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1、第18卷第2期平原大学学报Vol.18No.22001年5月JournalofPingyuanUniversityMay.2001数控车床仿真加工系统的开发梁炜(平原大学机电系河南新乡453003)摘要:在缺乏实验设备条件下利用软件仿真数控机床的加工过程,有助于学生理解和掌握数控指令的功能和使用方法,对于提高教学质量具有重要的现实意义。笔者开发了数控车床仿真加工软件并应用于数控机床的教学实践中,获得了良好的效果。本文介绍了该仿真软件的工作原理、系统构成及实现其功能的方法。关键词:数控,车床,加工,仿真中图分类号:T
2、P391.9文献标识码:A文章编号:10083944(2001)02001804数控机床是一种使用数字化代码表示零件加工信息,由计2仿真系统的工作原理算机进行处理并控制机床完成零件加工过程的自动化机床。它仿真系统的工作原理如图1所示。由于在机械加工工艺规适用于加工形状复杂的零件和频繁改型的零件,同时还具有加程的制定中,毛坯的形状与尺寸是基于零件图产生的,所以工作工精度高、生产效率高等特点。笔者在数控机床课程的教学的第一步应是设计毛坯。在编制加工工艺时需考虑所使用的刀实践中,感到仅靠传统的理论
3、教学手段,学生对数控程序指令功具类型,故第二步是根据加工工艺的需要选择刀具类型。第三能的理解和使用方法的掌握有较大难度,这主要是由于数控程步是在前面两步的基础上,根据加工工艺编写数控程序。到此序的指令枯燥繁琐、功能不直观。为了使学生能够达到独立编仿真系统获得了完成加工过程的仿真需要的全部信息,即零件写简单数控加工程序的教学目的,需增加实践教学环节。但是毛坯的图形、加工所用刀具的图形以及描述刀具相对于工件运购置数控机床或专用试验设备需要大量的资金,而且设备使用动轨迹及机床状态的数控程序。仿真时先由系统读取并分析数率低、占用场地大、使
4、用和维护费用高。依据我校的实际情况,控程序,通过计算得到刀具的运动信息和车床状态信息,进而控这两种方案均不可行。为在现有条件下,完成教学任务,笔者开制刀具图形在屏幕上的运动并完成对所显示的毛坯图形的修发了数控机床仿真加工软件,在普通微机上以动画方式对学生改,从而实现数控程序描述的加工过程直观演示的目的。编写的数控程序进行加工过程的仿真。1仿真的对象由于数控铣床的数控程序代码复杂、不易人工编制和识读,在生产实际中通常采用自动编程,所以选择工厂大量装备并适于手工编程的数控车床作为仿真对象。考虑到教学使用的方便,采用教材中介绍的由上海交通
5、大学与兰溪机床厂共同研制的CKL-6132型全功能经济型数控车床,并对部分技术参数和数控指令进行了简化。图2仿真系统的构成3仿真系统的构成图2所示为数控车床仿真加工系统的系统功能模块结构。整个系统从功能上可划分为设计毛坯、选择刀具、数控程序录入、数控程序分析及仿真加工、系统帮助五个主要模块。分别介绍如下:3.1设计毛坯模块该模块的功能是由使用者构建毛坯的形状、指定毛坯各部分尺寸,最终获得能够以图像的方式显示的设计结果。3.1.1模块的工作原理图1仿真系统的工作原理由于数控车床加工的零件通常是由多段有共同回转轴线的收稿日期:200
6、0-12-03作者简介:梁伟(1973),男,汉族,山西省祁县人,助教,主要从事计算机辅助设计和数控加工的研究。第18卷第2期梁炜:数控车床仿真加工系统的开发19回转体构成的,如图3所示。因此仿真系统采用的利用基本轴段组合成毛坯的积木式设计方法能够让使用者快速、准确的构建毛坯,其工作原理如图4所示。使用者首先在系统提供的基本轴段中选取所需的轴段类型,然后在对话框中输入该轴段的各部分尺寸,即可完成一个轴段的建立过程,系统自动更新显示的毛坯图形,使用者可以直观的了解当前的毛坯形状。重复上面的操作,最终能够设计出各种形状的毛坯
7、。3.1.3基本轴段类型仿真系统提供了9种基本轴段类型,其编号、名称、所需尺寸以及形状如表1所示。表1基本轴段类型图3仿真系统螺纹加工毛坯设计界面和结果3.2选择刀具模块该模块的功能是由使用者选择加工零件所需车刀,并指定其所安装的刀位。选择的结果用于在仿真加工时显示刀具图图4毛坯设计模块工作原理形。3.2.1模块的工作原理3.1.2设计结果的保存数控车床上使用的普通车刀种类繁多,各种专用车刀更是毛坯设计完成后,需要对设计的结果进行保存。如果采取难以计数。为便于使用,仿真系统从众多类型的车刀中选取常直接保存图像的方法会引起占用磁盘空
8、间大、数据存取时间长、用的8把典型车刀供使用者选择,其类型编号、名称、适用范围毛坯形状不能更改,毛坯图形显示速度慢等问题,将严重影响仿如表2所示。由于CKL-6132数控车床拥有4个刀位,每个刀真系统的正常工作。所以系统
