【正文】 .................... 35 參考文獻 ........................................................... 36 附錄 ............................................................... 37 附錄 1 ....................................................................................................................... 37 附錄 2 ....................................................................................................................... 47 附錄 3 ....................................................................................................................... 48 附錄 4 ......................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 關(guān)鍵詞 計算機數(shù)控；模擬仿真；圖形界面； II Abstract Numerical control machine tool is working master in machinemade industry in the current time, which is used more and more in China. It became a very important that train themanipulatorof CNCmachiool. This paper amply discusses the CNC lathe39。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，并在仿真過程中實現(xiàn)數(shù)據(jù)的動態(tài)顯示和軌跡的 動態(tài)顯示。該仿真軟件具有基于 Windows 全中文的操作環(huán)境，良好的人機交互界面，便于學(xué)生學(xué)習(xí)。該文詳細(xì)闡述了數(shù)控車床的功能、特點和廣州數(shù)控車床操作過程。 I 摘要 數(shù)控機床是當(dāng)今機械制造業(yè)的工作母機，在我國的應(yīng)用越來越廣泛。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。利用 VB6. 0 作為開發(fā)工具，設(shè)計出基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)控車床操作仿真軟件。同時該軟件能實現(xiàn)數(shù)控車床的基本操作過程。同時本文還對下一步的工作做出展望，為以后的工作指出方向。s fuNction, characteristics and the operating process of CNC lathe of guangzhou after the LAN39。 1 1 緒論 數(shù)控仿真技術(shù)的概述 數(shù)控加工仿真的發(fā)展現(xiàn)狀 數(shù)控加工仿真一般包括以下幾個過程；（ 1）對圖樣進 行分析，確定需要數(shù)控加工的部位；（ 2）利用圖形軟件對需要數(shù)控加工的部分進行幾何造型；（ 3）根據(jù)加工條件，選擇合適的加工參數(shù)，生成刀具軌跡；（ 4）仿真檢驗；（ 5）生成 NC代碼并傳給機床。其中，需要大量的計算和重復(fù)性的工作，而人只需指定加工部位與工藝條件。 目前，流行的計算機數(shù)控加工仿真系統(tǒng)主要有以下幾種： UNiGraphics 是高檔 CAM 軟件的代表，其加工方式完備，計算準(zhǔn)確，實用性強，是航空、汽車、造船行業(yè)的首選 CAM 軟件。 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)。由于市場的國際化，全球競爭要求產(chǎn)品的制造過程具有高速度和低成本。傳統(tǒng)的小而全的企業(yè)模式已越來越喪失競爭力，各種形式的合作開發(fā)、生產(chǎn)和銷售方式應(yīng)運而生。虛擬制造是應(yīng)用計算機技術(shù)，對產(chǎn)品的設(shè)計、加工、裝配等工序統(tǒng)一建模，形成虛擬的生產(chǎn)過程，從而產(chǎn)生了虛擬產(chǎn)品、虛擬企業(yè)。虛擬制造技術(shù)實際上使一種軟技術(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)。