【正文】 中途可以自動改變刀具軌跡的功能，引進(jìn)了復(fù)合型固定循環(huán)指令 (G71G76)。 Doubla k。//冷卻液的開和關(guān) }SYSFORMAT。本系統(tǒng)以逐點(diǎn)比較原理作為數(shù)學(xué)運(yùn)算模型。本系統(tǒng)提出了“層疊法”來解釋NC 代碼。 圖 31 NC 代碼處理流程 將仿真結(jié)構(gòu)與工件的實(shí)際圖形進(jìn)行比較，如果結(jié)構(gòu)與工件實(shí)際圖形不合，則說明輸入的 NC 程序不能實(shí)現(xiàn)零件的正確加工，需要對程序作出修改。 本章小結(jié) 本章主要通過對數(shù)控車床加工工件的成形原理的研究和程序設(shè)計(jì)任務(wù)的描述來加深對 NC 代碼的理解。逐點(diǎn)比較法的基本思路是每走一步都要將加工點(diǎn)瞬間坐標(biāo)與規(guī)定的圖形軌跡相比較，判斷其偏差，然決定下一步的走向。 （ 2） 坐標(biāo)平移一般的數(shù)控插補(bǔ)計(jì)算中，直線的起點(diǎn)或者圓弧的圓心 均在坐標(biāo)原點(diǎn)，為了使所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具有一定的通用性，本系統(tǒng)中直線的起點(diǎn)和圓弧的圓心是任意給定的，并非一定與坐標(biāo)原點(diǎn)重合，因此為了方便計(jì)算，本系統(tǒng)采用坐標(biāo)平移的方法，即在判斷直線起點(diǎn)和圓弧的圓心為非坐標(biāo)原點(diǎn)后，在插補(bǔ)計(jì)算前將坐標(biāo)原點(diǎn)移到需要進(jìn)行插補(bǔ)計(jì)算的直線的起點(diǎn)或者圓弧的圓心處，這也為下一步的插補(bǔ)類型判斷和圓弧的過象限判斷提供了方便。設(shè)計(jì)車削部分時，將插補(bǔ)中間值保存在自己定義的結(jié)構(gòu)體 TurnPoint 中。這樣，當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的 m _Trajectory 就存儲了當(dāng)前節(jié)點(diǎn)到 下一個節(jié)點(diǎn)間已加工表面的刀具軌跡。對于圓弧段輪廓，則與該插值點(diǎn)在圓弧輪廓的切線的傾角進(jìn)行比較，并區(qū)分順圓和逆圓兩種情況。目前的加工過程干涉檢驗(yàn)多見于三維加工，有矢量法、區(qū)域干涉檢驗(yàn)法等。在編程時一般將換刀點(diǎn)設(shè)成同一點(diǎn)。只要把新坐標(biāo)的 X (VB 中是 Y)值取反，再賦給假想刀具基點(diǎn)，然后調(diào)用假想刀具子過程，那么從屏幕效果上看，工件兩側(cè) (即圓周 )的加工余量就都被去除了。在實(shí)際系統(tǒng)中，就是向某個方向發(fā)一脈沖以驅(qū)動刀具切掉工件上的加工余量。下面以一實(shí)例演示數(shù)控加工過程，檢驗(yàn)本仿真系統(tǒng)的適用性。 圖 43 干涉檢查算法流程 25 產(chǎn)生干涉報告 當(dāng)發(fā)現(xiàn)干涉現(xiàn)象時，不僅可以從計(jì)算機(jī)顯 示器上直觀地反映出來，而且還要生成干涉檢查報告，以便精確地反映干涉情況。在實(shí)際加工中，干涉段輪廓的計(jì)算和檢測對于設(shè)計(jì)人員進(jìn)行刀具軌跡調(diào)整具有重要的參考價值。 仿真數(shù) 據(jù)的記錄 仿真數(shù)據(jù)的記錄就是刀具相對于工件的軌跡數(shù)據(jù)和工件各截面數(shù)據(jù)的記錄。 （ 5） 插補(bǔ)計(jì)算及仿真該模塊除完成相應(yīng)的插補(bǔ)計(jì)算外，還完成對插補(bǔ)軌跡的仿真顯示。