数控仿真系统的开发与研究
面向虚拟制造的数控加工仿真技术研究
面向虚拟制造的数控加工仿真技术研究一、本文概述随着信息技术的飞速发展和制造业的数字化转型，虚拟制造技术作为一种前沿的制造模式，正在逐渐改变传统的生产方式。
数控加工仿真技术作为虚拟制造技术的核心组成部分，其在产品设计、工艺规划、生产流程优化等方面具有广泛的应用前景。
本文旨在探讨面向虚拟制造的数控加工仿真技术的研究现状与发展趋势，分析其在提高制造效率、降低生产成本、保证产品质量等方面的重要作用，并展望未来的研究方向和应用前景。
本文将首先介绍虚拟制造技术和数控加工仿真技术的基本概念、原理和特点，阐述其在制造业中的应用价值和意义。
然后，重点分析当前数控加工仿真技术的研究热点和难点问题，包括仿真模型的建立、仿真精度的提高、仿真效率的优化等方面。
接着，探讨数控加工仿真技术在产品设计、工艺规划、生产流程优化等具体应用场景中的实践应用，分析其在实际生产中的效果和影响。
展望数控加工仿真技术的未来发展趋势，提出相应的研究建议和发展方向，以期为推动虚拟制造技术的发展提供有益的参考和借鉴。
二、数控加工仿真技术基础数控加工仿真技术是以计算机图形学、虚拟现实技术、数控编程技术和机械加工技术为基础，通过软件模拟数控机床的实际加工过程，对数控编程进行验证和优化的一种技术手段。
数控加工仿真技术能够模拟机床的运动、切削过程、材料去除以及工件的最终形状等，为数控编程人员提供一个直观、高效的验证环境。
计算机图形学：计算机图形学是数控加工仿真的重要基础，它负责将机床、工件、刀具等三维模型进行渲染和显示，以及模拟切削过程中材料的去除和工件的形状变化。
通过高精度的图形渲染，可以为用户提供逼真的虚拟加工场景。
虚拟现实技术：虚拟现实技术使得用户能够沉浸于数控加工的仿真环境中，通过头戴式显示器、手柄等交互设备，用户可以模拟真实的机床操作，包括工件的装夹、刀具的选择和更换、加工参数的调整等。
虚拟现实技术增强了用户与仿真环境的交互性，提高了仿真的沉浸感和真实性。
数控车床仿真教学系统的研究与开发
图 ２ 译 码流 程
三 、数 控仿 真 显 示
数控加工实 际是刀具相对于 毛坯 的运行过程 ，刀具运动 的 精确性影 响着生产的结果 。数控 仿真 的意义就 在于把刀具相 对 于零件 毛坯 的运 动轨迹 通过计 算机 的图形处 理功 能显示 出来 ，
肪 真显示Ｉ
Ｉ．．．．．．．．． ．．．．．．．．．． ． ． ． ． ＿＿Ｊ
程序 由若干 Ｎ Ｃ代码构成的程序段组成。因此 ，在仿真 系统 中 ， 对Ｎ Ｃ代 码的编译 是实现数控仿 真的关键 。Ｎ Ｃ代 码的编译 根据 数控机床执 行数控 加工程 序的一般 原则 ，自上 而下进行 编译 。
Ｎ Ｃ代码的编译主要包括 以下 内容 ： （ ） Ｎ 一 对 Ｃ程序的语法进行检 查。对 Ｎ Ｃ程序的语 法进 行检 查 ，主要是对准备功能 Ｇ代码 、辅助功能 Ｍ代码 以及其他功能
的终点 ，同时也是下一次刀具轨迹 的起 点 ，因此 ，数 据具有连 续性 、有序性 ，在数据 的处理上采用 动态 的数据链表 。 （ ） 三 译码。 译码 主要是把各个程序段 中的信息提取 出来 ， 并
数进行环境的建模 。Ｏ ｅＧ ｐ ｎ Ｌ的工作流程如 图 １ 所示 。利用对话