前者以內(nèi)部統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式直接從 CAD 系統(tǒng)獲取產(chǎn)品幾何模型，而后者主要通過中性文 件從其它 CAD 系統(tǒng)獲取產(chǎn)品幾何模型。一種是從研究金屬切削的角度出發(fā)，仿真某具體切削過程內(nèi)部各因素的變化過程，即研究其切削機理，供生產(chǎn)設(shè)計與研究應(yīng)用。但這兩種方式的仿真方法是相同的，即對機械加工工藝系統(tǒng)建立連續(xù)變化的模型，然后用數(shù)學(xué)離散方法將連續(xù)模型離散為斷續(xù)點，通過分析這些離散點的物理因素變化情況來仿真加工過程。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。如銑削仿真多是仿真立銑刀與端銑刀，而這種仿真系統(tǒng)對其他種類的銑刀 (如加工成形表面用的成形銑刀 )就無能為力 .一方面是因為銑削加工種類繁多，存在著銑平面、銑外圓、銑外形、銑型腔。另一方面是因為銑削加工理論復(fù)雜，不同的加工方法、刀具形狀的加工模型有較大的差別。但在機械加工過程中，幾何校驗只是前提條件，更為重要的是切削力、刀具振動及刀具磨損等在切削過程中其決定因素的各物理量。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、無硬點等缺陷，刀具無磨損，切削要素不發(fā)生變化等。 仿 真手段限制仿真系統(tǒng)的發(fā)展。過去由于計算機軟、硬件的限制，造成仿真時間長，編碼工作量大，程序可讀性、維護性差等，這些都為仿真工作帶來許多困難。以上問題己引起研究人員的重視，今后的仿真制造系統(tǒng)將朝著快速運行、面向多種加工方式，更加符合實際狀況的方向發(fā)展。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，是其人才順利走向市場、具有更強的競爭力和適應(yīng)現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急 [4]。所以說學(xué)生多設(shè)備少危險性大始終是困擾著數(shù)控培訓(xùn)的一個嚴(yán)重問題。在大量采用半手工數(shù)控編程的我國制造業(yè)，研究開發(fā)基于 NC 代碼的仿真加工軟件具有十分重要的意義。因此，開發(fā)合適的數(shù)控教學(xué)仿真軟件，將手工編寫的數(shù)控程序在計算機上屏幕上較真實地顯示出每一個程序段執(zhí)行時所留下的軌跡、執(zhí)行過程和執(zhí)行結(jié)果成為了一種需要，將這樣的教學(xué)手段用在數(shù)控編程和操作的教學(xué)及培訓(xùn)中，可以很好地解決上述問題，達到良好的教學(xué)效果與生產(chǎn)需要。學(xué)生在學(xué)完理論課之后就要進行生產(chǎn)實踐，這就需要大量的數(shù)控設(shè)備。而通過網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)控實訓(xùn)操作練習(xí)，學(xué)生可以熟練掌握數(shù)控車床的大量操作界面，而且還能進行 NC 程序的語法校驗及刀具軌跡校驗，避免在試切過程中既浪費材料，損耗機床，又可避免由于 NC 程序的語法錯誤而造成的機床或刀具的損傷。 隨著課題研究的進一步深入，為后續(xù)軟件仿真的其它功能實現(xiàn)打好基礎(chǔ)。 本文介 紹基于 Windows 界面的 軟件設(shè)計包開發(fā)出的人機界面友好，操作簡便的數(shù)控教學(xué)仿真系統(tǒng)軟件的情況。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)控機床仿真器。美國 CGTech 公司開發(fā) VERICUT 軟件，可仿真數(shù)控車床、銑床、加工中心、線切割機床和多軸機床等多種加工設(shè)備的數(shù)控加工過程，既能仿真刀位文件，又能仿真 CAD/CAM 后置處理的 NC 程序。日本 SONY 公司研制的 FREDAM 系統(tǒng)可對球頭銑刀加工自由曲面進行三維仿真，并進行干涉檢查。 國內(nèi)在這方面也開展了諸多研究工作，并取得了重要成果。這些軟件都能實現(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。仿真過程由NC 代碼驅(qū)動，可進行刀具與成品零件、夾具、機床工作臺的碰撞、干涉檢驗 :仿真過程具有三維動畫，畫面可放大縮小，視 角可 360186。華中理工大學(xué)開發(fā)的 NCPVS 系統(tǒng)，具有數(shù)控銑削加工過程仿真功能，即 4 通過生成刀具軌跡，由三維動畫顯示數(shù)控加工過程，以此發(fā)現(xiàn)數(shù)控程序錯誤。