另外，在插補(bǔ)計(jì)算過程中還可以對坐標(biāo)進(jìn)行動態(tài)顯示。插補(bǔ)是數(shù)控技術(shù)的重要組成內(nèi)容，在數(shù)控系統(tǒng)中，插補(bǔ)過程是根據(jù)曲線段已知的幾何數(shù)據(jù)以及相應(yīng)工藝數(shù)據(jù)中的速度信息，計(jì)算出曲線起、終點(diǎn)之間的一系列中間點(diǎn)，分別向各個坐標(biāo)軸發(fā)出方向、大小和速度都確定的協(xié)調(diào)的運(yùn)動序列命令， 通過各個軸運(yùn)動的合成，產(chǎn)生數(shù)控加工程序要求的工件輪廓的刀具運(yùn)動軌跡。 18 圖 32 基本翻譯流程圖 19 代碼翻譯與仿真系統(tǒng)的集成 為了使系統(tǒng)能適應(yīng) SuperMan 200L 型多功能數(shù)控機(jī)床 NC 指令的翻譯，需要針對該機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的指令格式開發(fā)出相應(yīng)的翻譯模塊。程序在解釋代碼同時檢查代碼的正確性并指出錯誤代碼行，以及錯誤類型如 :程序的格式是否符合現(xiàn)今廣泛使用的地址可變程序段格式、未 定義 F 指令和 S 指令，含有非法字符等，根據(jù)指出的錯誤對代碼進(jìn)行修改。根據(jù) NC 代碼，將虛擬機(jī)床運(yùn)行一次，把基本功能的狀態(tài)變化過程記錄下來，存儲在系統(tǒng)定義的通用格式文件中。由于仿真系統(tǒng)的接口指令集時最基本功能的集合，因此，翻譯后的通用指令格式文件比原 NC 代碼文件長。//機(jī)床的換刀功能 int f。 //當(dāng)前 NC 代碼行號的信息 enum g。對于同類機(jī)床，比如車床、銑床等，它們的基本功能都大同小異。m_UsableTurnCutterList。//車刀的主切削刃 double dDeputyAngle。刀具數(shù)據(jù)管理包括數(shù)據(jù)的輸入、刪除、瀏覽、查找等。工件模型的拓?fù)潢P(guān)系容易保持和修改 。該文件是對 NC程序進(jìn)行語法分析與坐標(biāo)變換的結(jié)果。刀具是系統(tǒng)的另一個重要組成部分，它是仿真系統(tǒng)的后勤保障。數(shù)控加工教學(xué)仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，是要設(shè)計(jì)出與機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)操作面板完全相同的交互界面，并實(shí)現(xiàn)界面上所有按鈕的功能以及由此引起的顯示狀態(tài)畫面的變化及切換。部件庫就是用來生成加工環(huán)境的，其結(jié)構(gòu)層次也是根據(jù)加工環(huán)境的構(gòu)成設(shè)置的。菜單項(xiàng)“查看”則主要包括放大、縮小，可對圖形中的細(xì)節(jié)進(jìn)行查看。向系統(tǒng)反饋的主要是其它一些控件所需的參數(shù)或標(biāo)志信息，向用戶反饋的主要是仿真操作中的加工參數(shù)信息或圖形信息，如軌跡仿真進(jìn)行過程中，標(biāo)簽控件實(shí)時顯示刀具中心坐標(biāo)點(diǎn)的變化及正在加工的程序代碼，而圖片框則動態(tài)顯示走刀軌跡。窗體在加載時不僅設(shè)置自身的大小位置，同時也初始化與其上控件相關(guān)的變量 。 （ 2） RichTextBox 控件 RichTextBox 控件也是外部控件，和標(biāo)準(zhǔn)文本框相似，但具有更廣泛的用途。 （ 5） 圖像控件 (Image )圖像控件是用來顯示圖形的，在使用上和圖片框類似，但是使用的系統(tǒng)資源要比圖片框控件少，而且重新繪圖的速度快。