数控车削加工仿真系统的开发

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1、2010年第7期·控制与检测·文章编号：1001—2265(2010)07—0053—02数控车削加工仿真系统的开发刘艳香(青岛科技大学机电学院机自系，山东青岛266100)摘要：以实训数控机床为例进行了数控车削仿真系统的开发与研究，在设计了整体结构框架后，给出了主要功能实现的设计思路与方法，并最终实现了切削加工的动态显示。设计中为克服切削仿真中的图像闪烁问题，主要从虚拟环境的建立、刀具切削点数据的处理、切削材料模型建立及动态显示几方面来力图减少数据量，实践中证明在保证仿真真实感程度下，图像显示的平滑性得到较大改善。关键词：数控仿真；OpenGL；车削；动态显示中图分类号

2、：TG519．1文献标识码：ADevelopmentandResearchoftheVirtualSimulationofNCTurningSystemLIUYah—xiang(CollegeofMechatronicEngineering，UniversityofScienceandTechnologyQindao，QingdaoShandong266100，China)Abstract：ThevirtualsimulationofCNCturningsystemwasdevelopedandresearchedonthetrainingCNClathe．Basedon

3、thedesignofthegeneralflameofthesystem，ideasandmethodsofdesigningthemainfunc-tionsweregiven，andfinallythedynamicdisplayofthecuttingwasrealized．Theamountofdatawasgreatlyreducedtosolvetheimageflickerproblemofthesystemmainlyintheestablishmentofavirtualscence，dataprocessingofthecuttingtools，th

4、ematerialremovalanddynamicdisplay，whichhadprovedtheimprovemetonthethesmoothnessofdynamicimagewithrealityinpractice．Keywords：NCsimulation；OpenGL；turning；dynamicdisplay序驱动下带动刀具相对毛坯的切削运动完成零件的加O引言工，故系统的整体结构设计如图1所示。目前在一些数控培训或实训中常常用到数控仿真软件，但机床自带的软件大部分是二维或只是简单刀具路线显示，局限性较大，仿真效果缺少真实感⋯。市面上的一些CAD／CA

5、M软件很好地实现了多系统多零件的加工仿真，但集成化程度高、专业技术性强。为减少投资提高培训效率，针对具体的实际操作环境及培图1系统整体结构训对象层次开发一套有效的三维数控加工仿真软件是该系统主要能完成程序文件管理、参数的设置与非常必要的。选取及车削加工过程仿真功能等。本文是以天津三英公司的TH—DNCIV型数控车2虚拟数控加工环境床为例来进行仿真系统的开发与研究，可视化集成环整个数控虚拟加工环境主要由数控机床、工件、夹境基于了VB语言，三维图形软件接口基于了OpenGL具、刀具等几何模型组成，从开发实践可知，在保证仿图形库。真系统真实感程度下应尽量减少数据量，否则加工速1

6、系统整体结构度较高时就会出现明显的画面闪烁。为此系统结合三维软件、OpenGL的特点及仿真环境中不同部分的特点数控机床的加工原理就是通过对数控操作面板的操作实现NC程序的输入、编辑及存储，进而在NC程采用不同方法进行几何建模。收稿日期：2010—0l一14作者简介：刘艳香(1976一)，女，山东泰安人，青岛科技大学机自系讲师，硕士，主要从事机电一体化研究，(E—mail)sdqustlyx@163tom。·控制与检测·组合机床与自动化加工技术2．1机床模型的建立削点的数据。其求取过程为：输入数控程序、送人NC代码处理系统、求得刀位点轮廓数据、切削点数据的密OpenGL仅提

7、供了十几个生成三维实体模型的辅集化、刀具半径及长度补偿，最终求得刀具切削点数助函数，如果仅通过这些简单的图元来构造复杂的图据。其中NC代码处理系统是本系统之外专门针对数形将是一件很费时费力的事情，为此系统采用主流的控代码的转换、分析及验证等开发的另一系统。cAD／cAM软件进行离散三角网格实体造型，进而输出在这要提出一点的是，其中刀位点轮廓数据的密OpenGL所需模型的数据点。集化，这往往等同了数控刀具的插补，固然可以用插补在仿真系统中，车床可以简化为床身、导轨、刀架、的数据进行仿真加工，但计算量大而复杂。其实数尾架、丝杠、面