Fabricarea virtuală este un concept nou și în curs de dezvoltare pentru a integra diferite domenii ale producției prin utilizarea tehnologiei computerizate pentru crearea și execuția de modele virtuale. Fabricarea virtuală este definită ca un sistem bazat pe computer, care constă din modele în evoluție de sisteme și procese de producție și este exercitată pentru a îmbunătăți unul sau mai multe atribute ale sistemului real. Producția în ansamblu este un sistem foarte complex format din diferite subsisteme și procese care interacționează, interdependente și interdependente. Prelucrarea virtuală, un mic bloc de construcție în sistemul cuprinzător de producție virtual inventat în anii 1960, a fost pionier în fabricarea virtuală cu vizualizarea procesului de îndepărtare a materialelor cu mult înainte de încoronarea sa în anii 1990.
Virtual manufacturing is a new and emerging concept to integrate different areas of manufacturing by using computer technology for creation and execution of virtual models. Virtual manufacturing is defined as a computer-based system, which consists of evolving models of manufacturing systems and processes, and is exercised to enhance one or more attributes of the real system. Manufacturing as a whole is a very complex system consisting of various interacting, interrelated, and interdependent subsystems and processes. Virtual machining, a small building block in the comprehensive virtual manufacturing system invented in the 1960s, pioneered virtual manufacturing with material removal process visualization long before its coronation in the 1990s.

Prelucrarea mecanică a fost o operațiune manuală cu productivitate scăzută până la inventarea controlului numeric (NC) în anii 1950, când roțile și pârghiile de mână au fost înlocuite cu controlul benzilor perforate, similar telegrafelor de la acea vreme. Aceste servomecanisme timpurii au fost amplificate rapid cu calculatoare încă din anii 1960, mașinile-unelte cu control numeric computerizat (CNC) au revoluționat procesul de prelucrare și au schimbat radical industria de producție. Formele 3D complexe sunt relativ la fel de ușor de tăiat ca suprafața plană, iar lucrările de lustruire manuală au fost reduse dramatic.
Machining had been a low productivity manual operation until the invention of numerical control (NC) in the 1950s, when the hand wheels and levers were replaced by punch tapes control, similar to telegraphs at that time. These early servomechanisms were rapidly augmented with computers since the 1960s, the computer numerical control (CNC) machine tools have revolutionized the machining process and radically changed the manufacturing industry. Complex 3D shapes are relatively as easy to cut as the plane face, and manual polishing works have been dramatically reduced.

În 1958, MIT și-a publicat raportul despre economia NC. Ei au ajuns la concluzia că sculele erau competitive cu operatorii umani, dar pur și simplu au mutat timpul de la prelucrare până la crearea benzilor. Programarea NC a devenit un gât de sticlă în prelucrare. Limbajul instrumentelor programate automat (APT) a fost dezvoltat pentru a genera instrucțiuni pentru controlul NC la sfârșitul anilor 1950 și începutul anilor 1960. A fost folosit pe scară largă în anii 1970 și este încă un standard în zilele noastre. Deoarece APT a fost creat înainte ca interfețele grafice cu utilizatorul (GUI) și grafica computerizată (CG) să fie disponibile, se bazează pe text pentru a specifica geometria și procesul. Din nou, aceasta este o scriere manuală de scripturi cu înaltă calificare, care a încetinit prelucrarea NC, în special pentru piese de amestec mic de volum mare, unde erau necesare o mulțime de programe NC noi. Fabricarea asistată de computer (CAM) a fost dezvoltată pentru a accelera și automatiza acest proces, în care forma putea fi definită prin software-ul de proiectare asistată de computer (CAD). Sistemul CAM/CAD a proliferat mașinile-unelte CNC încă din anii 1980.
In 1958 MIT published its report on the economics of NC. They concluded that the tools were competitive with human operators, but simply moved the time from the machining to the creation of the tapes. NC programming became a bottle neck in machining. Automatically programmed tool (APT) language was developed to generate instructions for NC control during the late 1950s and early 1960s. It was widely used into the 1970s and is still a standard nowadays. Since APT was created before graphical user interfaces (GUI) and computer graphics (CG) were available, it relies on text to specify the geometry and process. Again, this is a highly skilled manual script writing that slowed NC machining, especially for high volume low mix parts, where a lot of new NC programs were needed. Computer aided manufacturing (CAM) was developed to quicken and automate this process, where the shape could be defined by computer aided design (CAD) software. The CAM/CAD system have proliferated CNC machine tools since the 1980s.

Un program NC are mii de linii de instrucțiuni de mișcare a sculei care pot conține erori. Urmând aceste instrucțiuni, o mașină-uneltă CNC se va mișca orbește, fără nicio verificare a calibrării, supratăierii sau forței de tăiere. Este imposibil să se verifice manual codul, astfel încât prelucrarea virtuală poate încerca practic rularea codului NC într-un computer, pentru a verifica codul NC și pentru a înlocui tăierea de probă care este consumatoare de timp și periculoasă.
An NC program has thousands of lines of tool movement instructions that may contain errors. Following these instructions, a CNC machine tool will move blindly, without any check on gauging, overcut or cutting force. It is impossible to verify code manually, thus virtual machining can virtually trial run NC code in a computer, to verify NC code and replace trial cut that is time consuming and dangerous.