框来实 现对 毛坯 形状 、尺寸 、材 料 的设 置 以及对 刀具 的选 择 。 数控车 床模 型则 根据动 、静部件拆分后 完成 ，拆分后数控 车床 就有数控车 床床 身 、主轴 、刀架 、尾架 。各 运动部件 的坐标均 符合 右手笛卡尔坐标系 。
但 是 ，通 过一 些 转换 程 序 ，可 以很 方 便 地将 Ａｔ Ａ ｕｏ Ｄ、 Ｃ ３ Ｓ３ Ｓ Ａ Ｄ ／Ｄ Ｍ Ｘ等 ３ Ｄ图形 设计软件制作 的 Ｄ Ｆ和 ３ Ｓ模 型文件 Ｘ Ｄ 转 换成 Ｏ ｅＧ ｐｎ Ｌ的顶点 数组 ，以它 为基础开发 的应用程序 可以
网络化虚拟数控机床仿真实验系统的研究与开发
Ｅ Ｉ 实现 了 Ｊｖ ｐ ｌｔ Ｖ ＭＬ场景 之 间的 交 互 ，对 数 控加 工程 序 的翻 译技 术 、 Ａ， ａａＡ ｐｅ 与 Ｒ 刀补 算 法 以及 工件 消 隐算法 等加 工过程 仿真 的 关键技 术进 行研 究与探 讨 。给 出 了系统 的运 行 实例 。
关 键 词 ： 拟 机 床 ； 拟 加 工 ； 络 虚 虚 网 中 图 分 类 号 ：Ｈ１ ５ Ｔ １ ５ Ｔ ６ ；Ｐ ６ 文 献标 识码 ： Ａ
培训 费用 。 ．
备工 作环 境 的一 门技 术 ， 虚 拟 现 实 技 术 与 数 控 技 术 是
相结 合 的产 物 ， 虚拟 制造 环境 中 ， 数 控设 备 的工 作 在 对 过程 和环 境进 行全 面 的仿 真 ¨ 。
１ 系统 总 体 结 构 模 型
虚拟 数控 机床 仿真 教学试 验 系 统采 用 基 于浏 览 器 的浏 览器／ 务 器 （ ｒｗ ｅ／ ｅｖｒ 服 Ｂｏ ｓｒ Ｓｒｅ ）的结 构 模 式 ， 过 通
ｗｗ ｗ 主 页 进 行 管 理 。 用 户 通 过 访 问 主 页 ， 动 内 嵌 启
数 控 机床 作 为 制 造 行 业 关键 基 础 性 设 备 ， 重 要 其
性不 言 而喻 。数 控 机 床 设 备 非 常 昂 贵 ， 成 此 领 域 的 造 教学 、 研 和培训 成本 和难 度 的增 加 。虚 拟 现实 技 术 、 科 仿 真技术 和 网络 的迅 速 发 展 ， 在 网络 环 境 下 开 发 远 为 程 虚拟数 控仿 真教 学试 验 系 统成 为可 能 。虚 拟数 控 机
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ａ ｖ ｌ ｐ ｅ ｆａ Ｗ ｅ ｂ ｅ ｉｔ ａ ｓ ａ ｃ ｎｄ Ｄｅ ｅ ｏ ｍ ｎｔｏ ｂ－ ａｓ ｄ Ｖ ｒ ｕ ｌＣＮ Ｃ ｐｅ ｉ ｅ ｔ Ｓ ｓ ｅ Ｅｘ ｒｍ ｎ ｙ ｔ ｍ Ｌ Ｎ ａ — ｉ ｇ，Ｈ ＯＵ ａ ｇ Ｉ Ｘｉ ｏ ｙ ｎ Ｌｉｎ
基于VB的数控车削加工仿真系统的研究与开发
便， 完全 能够满足 教 学和培 训要 求 ， 有广 阔的 开发 应 用前案 。 具 关键词 ： 数控 ； 真 系统 ； 仿 插补 ； 校验
中 图 分 类 号 ：Ｐ ７ Ｔ２３ 文 献 标 识 码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：０ １ ４５ （０７ １ — ０５— ３ １０ — ５ １２０ ）１ ０３ ０
