好的結構：包括三個方面：1)與真實機床相似的結構。具有與真實機床相似的結構使虛擬機床能模模擬實機床的任何功能而不致因為採用某種近似代替而導致某種結構的失真或丟失；2)機床各模塊的顆粒性。虛擬機床各模塊的顆粒性使每個模塊能彼此獨立的被開發和工作，從而增強了虛擬機床的可操作性和可管理性；3)各模塊合適的顆粒度。虛擬機床各模塊顆粒度的合適與否取決於每個模塊的抽象度是否定義合適，以便使虛擬機床既是一個能概括各種類型數控機床的抽象框架，又能方便的掛接具體的模塊來模擬某種特定類型的數控機床；
b)完善的圖形介面：完善的圖形介面使用戶既能像在真實環境中那樣完全操作數控機床，又能完全真實地以圖像的形式觀察機床運行的各種狀態和各種機床運行參數，從而最大限度的提高人機融合度；
c)完全的符號數據介面：完全的符號數據介面能使虛擬機床的各種靜止和運行狀態以符號數據的形式被外界感知，從而提供了與其他製造軟體的無縫鏈接。外界也能通過輸人符號數據對虛擬機床進行控制；
d)強大的網路支持功能：強大的網路支持功能能使虛擬機床為各種真正的製造資源服務，從而在連接意義上提供與外界製造資源的相互操作性；
e)標準數據格式：虛擬機床由於採用標準數據格式存儲、傳輸和處理數據因而能夠在語義意義上提高與外界製造資源的相互操作性。
1.2虛擬數控機床的功能
虛擬數控機床應該能夠模擬不同的加工方法和不同的加工材料，能夠完成數控機床的各項操作，逼真地顯示數控機床的各種動作，並且能夠顯示和評估加工結果。因此系統要求具有如下功能：
a)模擬加工過程：顯示和模擬CNC控制功能、動畫加工過程，檢查刀具軌跡和干涉、過切、碰撞等並給予警告；
b)評估工件品質：顯示工件3D實體表面的拓撲關係、尺寸、公差和表面品質；
c)估算加工成本：通過模擬加工過程，能進行加工成本的估算；
d)加工過程的監控：監控加工過程的各個方面。