Prelucrarea virtuală, vizualizarea îndepărtării materialelor din diferite procese de prelucrare, este un proces de modelare geometrică care simulează în mod realist configurarea și derularea unei operații de prelucrare efectivă. În primul rând, utilizatorul specifică stocul din care va fi tăiată piesa, fie prin introducerea dimensiunilor în software, fie importând un model CAD. Apoi, după analizarea codului NC cu tăietorul selectat, diagrama de fundal al traseului NC poate afișa urmele tooltip față de modelul de proiectare, evidențiind eroarea gramaticală și mișcarea errată. Simularea NC simulează automat mișcarea sculei îndepărtând materialul din stoc. Virtual machining, visualization of material removal of various machining processes, is a geometrical modelling process that realistically simulates the setting up and running of an actual machining operation. First, the user specifies the stock from which the part will be cut, either by entering dimensions into the software or importing a CAD model. Then, after parsing NC code with the selected cutter, NC toolpath backplot can display tooltip trace against design model, highlighting grammar error and errant movement. NC simulation automatically simulates the motion of the tool removing material from the stock. Programatorul poate urmări procesul de îndepărtare a materialului și poate vedea detalii despre modul în care fiecare tăietură schimbă forma piesei, care este un model geometric deformabil în proces. Acest lucru elimină nevoia de a încerca să vă imaginați modul în care reducerile din operațiunea curentă vor afecta operațiunile ulterioare, ceea ce va ajuta la planificarea următoarei operațiuni. Analiza NC va compara acest model în proces cu designul țintă și va afișa stocul rămas cu o hartă colorată și un raport. Deoarece eroarea de programare NC l-a bântuit pe mașinist de la început, aceasta a fost numită și verificare NC, un nume scurt pentru verificarea codului de control numeric al mașinii-unelte.The programmer can watch the material removal process and see details of how each cut changes the shape of the part, which is a deformable in-process geometrical model. This eliminates having to try to imagine how cuts from the current operation will affect subsequent operations, which will help to plan for the next operation. NC analysis will compare this in-process model against the target design and display the remaining stock with a coloured map and report. Since the NC programming error was haunting machinist from the beginning, this was also called NC verification, a short name for machine tool numerical control code verification.

Deoarece prelucrarea este un proces de îndepărtare a materialului care va deforma geometria piesei de prelucrat prin tăiere, modelul geometric CAD convențional nu poate fi utilizat pentru a descrie starea în proces a piesei de prelucrat care își schimbă continuu forma. Evoluția modelului piesei deformabile de la secțiuni 2D la reprezentări 3D a revoluționat nu numai industria de prelucrare, ci și pionier în era producției digitale cu producția virtuală. În acest capitol sunt discutate diverse modele geometrice în proces și aplicațiile acestora. Mașina-uneltă virtuală, care include animația de îndepărtare a materialului și mișcarea cinetică a mașinii, poate fi controlată cu un panou de control CNC virtual și echipată cu dispozitive virtuale și instrumente de inspecție, cum ar fi indicator cu cadran și mișcare, pentru antrenamentul captivant al unui tânăr mașinist.
Since machining is a material removal process that will deform the workpiece geometry with cutting, the conventional CAD geometrical model cannot be used to describe the in-process status of workpiece which changes shape continually. The evolution of deformable workpiece model from the 2D sections to 3D representations revolutionized not only the machining industry, but also pioneered digital manufacturing age with virtual manufacturing. Various in-process geometrical models and their applications are discussed in this chapter. Virtual machine tool, which includes material removal animation and machine kinetic movement, can be controlled with a virtual CNC control panel and equipped with virtual jigs and inspection tools, such as dial indicator and wiggler, for immersive training of a young machinist.

Recent, s-a extins de la modelarea geometrică la modelarea proceselor, inclusiv simularea dinamică a mașinii și a tăierii FEM, având ca fundament modelul geometric în proces. În modelarea geometrică, angajările freză-piesa de prelucrat sunt extrase pentru a sprijini predicția forței în modelarea procesului. În modelarea proceselor, fizica procesului de prelucrare, cum ar fi forțele de așchiere, cuplul și puterea, sunt prezise prin integrarea legilor procesului de tăiere a metalelor. Pe baza acestor predicții, parametrii procesului pot fi optimizați pentru productivitate. Metodologiile de modelare geometrică pentru extracția de angajare freză-piesa de prelucrat necesită un număr mare de calcule, cu toate acestea, robustețea și stabilitatea computațională a acestor abordări reprezintă o provocare semnificativă, care va fi tratată în alte două capitole ale acestui manual.

Recently it has expanded from geometrical modelling into process modelling, including the machine dynamic and FEM cutting simulation, with in-process geometrical model as its foundation. In geometric modelling, cutter-workpiece engagements are extracted to support force prediction in process modelling. In process modelling, the physics of the machining process, such as cutting forces, torque and power, are predicted by integrating the laws of the metal cutting process. Based on these predictions, process parameters can be optimized for productivity. Methodologies in geometric modelling for cutter-workpiece engagement extractions require a large number of calculations, however, the robustness and computational stability of these approaches is a significant challenge, which will be covered in another two chapters of this handbook.