Ａｂｓｒ ｔ：Ｔｈ ｉ ｔ ａｃ ｅ ｓｍｕｌｔｏ ｙ ｔ ｍ ｆＮＣ ｔ ｒ ｉ ｇ ｗａ ｅ ｉｎｅ ｓ ｌＢａ ｉ ０ ，ａｍｅ ｎ ｔ ｃｕ ｌｆ ｃｉ ｎ ｏ ｕ ａ ｉｎ ａ ｄ ａｉｎ ｓ ｓｅ ｏ ｕ ｎ ｎ ｓ ｄ ｓｇ ｄ ｂｙ Ｖｉｕａ ｓｃ ６． ｉ ｄ ｏ ｈｅ ａ ｔ ａ ａ ｔｏ ｆｅｄ ｃ ｔｏ ｎ ｔａ ｎｎｇ Ｔｈ ｓｃ ｆａ ｎ ｈｅｋ ｙ ｔｃ ｎｏｏ ｉｓａ ｏ ｔｔ ｅ ｓｍｕ ａｉｎ ｓ ｓｅ ’ ｅ ｉｎ ｗｅ ｅ ｉｔｏ ｕ ｅ ｒｉｉ ． ｅ ｂａ ｉ ｍｅａ ｄ ｔ ｅ ｅ ｈ ｌ ｇｅ ｂ ｕ ｈ ｉ ｌ ｔ ｙ ｔｍ Ｓｄ ｓｇ ｒ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ．Ａｎ ｅ ａ ｌ ｏ ｘ ｍｐｌ ｅ ｉｉｓｔ ａ ｅ ｖ ｒｆｅ ｈ ｔ
统基 本 功能 （ 主菜 单 ） 如图 １所示 。 ，
基于 Ｖ Ｂ的数控车削加工 仿真 系统 的研究与开 发 木
张 少伍 韩 江 胡慧 萍 ， ，
（ ． 陵 学 院 机 械 工 程 系 ， 徽 铜 陵 ２４ ０ ； ． １铜 安 ４ ００ ２ 合肥 工业 大学 机 械 与 汽 车 工程 学 院 ， 徽 合 肥 ２０ ０ ） 安 ３ ０ ９
（ ． ｅａｔ ｅ ｔｆ Ｍ ｃ ａ ｉ ｌ ｎ ｉｅｒ ｇ ｏ ｇｉｇ Ｃ ｌ ｇ ，Ｔ ｎ ｌ ｇ２ ４ ０ ， ｈｎ ； １ Ｄ ｐ ｒ ｎ ｏ ｅｈ ｎｃ ｇ ｎｅｉ ，Ｔ ｎ ｌ ｏ ｅ ｅ ｏ ｇｉ ４ ０ ０ Ｃ ｉａ ｍ ａＥ ｎ ｎ ｌ ｎ ２ Ｃ ｌ ｇ ｃ ａ ｉ ｌ Ａ ｔ Ｅ ｇ ｎｅ ｎ ． ｅ ｉ ｎ ｅ ｉ ｅｈ ｏ ｇ ，Ｈ Ｆ ｉ ３ ０ ９ Ｃ ｉａ ． ｏ ｅｅｏ Ｍｅｈ ｎ ａ ＆ ｕｏ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｈ ｆ ｉ ｒ ｔ ｏ Ｔ ｃｎ ｌ ｙ ｅ ｅ ２ ０ ０ ， ｈｎ ） ｌ ｆ ｃ ｉ ｅ Ｕ ｖ ｓ ｙｆ ｏ
数控加工仿真系统的开发及在教学中的应用
值， 根据计算结果更新工件模型数据， 调用实体 显示程序将加工后 的工件模型显示 在屏幕上 ，
完成材料去除全过程 。在这一过程 中涉及 毛坯 模 型的离散 、刀具扫描体的生成以及 毛坯模型 和刀具扫描体 的布尔运算等关键技术 ，其 中毛 坯模 型离散是核心 。毛坯模 型离散常用基于三 角网格 的方法 ，它将毛坯表 面离散为规则 的三 角片， 即将工件毛坯的上表面离散 为均匀点阵 ， 再将这些点阵构造成三角形 网格模 型。图 ３所 示的铣 削模型是在均匀离散的基础上 ，考虑 了 曲面曲率和刀具半径的影响 ， 进行 了非均匀离
检测 凸多面体 ， 还可以检测凹多 面体 ， 具有检测 速度快及实时性好的优点。图 ４ 所示为相交测 试算法演示 ，图 ５ 所示 为仿真系统 中碰撞干涉 检测实例 。 刀 具 与 夹 具 在
１数控加工仿真 系统总体结构 以 Ｗ ｎｏｓ００为 开发 平 台 ，采 用 Ｍ — ｉｄｗ２０ ｉ ｃ ￣ｔ ｉ ａ ｃ ＋ Ｉ Ｏ ｓ ｌ ＋ 软件及三维图形软件标准接 ＇ ｆＶ ｕ Ｏ 口 Ｏ ｅＧ 为开发工具。以华 中 Ｉ ｐｎ Ｌ 型数控铣床 、 沈 阳机床厂 的 Ｃ ６ ３Ｈ数控 车床为仿真 系统 Ｋ １６ 原 型进行系统开发。系统仿真模块包括建立虚 拟加工环境 、 Ｃ代码翻译 、 Ｎ 材料去除过程仿真 、