本文系統(tǒng)利用命令按鈕控件設(shè)計(jì)了主軸修調(diào)、快速修調(diào)、進(jìn)給修調(diào)、循環(huán)啟動和進(jìn)給保持等功能鍵的命令控制。 （ 3） 事件 :是指發(fā)生在對象上的事情。不同的對象，收到同一消息可以產(chǎn)生不同的結(jié)果，這種現(xiàn)象稱為多態(tài)性。 類中操作的實(shí)現(xiàn)過程叫做方法，一個方法有方法名、參數(shù)、方法體。 （ 2） 類 具有相同或相似性質(zhì)的對象的抽象就是類。 按需開發(fā)切削加工仿真技術(shù)軟件是數(shù)控仿真技術(shù)的發(fā)展趨勢。這些軟件都能實(shí)現(xiàn)對數(shù)控銑和數(shù)控車加工全過程的仿真，其中包括毛坯定義與夾具，刀具定義與選用，零件基準(zhǔn)測量和設(shè)置，數(shù)控程序輸入、編輯和調(diào)試，加工仿真以及各種錯誤加檢測功能。美國 Maryland 大學(xué)開發(fā)了用于培訓(xùn)數(shù)控操作人員的虛擬數(shù)控機(jī)床仿真器。學(xué)生在學(xué)完理論課之后就要進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)踐，這就需要大量的數(shù)控設(shè)備。對于學(xué)校和技能 培訓(xùn)部門來說，使自己培養(yǎng)的技術(shù)人員具有一定的數(shù)控知識和操作經(jīng)驗(yàn)，是其人才順利走向市場、具有更強(qiáng)的競爭力和適應(yīng)現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急 [4]。在目前的仿真系統(tǒng)中預(yù)先設(shè)定了大量的假設(shè)因素，如設(shè)定工藝系統(tǒng)剛性滿足要求、無振動，加工材料結(jié)構(gòu)統(tǒng)一、無硬點(diǎn)等缺陷，刀具無磨損，切削要素不發(fā)生變化等。在切削加工眾多的種類與形式中，目前的仿真加工主要集中于車削、銑削和磨削等。虛擬制造技術(shù)實(shí)際上使一種軟技術(shù)，其中，產(chǎn)品建模、數(shù)據(jù)共享和加工過程仿真是虛擬制造技術(shù)的基礎(chǔ)。 MasterCAM 是低檔 CAM 軟件的代表，主要應(yīng)用在中小企業(yè)的模具行業(yè)。s fuNction, characteristics and the operating process of CNC lathe of guangzhou after the LAN39。對數(shù)控操作人員的培訓(xùn)已經(jīng)成為一個非常重要的問題。包括各級子界面操作，同時能完成程序的打開輸入、保存、選擇，圖形界面顯示區(qū)的范圍設(shè)定，刀具偏置參數(shù)輸入等功能，并在仿真過程中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的動態(tài)顯示和軌跡的 動態(tài)顯示。優(yōu)秀的計(jì)算機(jī)仿真數(shù)控加工軟件可以讓用戶方便地建立其工件的幾何模型 (曲面與實(shí)體模型 )，同時只要用戶在系統(tǒng)的引導(dǎo)下輸入少量數(shù)據(jù) (工藝參數(shù)等 ),就可以迅速地完成相關(guān)的加工編程工作，而且系統(tǒng)具有相當(dāng)?shù)娜嵝裕?可以適應(yīng)不同類型的情況，對切削加工過程進(jìn)行仿真，快速檢驗(yàn) NC 程序，避免發(fā)生碰撞和干涉。因此，異地設(shè)計(jì)、異地編程、異地加工越來越被眾多企業(yè)采用，虛擬制造技術(shù)也應(yīng)運(yùn)而生。另一種是將加工過程仿真作為系統(tǒng)的一部分，重點(diǎn)在于構(gòu) 2 造完整的虛擬制造系統(tǒng)。