1 數(shù)控車削仿真系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及流程

1. 仿真過程要對數(shù)控程序進行處理使之成為一個NC坐標信息文件。該文件是對NC程序進行語法分析與坐標變換的結(jié)果。數(shù)控程序由CAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)自動產(chǎn)生或人工鍵盤輸入。
2. 一是NC坐標文件解釋程序從NC坐標信息文件中讀取刀具信息并從刀具庫文件中讀取相應的刀具信息。二是NC坐標文件解釋程序從NC坐標信息文件中讀取刀具運動指令及坐標信息，并調(diào)用相應的加工仿真算法使之可以完成對刀具的運動軌跡仿真、切削加工仿真及干涉檢查。
3. 生成仿真報告，提交給數(shù)控機床操作人員做分析。
   

   圖1 基于數(shù)據(jù)庫的車削仿真系統(tǒng)模型

2 數(shù)控代碼的識別方法及語法檢驗

3 刀具軌跡的動態(tài)仿真及切削過程仿真

1. NC坐標信息文件解釋執(zhí)行：在這一部分內(nèi)首先要識別指令方式是絕對指令方式(G90)還是增量指令方式(G91)。其次獲取與坐標相關(guān)的數(shù)控指令(例如G01、G02等)和對應的坐標參數(shù)。最后計算出刀具直線行走的起點及終點坐標、刀具圓弧行走的起點、終點及圓心坐標，并將機器坐標換算成屏幕坐標存為文件，這個文件就成為后面軌跡仿真的依據(jù)。
2. 插補運算：數(shù)控程序?qū)α慵拿枋鏊o出的是直線的起點和終點，圓弧的起點和終點、逆圓還是順圓及圓弧半徑等信息。在①中NC坐標信息文件也同樣是這些量的描述。為了將直線或圓弧切削中的中間過程表現(xiàn)出來就要采用插補，插補就是在輪廓起點和終點之間計算出若干個中間點的坐標值。在此采用了逐點比較法插補。
   

   圖2 刀具軌跡的動態(tài)仿真示例

３．動態(tài)軌跡顯示：將直線插補得到的所有坐標按順序顯示出來就得到刀尖的軌跡。為了區(qū)別不同的刀具軌跡，采用不同的顏色分別表示快速進刀、直線切削和圓弧切削，如圖2為一實際軌跡仿真畫面。

1. 取刀具：以刀具號為標識向刀具數(shù)據(jù)庫取刀，提取刀具參數(shù)并繪在屏幕上。
2. 實現(xiàn)刀具運動：在仿真中，刀具的移動靠計算機動態(tài)顯示技術(shù)來實現(xiàn)，程序設(shè)計中，在刀具所經(jīng)過的每一個軌跡點均要畫出刀具圖形，這樣整個軌跡線上會布滿刀具。為了形象地顯示刀具移動的樣子，既簡單又常用的方法有兩種：一是“畫—擦—畫”法，基本原理是刀具每移動一個位置就擦去原來的刀具圖形，畫出新的刀具圖形，這種方法只適于簡單的圖形，其缺點是會將重疊于圖形之上的不動部分圖形也擦去。第二種方法是采用“異或”顯示模式繪圖，即本位置上的圖形與上一位置的圖形作異或運算后再顯示，如此循環(huán)就生成動態(tài)的圖形。這種方法不僅使代碼緊湊，而且對靜止不動的那部分圖形無影響。本程序采用了這種方法，它使得刀具產(chǎn)生運動效果，而工件不運動。
3. 實現(xiàn)工件上材料的切除：畫出零件的毛坯形狀，在屏幕上模仿出車刀一刀刀切下毛坯上材料的樣子是切削加工仿真的重要組成部分。用軟件實現(xiàn)的基本方法是將被切下的部分重新涂色，當涂成與背景一樣的顏色時，給人的視覺就是被刀具切削下來了。具體實現(xiàn)方法是在刀具的刀尖部位定義一個小區(qū)域為填色區(qū)。這樣，在刀具的切削運動中，伴隨著切削指令，刀具陰影部分所經(jīng)過的區(qū)域都變成了背景色，實現(xiàn)了切削過程動態(tài)仿真。