扑信息 。 ２ 图 是采用 Ｂ Ｒｐ造型方法构造虚拟 进行离散 ，然后 由 Ｎ —ｅ Ｃ代码翻译模块 计算出刀 时显示 ，并可以通过菜单栏和工具栏 上的相应 机床零部件的几 何模 型 ， 并根据模型间的装配 具下一步的刀位 坐标 ， 生成刀具扫描体模型 ， 确 命令或按 钮对 机床运动和加工仿 真进行控制 。 关 系采用 Ｃ Ｇ法组 装而成 的一 台完整虚 拟机 定扫描体区域内可 能发生切削的离散点 ，计算 其 中加工仿真窗 口 Ｓ 是最 大的 ， 用于显示机床 、 刀
数控机床仿真分析报告
对仿真结果与实际实验结果之间的误差进行 分析，找出误差来源，提高仿真模型的精度。
04
数控机床仿真分析方法和 结果
仿真分析方法的选择和应用
有限元分析法
通过将机床结构离散化为有限个单元，对每个单元进行力学分析， 从而得出整体结构的应力、应变等参数。广泛应用于复杂结构的 静力学和动力学分析。
运动学仿真
定性和安全性。
运动性能评估
运动学仿真结果显示，机床 的运动轨迹准确、动态响应
良好，能够满足加工要求。
热误差预测
热力学仿真揭示了机床在工 作过程中的温度变化规律， 预测了热误差的产生及其对 加工精度的影响。
仿真分析的局限性和改进方向
01
模型简化与实际差异
02
材料属性与实际不符
03
耦合效应考虑不足
仿真分析基于理想化的模型，可能忽 略了一些实际因素，导致结果与实际 情况存在偏差。未来可考虑引入更精 细的模型和边界条件。
报告背景
随着制造业的快速发展，数控机床作 为现代制造装备的核心，其性能和加 工精度对产品质量和生产效率具有重 要影响。因此，对数控机床进行仿真 分析具有重要意义。
报告范围和限制
报告范围
本报告主要针对数控机床的仿真分析，包括机床结构、运动学、动力学、热力学等方面 的分析。
报告限制
由于时间和资源限制，本报告未能涵盖所有类型的数控机床，仅以某一款典型数控机床 为例进行仿真分析。同时，报告中使用的仿真软件和模型简化也可能存在一定误差和局
仿真结果显示，切削参数的选择对加工效果具有显著影响，合理调整切削参数可以有效提 高加工质量和效率。
冷却系统对加工过程稳定性具有重要作用
分析表明，优化后的冷却系统能够更好地控制加工过程中的温度变化，提高加工过程的稳 定性。
数控车削加工仿真系统的开发
文章 编 号 ：０ １— ２ ５ ２ １ ） ７—０ ５ ０ １０ ２ ６ （０ ０ ０ ０ ３— ２
・ 制 与检 测 ・ 控
数 控 车 削 加 工 仿 真 系统 的开 发
刘 艳 香
（ 岛科技 大 学 机 电学 院机 自系， 青 山东 青 岛 ２ ６ ０ ） ６ １０
ｔ ｈ ｍ ｏ ｔ ｎ ｓ ｆｄ ｈｅ ｔ ｅ ｓ ｏ ｈ ｅ ｓ ｏ ｙｎａ ｉ ｍ ａ ｅ ｗ ｉｈ ｒ ａｉｙ ｉ ａ ｔｃ ． ｍ ｃ ｉ ｇ ｔ ｅ ｌ ｎ ｐｒ ｃ ｉｅ ｔ Ｋ ｅ ｏ ｄｓ：Ｎ Ｃ ｉ ｕ ａ ｉｎ；Ｏｐｅ Ｇ Ｌ；ｔ ｒ ｉ ｇ ｙｎ ｍ ｉ ｉｐｌｙ ｙｗ ｒ ｓｍ ｌｔｏ ｎ ｕ ｎ ｎ ；ｄ ａ ｃ ｄ ｓ ａ
Ｏ 引 言
目前在一 些 数控 培训 或实 训 中常 常用 到 数控 仿 真 软件 ， 机床 自带 的 软件 大部 分 是 二 维 或 只 是 简 单 刀 但 具路 线显 示 ， 限性较 大 ， 局 仿真 效 果缺 少 真 实感 … 。市
面上 的 一 些 Ｃ Ｄ Ｃ Ｍ 软 件 很 好 地 实 现 了 多 系 统 多 零 Ａ ／Ａ非 常 Nhomakorabea要 的 。
图 １ 系 统 整 体 结 构