目前的仿真系統(tǒng)大多數(shù)只能進(jìn)行幾何仿真，即到位 軌跡仿真、工件與刀具的干涉校驗(yàn)等，有人稱之為 NC 校驗(yàn)。目前應(yīng)用 C++語言及面向?qū)ο蟮姆椒?(00P)開發(fā)仿真系統(tǒng)己成為發(fā)展潮流。 鑒于上述原因，再加上數(shù)控教學(xué)本身的特點(diǎn) :編程難，操作容易。 （ 3） 本研究為我們提供一次設(shè)計(jì)仿真軟件的機(jī)會，可以提高教師的科研水平。意大利 Bologna 大學(xué)用 B 樣條曲面建立端銑刀與工作臺模型，采用真實(shí)感圖形顯示銑床精加工過程。同濟(jì)大學(xué)研制的數(shù)控程序微機(jī)動畫仿真系統(tǒng)，以二維圖形方式動態(tài)模擬加工過程，能滿足生產(chǎn)現(xiàn)場實(shí)時性要求。 5 2 系統(tǒng)開發(fā)工具及運(yùn)行環(huán)境 面向?qū)ο蠹夹g(shù) 所謂面向?qū)ο缶褪腔趯ο蟾拍?，以對象為中心，以類和繼承為構(gòu)造機(jī)制，來認(rèn)識、理解、刻畫客觀世界和設(shè)計(jì)、構(gòu)建相應(yīng)的軟件系統(tǒng)。在對象的操作中，當(dāng)一個消息發(fā)送給某個對象時，消息包含接收對 象去執(zhí)行某種操作的信息。 （ 2） 繼承性 繼承性是子類自動共享父類數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和方法的機(jī)制，這是類之間的一種關(guān)系。 雖然 IDE為我們提供了便捷的開發(fā)環(huán)境，但 VB 是一個基于對象的開發(fā)工具，而不同于傳統(tǒng)的基于過程的編程工具，所以我們必須明確以下幾個概念。 （ 7） 事件驅(qū)動模式 :通過事件的發(fā)生來觸發(fā)不同過程中的代碼，以推動程序的進(jìn)程。 （ 4） 圖片框控件 (PictureBox)圖片框控件是用來顯示圖形的，但同時它又可以作為其它控件的容器。在本文系統(tǒng)中，比如顯示系統(tǒng)時間、刀具沿各坐標(biāo)軸移動、卡盤轉(zhuǎn)動、自動加工數(shù)控程序等各項(xiàng)操作都是命令給定后，獨(dú)立于用戶周期性地執(zhí)行的操作，都是由定時器控件完成的。 窗體的設(shè)計(jì) 整個交互界面由一個個窗體按一定的位置，以一定形狀組成。 控件設(shè)計(jì) 控件是窗體上用于接收和反饋信息的直接交互窗口，控件接收的信息一部分來自于用戶的鍵盤輸入或鼠標(biāo)點(diǎn)擊，如文本框接收用戶鍵入的符合或數(shù)字，按鈕響應(yīng)用戶的鼠標(biāo)點(diǎn)擊事件 。“編輯”主要包括修改、刪除、插入、列表等 ，可對 NC 加工程序進(jìn)行編輯。如圖 22 是用 VB語言編寫的界面和在其環(huán)境下調(diào)用部件庫中的部件后形成的加工環(huán)境實(shí)例。 在仿真加工過程中，車刀刀尖的 Z坐標(biāo)同工件被加工回轉(zhuǎn)表面所處 Z坐標(biāo) (回轉(zhuǎn)體軸線 )相對應(yīng)，刀尖所處的 X 坐標(biāo)取絕對值就是被加工工件在該處的半徑值。代碼完成后以獨(dú)立模塊的形式依次添加進(jìn)教學(xué)仿真系統(tǒng)框架中對應(yīng)功能按鈕的位置，同時進(jìn)行協(xié)調(diào)性的測試和調(diào)試，直至這部分功能穩(wěn)定運(yùn)行。在數(shù)控加工程序中這些運(yùn)動可以通過GO1, G02, G03 等指令完成。 （ 4） 將仿真結(jié)果與軌跡實(shí)際進(jìn)行比較。 這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用來保存毛坯尺寸的重要參數(shù)。