基于数控加工仿真的CNC控制软件及漫游模块的研究与开发

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1、西北工业大学硕士学位论文摘要利用计算机图形技术对已编制的数控程序进行加工过程模拟演示，不但可以检验数控程序的正确性和合理性，而且大大降低了以往采用工艺试切方法所带来的高消耗和高成本。因此开发功能完备、实用性强的数控加工过程模拟仿真系统成为当前制造业急需解决的一个问题本文以数控技术实验室的SAJ012000P五坐标加工中心为仿真对象，针对其开发一套数控仿真软件，本人承担了整个仿真系统的CNC控制软件的开发工作，针对CNC系统软件的人机交互界面的建立、Nc代码的编译、编译指令的数据处理、插补、进程间数据链的传输加载、机床仿真运动按照NC指令

2、的适时控制等功能子模块进行了开发研究。并且实现了虚拟加工环境的漫游功能。初步仿真了数控机床的基本功能。本仿真系统以Windows2000为开发平台，以C／c++／vc++语言和OpenGL开放图形库为软件开发工具。关键词：数控仿真代码编译数据链路适时控制虚拟漫游Ill薅北工业大学磺士学{立论文AbstractSimulationtechniqueofNCmachiningisadopted．ItcannotonlyexaminecorrectnessandrationalityofNCprocedure，butalsoreducehig

3、herwasteandcost．ItisindiresolvedneedofopeningupNCmachiningsimulatingsysteminmanufacturingthattherearematurityfunctionandbetterrealtime．Aimingatthesimulatingsystemstudyof5-axisnumericalcontrolmillingofSA3012000P,thepaperintroducesthefunctionmodulesofsimulationsystemofNCma

4、chining．，includinginterfacemodule、dataprocessing、datachainmodule、timelycontrollingandromingmodule，andbythiswayweaccomplishedthebasicfunctionofnumericalcontrolmachining．ThissimulationsystemisusingWindowssystemasdevelopmentplatformte／C十+Ⅳe+十andOpenGLlanguageassoftwaredevel

5、opmenttool。Keyword：SimulationNC‘codetranslatedatachaintimelycontrolroaming西北工业大学硕士学位论文§1．1数控加工仿真概述第一章绪论数控加工仿真是虚拟制造的基层关键技术，也是数控技术、仿真技术与虚拟现实技术等先进技术的交叉应用学科之一。国外在数控加工仿真方面做了许多工作，如美国Maryland大学开发了用于培训数控操作人员的虚拟数控仿真器。韩国Turbo—TEK公司开发出面向培训的虚拟数控车削及铣削加工环境，能够实现数控加工的几何仿真并配有声音信息。日本SONY公

6、司研制的FREDAM系统可以对球头铣刀加工自由曲面进行三维仿真，并进行干涉、碰撞等检查。数控加工仿真过程就是借助计算机，利用系统模型对实际加工系统进行实验研究的过程。其过程可通过图1．1所示的要素间的三个基本活动来描述。图l-1要素间的三个基本活动建模活动是通过对实际系统的观测或检测，在忽略次要因素及不可检测变量的基础上，用物理或数学的方法进行描述，从而获得实际系统的简化近似模型。这里的模型同实际系统的功能与参数之间应具有相似性和对应性。仿真模型是对系统的数学模型(简化模型)进行一定的算法处理，使其成为合适的形式(如将数值积分变为迭代运

7、算模型)之后，能被计算机接受的“可计算模型”。仿真模型对实际系统来讲是一个二次简化的模型。仿真实验是指将系统的仿真模型在计算机上运行的过程。数控加工仿真是通过实验来研究实际系统的一种技术。从试切环境的模型特点来看．目前NC切削过程仿真分几何仿真和力学仿真两个方面。几何仿真不考虑切削参数、切削力及其它物理因素的影响，只仿真刀具和工件几何体的运动，以验证此程序的正确性。它可以减少或消除因程序错误而导致的机床损伤、夹具破坏、刀具折断、零件报废等问题，同时可以减少从产品设计到制造的时间，降低生产成本。切削过程的力学仿真属于物理仿真范畴，它两北工

8、业大学颂士学位论文通过仿真切削过程的动态力学特性来预测刀具破损、刀具振动，从而达到控制切削参数，优化切削过程的目的。数控加工过程模拟仿真主要有两种方法：一种是对刀位文件进行的模拟仿真，另一种是对数控程序代码