该 系统 主要 能 完 成 程 序 文 件 管 理 、 数 的设 置 与 参 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 Ｔ Ｄ Ｃ Ｉ Ｈ— Ｎ Ｖ型 数 控 车 床 为例来 进行 仿 真 系 统 的开 发 与 研 究 ， 视 化 集 成 环 可
２６０ ６ １ ０，Ｃ ｉａ ｈｎ ）
Ａｂ ｔａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｔｈ ｒｕ ｌｓｍｕｌｔｏ ｆＣＮ Ｃ ｕｒ ｎ ｙｓｅ ｗ ａ ｖ ｌ ｐｅ ｎ ｅ ｅ ｒｈｅ ｎ ｔ ｅ ｔａｎ ｎ ｅ ｖｉ ａ ｉ ｔ ａ ｉｎ ｏ ｔ ｎｉｇ ｓ ｔ ｍ ｓ ｄｅ ｅｏ ｄ ａ ｄ ｒ ｓ ａｃ ｄ ｏ ｈ ｒ ｉｉ ｇ ＣＮ Ｃ ｌｔ ． ｓ ｄ ｏ ｈ ｅ ｉｎ ｏ ｈｅ ｇ ｎｅ ａ ａ ｅ ｏ ｈｅ ｓ ｅ ，ｉｅ ｓ ｎ ｅ ｈ ｄｓ ｏ ｅ ｉ ｉｇ ｔ ａｎ ｆ ｎｃ ａｈｅＢａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｄ ｓｇ ｆｔ ｅ ｒ ｌｆ ｍ ｆ ｔ ｙｓ ｍ ｄ ａ ａ ｄ ｍ ｔ ｏ ｆ ｄ ｓｇ ｎ ｈｅ ｍ ｉ ｕ － ｌ ｔ ｎ ｔｏ ｅ ｅ ｇｖ ｎ，ｎｄ ｆ ｌ ｈｅ ｄ ａ ｉ ｉｐｌｙ ｏｆｔ ｕ ｔｎ ａ ｅ ｌ ｅ ｉｎｓｗ ｒ ｉ ｅ ａ ｉ ｌ ｔ ｙｎ ｍ ｃ ｄ ｓ ａ ｈｅｃ ｔｉｇ ｗ ｓ ｒａｉ ｄ．Ｔｈ ｍ ｏ ｔｏｆｄ ｔ ａ ｒａ ｌ ｎａ ｙ ｚ ｅ ａ ｕｎ ａ ａ ｗ ｓ ｇ ｅ ｔ ｙ ｒ ｄ ｃ ｄ ｔ ｏｌｅ ｔ ｅ ｉ ａ ｅ ｆｉｋ ｒｐｒ ｂｌｍ ｆｔ ｙｓ ｅ ｍ ａｎｙ ｎ ｔ ｅ ｅ ｔｂｌ ｈｍｅ ｆａ ｖｉ ｕ ｌｓ ｅ ｅ ｄａａ ｅ ｕ ｅ ｏ ｓ ｖ ｈ ｍ ｇ ｃ ｅ ｏ ｅ ｏ ｈｅ ｓ ｔ ｍ ｉ ｌ ｉ ｈ ｓ ａ ｉ ｌ ｓ ｎｔｏ ｒ ａ ｃ ｎｃ ， ｔ ｔ
GSK928数控车削仿真系统的研究与开发NC代码插补功能的设计
摘要数控机床是当今机械制造业的工作母机，在我国的应用越来越广泛。
对数控操作人员的培训已经成为一个非常重要的问题。
该文详细阐述了数控车床的功能、特点和广州数控车床操作过程。
利用VB6. 0作为开发工具，设计出基于网络的数控车床操作仿真软件。
该仿真软件具有基于Windows全中文的操作环境，良好的人机交互界面，便于学生学习。
同时该软件能实现数控车床的基本操作过程。
包括各级子界面操作，同时能完成程序的打开输入、保存、选择，图形界面显示区的范围设定，刀具偏置参数输入等功能，并在仿真过程中实现数据的动态显示和轨迹的动态显示。
同时本文还对下一步的工作做出展望，为以后的工作指出方向。
关键词计算机数控；模拟仿真；图形界面；VB6.0AbstractNumerical control machine tool is working master in machine-made industry in the current time, which is used more and more in China. It became a very important that train themanipulatorof CNCmachinetool. This paper amply