刀庫中，描述刀具模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下： int m_iCutterNumber。 為了保存刀庫內(nèi)的所有刀具，定義了兩個模板集合類的數(shù)組對象 : CarrayTurnCutter,TurnCutteramp。在 NC 代碼 15 執(zhí)行時也是從 m TurnCutterList 中 提取刀具信息，根據(jù) NC 程序中的刀號數(shù)決定畫什么刀具。 為實(shí)現(xiàn)仿真系統(tǒng)的通用性，首先要解決 NC 代碼識別的通用性。 16 int y。 在系統(tǒng)具體實(shí)現(xiàn)時，除 T 代碼外， F, S, M, G 代碼的作用只是在 NC 程序仿真狀態(tài)欄中顯示相關(guān)信 息，但這些代碼后面加上必要的數(shù)字信息才能真正體現(xiàn)NC 程序在實(shí)際加工中對機(jī)床的控制。設(shè)計(jì)思想是按照可以支持 G00, G01, G02,G03, G04, G33, G40, G41, G42, G90, G91, G92 等 12 種準(zhǔn)備加工指令、所有需要兩坐標(biāo)聯(lián)動的指令都能對四個象限自動識別、一個程序段中最多可以存在 3 條不同類別的 G 指令進(jìn)行考慮的。首先在進(jìn)行第一次處理代碼時，主要進(jìn)行詞法、語法的錯誤檢查及簡單的詞意解釋，但一般不進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。將修改后的 NC 代碼重新輸入，進(jìn)行解釋、編譯等，再次進(jìn)行仿真加工。 20 4 數(shù)控插補(bǔ)原理和模擬仿真加工 插補(bǔ)仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì) NC 代碼通過編 譯后，將編譯成功的 NC 代碼文件存儲在數(shù)據(jù)庫中。逐點(diǎn)比較法運(yùn)算 直觀，插補(bǔ)誤差大不超過一個脈沖當(dāng)量，而且輸出脈沖均勻，在兩坐數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用較為普遍。 （ 3） 過象限判斷當(dāng)插補(bǔ)對象為圓弧時，存在過象限問題，而不同象限圓弧的插補(bǔ)計(jì)算方法也不同，因此需要對圓弧進(jìn)行過象限判斷。 在車削加工中，一方面工件繞自身回轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，另一方面刀具沿 X,Z 軸方向移動，使其相對于工件處于預(yù)定的位置，兩者共同合成切削運(yùn)動，去除工件上多余的材料。在記錄零件各截面的信息時，當(dāng)每一個程序執(zhí)行完后即把截面信息記錄在 Shape 中， Shape 稱為工件形狀鏈表。以右偏刀切外輪廓為例，其對于直線和圓弧的干涉檢查如圖 42 所示。而對于車削加工過程干涉碰撞檢查所見到的有關(guān)研究報告較少，本方法則適合車削加工過程干涉碰撞檢查。程序在編制完成后應(yīng)通過系統(tǒng)的運(yùn)行功能反復(fù)調(diào)試，看看是否與編程要求吻合，如不吻合應(yīng)退回編輯窗口重新編輯后再調(diào)試，直至滿足加工要求后方可進(jìn)入自動允許菜單中進(jìn)行加工。 圖 47 車削實(shí)例演示結(jié)果 31 綜合加工零件 （ 1）主程序： %03 M03S600 T1D1 G00X50Z1M08 G01X45 Z35 G00Z2 G01X35 Z15 _%04 P3 G90G00X90Z30 G96G00X5Z0 _%04 G90G97G00X。按照逐點(diǎn)比較法原理，這將使刀具朝坐標(biāo)方向走一