discusses the CNC lathe's fuNction, characteristics and the operating process of CNC lathe of guangzhou after the LAN's composing technologies and basic ideas.It schemes out operating simulation of CNC lathe basing on network using the tool of VB6.0.Thesimulation software has Chinese operating condition based on windows and well man-machine interface convenient for students to study.Alsothe simulation can actualize all process about CJK6032 CNC lathe operating,including the operating of primary interface and every sub interface, and it can achieve such function as programopen -ing,input,save,choice, design of size range,of graphical interfaces, eNtering parameter of tool wrap ,also it can dynamic show the data and track in the process of simulation. Finally this paper "makes way and expectation to point out next work.Keywords Computer Numerical Control Operating Simulation GUI VB6.0目录1绪论 (1)1.1数控仿真技术的概述 (1)1.1.1数控加工仿真的发展现状 (1)1.1.2数控加工仿真存在的问题 (1)1.2选题背景与意义 (2)1.3数控仿真系统的研究现状及其发展趋势 (3)2系统开发工具及运行环境 (5)2.1面向对象技术 (5)2.1.1面向对象程序中的基本概念 (5)2.1.2面向对象的三大特征 (5)2.2面向对象的Visual Basic6.0 (6)2.2.1VB语言概述 (6)2.2.2可视化设计基本控件 (7)2.2.3可视化设计高级控件 (7)2.2.4常见的用户触发事件 (8)2.2.5窗体的设计 (8)2.2.6控件设计 (8)2.2.7交互界面设计 (9)2.2.8系统界面的整体布局 (10)2.3本章小结 (11)3数控车削加工及NC代码的处理 (12)3.1数控车床加工工件的成形原理 (12)3.2程序设计的任务 (12)3.3车削仿真系统的设计 (12)3.3.1车削加工仿真的任务 (12)3.3.2工件毛坯的模型设计 (13)3.3.3刀库的建立 (14)3.4NC代码的处理 (15)3.4.1仿真接口的设计和实现 (15)3.4.2NC代码编译器的设计原理 (16)3.4.3NC代码的翻译流程 (16)3.4.4NC代码的修改与确认 (17)3.4.5NC代码翻译与仿真系统的集成 (19)3.5本章小结 (19)4数控插补原理和模拟仿真加工 (20)4.1插补仿真系统的设计 (20)4.2插补仿真系统的实现 (22)4.3仿真数据的记录 (22)4.4零件加工过程干涉碰撞检查 (22)4.4.1干涉检查算法 (23)4.4.3产生干涉报告 (25)4.5数控仿真系统的模拟车削实例 (25)4.6综合加工零件 (31)4.7 本章小结 (32)5结论与展望 (33)5.1结论 (33)5.2展望 (33)致谢 (35)参考文献 (36)附录 (37)附录1 (37)附录2 (47)附录3 (48)附录4 ....................................................................................... 错误！未定义书签。
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伺服系统发出相应的信号 ， 控制机床按所要求的轨迹 运动 ， 完成 对零件 的加工 。
数 控机 床 （ ｕ ｒ ａｃｎｒｌ ｃｉｅｔ ｌ） Ｎ ｍｅｉ ｌ ｏｔ ｈｎ ｏｓ是采 用 ｃ ｏ ｍａ ｏ
直接读取刀位信息 ， 模拟加工中心加工零件的过程 ， 可 进行碰撞检验 。１９ 年 １ 月由清华大学和华 中理工 ９４ １ 大学合作研制的加工过程仿真器 Ｈ Ｐ ， ＳＮ Ｅ Ｓ Ｍ Ｓ 以 ＩＭ Ｎ ８０ ５Ｍ为对象进行仿真 ，仿真过程 由 Ｎ Ｃ代码驱动， 采 用互交式实时控制和管理。 国内对数控加工过程仿真尚处于跟踪 、 消化阶段 ，
的利 用率 。
我国数控加工的研究起步较晚 ，在 ９ 年代初期 ， ０
我 国出现 了好几 家单 位进行 数 控加 工过 程仿真 系统 的 研究 和开 发 ， 且 研制 了一系列 软 件 。 １９ 并 ９４年 ６月 哈 尔 滨 工业 大 学 Ｆ ＭＳ研究 中心 研 制 的并 通 过 专 家鉴 定 的数控 加工 过程 三 维动 态 图形仿 真器 ＮＣ Ｓ该 软件 ＭＰ ，
２ 数控仿真技术简 介
目 国内对于数控机床加工仿真的研究工作 ， 前 主 要集 中在机床运动仿真 、刀具与夹具和机床的干涉检
查 ，相应 地也 出现 了一些仿 真 软件 。但关 于加工 时 间
生产效率。人们一直在研究能逐步代替试切的计算机
仿真方法 ， 并在使制造环境的模型化 、 仿真计算和图形 显示 等 方 面取得 了重要 的进 展 ， 目前 正 向 提高 模 型 的
Ｉ 清译码工作 区 ｌ
＿二二 二二 二
１ 读取一字符１
３ 数控仿真 系统开发 的原理及 方法
３１ 机床 建模 模块 ．
Ｌ二二［二二 二 ＿
Ｉ 字符判别Ｉ
二二工二二
＜ 数字或符号≥
Ⅸ
加工环境仿真模块主要包括机床模 型 、毛坯模 型、 刀具 模型 、 具模 型 等 ， 夹 这些 模 型在 Ｎ Ｃ代 码 驱 动
●
●
●
摘 要 ：介 绍 了数控 原理 、 控机 床 、 数 数控 仿 真技 术 以及数 控仿 真 系统 开发 的原理 及 方 法 ； 通 过 基 于 Ｏｐ ｎ Ｌ的数控 加 工仿真 软件 系统验 证 了可行性 。此仿 真 系统 的 实现 ， 基 于 Ｏｐ ｎ Ｌ， ｅＧ 是 ｅＧ 用 Ｖ ｓａｃ＋ ６０编 写的 ， 中调 用 了 多个 Ｏｐ ｎ Ｌ库 函数 。 ｉ ｌ ＋． ｕ 其 ｅＧ
关键词：数控仿真 ； 布 尔运算； ７ ．碰撞 ￣ｒ ．－ －
● ●
● － ● － － ● － － ● － ● － ● － － ● ＿ － ● － － ● － ● － － ● － ＿ － － ● － － － － ● － － － － － － － ● － ● ● － ● ● － ● ● － ● － － － － ● ● － ● － － ● － ＿ － － ● － － ● － ●
图纸 或 Ｃ Ｄ模 型确 定零 件 的加 工工 艺 、 艺 参数 和 刀 Ａ 工 具位 移数 据 ， 再按 数 控 系统 的指 令 格式 编写 数控 加 工 程序 ， 在机 床操 作 面板 上 输 入加 工程 序或 在计 算 机 可 上输 入程序 ， 再利 用通讯 软件 传输 给数 控系 统 ， 数控 在 系统 内控制 软件 的支持 下 ， 程序 进行处 理 和计算 ， 对 给
一
类特 定实 例上 。虽 然取得 了一些进 展 ，但和 国外 的
总 １ ２ ｑ 蝴 期第 ８ｌ ／ 第ｌ ４ 卷 －
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电 力 机 械
同类软 件 相 比 ， 在仿 真 的 速度 、 毛坯 阶段 成 型 的显 示 、
开
干涉碰撞检查等方面还有不小的差距。
中图分类号： Ｐ ９ ．。Ｔ ６ Ｔ ３ １７ Ｈ１ ４
文献标识码 ： Ａ
文章编号： ０ ６ ８ ４ （ ０ ７）１ ０ ７ — ３ １０ — ４ ９２ ０ ０— ０４ ０
０ 引 言
数 控 加 工仿 真 是 Ｃ ＤＣ Ｍ 技 术 的底 层 关 键 技 Ａ ／Ａ 术， 也是数 控技 术 、 真技 术与虚 拟现 实技 术等先 进 技 仿
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电 力 机 械
数控 仿真系统 的开发 与研究
唐友 明 ， 朱传敏
（． １ 施耐德（ 苏州 ） 变压器有限公司 ， 苏 苏州 ２ ５ ２ ；２同济大学 现代 制造技术研究所 ， 江 １ １３ ． 上海 ２ ０ ９ ０ ０ ２）
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了数控技术 的高效率、 自动化加工机床 。１５ 年麻 高 ９２
省理工学院研制出第一台三坐标数控铣床。数控机床
主要 由数控装置 、 包括伺服电动机及检测装置的伺服 系统和机床本体三大部分组成 ， 如图 １ 所示。
所涉及的仿真系统主要集 中在 ２ ２ ～ ． ，对 ３ ５轴 轴及 ３ 轴 以上 的数控加工过程仿真一般仅局限于某一个或某
数控装置 卜 ——— 伺服系统 卜 ———－ｆ ’ 机床本体
图 １ 数 控 机床 的组 成
术的交叉应用学科之一。数控加工仿真是利用计算机
来模 拟 实 际 的加 工 过 程 ， 证 数控 加 工 程 序 的可靠 性 验 和预测切 削过程 的有力 工具 ， 能减 少 工件 的试切 ， 高 提
精确度 、 仿真计算实时化和改善图形显示 的真实感 等
方 向发 展。
的仿真及成本估算方面的研究还有待继续投入。在保
证 产文件 和工艺进
行优化处理，就可以大大提高零件的加工效率和机床
１ 数控 原理及数控机床介绍
在数控机床上加工零件 时， 首先根据零件 的加 工