西北工業(yè)大學(xué)和德國柏林工業(yè)大學(xué)聯(lián)合研制的五坐標(biāo)數(shù)控加工仿真系統(tǒng)，采用壓縮形式的體素模型構(gòu)造各種刀具掃描體和工件模型，在三維空間進行動態(tài)數(shù)控加工仿真，計算材料切削量，進行切 削過程動態(tài)分析及加工程序優(yōu)化，并可以進行虛擬五坐標(biāo)數(shù)控加工。 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。如果這些研究內(nèi)容實現(xiàn)了系統(tǒng)的計算機軟件化，就意味著能形成一個切削仿真技術(shù)軟件。 目前仿真系統(tǒng)在試切環(huán)境的模型化、仿真計算和圖形顯示等方面取得了重要的進展，正向提高模型的精確度、仿真計算實時化和改善圖形顯示的真實感等方 向發(fā)展。面向?qū)ο笤O(shè)計首先強調(diào)來自域的對象，然后圍繞對象設(shè)置屬性和操作，具有很高的軟件生產(chǎn)率，可靠性，易重用性、易維護性等特點。 （ 2） 類 具有相同或相似性質(zhì)的對象的抽象就是類。 類具有屬性，它是對象的狀態(tài)的抽象，用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來描述類的屬性。 （ 3） 消息和方法 對象之間進行通信的結(jié)構(gòu)叫做消息。發(fā)送一條消息至少要包括說明接受消息的對象名、發(fā)送給該對象的消息名 (即對象名、方法名 )。 類中操作的實現(xiàn)過程叫做方法，一個方法有方法名、參數(shù)、方法體。它允許創(chuàng)建對象，簡單的說，一個對象就是一個封裝了數(shù)據(jù)和操作這些數(shù)據(jù)的代碼的邏輯實體。通過這種方式，對象對內(nèi)部數(shù)據(jù)提供了不同級別的保護，以防止程序中無關(guān)的部 6 分意外的改變或錯誤的使用了對象的私有部分。在定義和實現(xiàn)一個類的時候，可以在一個己經(jīng)存在的類的基礎(chǔ)之上來進行，把這個己經(jīng)存在的類所定義的內(nèi)容作為自己的內(nèi)容，并加入若干新的內(nèi)容。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。所謂“可視化”就是支持該語言的 IDE ( IntegratedDevelopment Environment，即集成開發(fā)環(huán)境，通俗點說就是編程工具 )所提供的功能，無須編程，僅通過直觀的操作方式即可完成界面的設(shè)計工作。二是程序開發(fā)過程一般遵循以下步驟，即先進行界面的繪制工作，再基于事件編寫程序代碼，以響應(yīng)鼠標(biāo)、鍵盤的各種動作 [12]。 （ 1） 對象 :是指可以被當(dāng)作一個單元的代碼和數(shù)據(jù)的組合，它可以是程序中的窗體或控件，也可以是整個程序。 （ 3） 事件 :是指發(fā)生在對象上的事情。 （ 4） 方法 :對象本身包含的函數(shù)和過程 。 （ 6） 面向?qū)ο缶幊?(OOP ):以對象為核心，支持對象的封裝機制、多態(tài)機制和繼承機制。基于事件編程是通過 VB 創(chuàng)建軟件系統(tǒng)時的最主要手段之一。本文系統(tǒng)利用命令按鈕控件設(shè)計了主軸修調(diào)、快速修調(diào)、進給修調(diào)、循環(huán)啟動和進給保持等功能鍵的命令控制。本文系統(tǒng)中多處采用標(biāo)簽控件顯示系統(tǒng)信息，如“加工方式”、“機床實際坐標(biāo)”、“輔助機能”等文字的顯示。本文系統(tǒng)中坐標(biāo)值、主軸轉(zhuǎn)速、進給速度、輔助機能、運行程序段、報警信息等內(nèi)容的顯示都是用該控件完成的，毛坯尺寸、 MDI 方式下運行的程序段也是利用該控件輸入的?？梢栽趫D片框 中顯示的圖片文件有 :位圖、圖標(biāo)、圖元文件、增強型圖元文件、 JPEG 或 GIF 文件。 （ 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)利用圖像控件在仿真圖形顯示區(qū)中載入了四個工位的刀架圖片。它們獨立于用戶，編程后可用來在一定的時間間隔中周期性地執(zhí)行某項操作。 可視化設(shè)計高級控件 （ 1） 公共對話框控件 (CommonDialog)公共對話框控件是一種 ActiveX 控件(VB 內(nèi)部控件集合的擴充 )，是外部控件，能夠提供一組標(biāo)準(zhǔn)的 Windows 常規(guī)操作對話框，例如打開文件對話框、保存文件對話框等。 （ 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。本文系統(tǒng)利用 RichTextBox 控件實現(xiàn)了顯示加工程序、編輯加工程序和顯示幫助文件的功能。本 文 系 統(tǒng) 使 用 的 用 戶 觸 發(fā) 事 件 有 :Click, DbClick, MouseDown, MouseUp,KeyPress, GotFocus 等 [13]。窗體本身是一個容器，主要作用是為各種控件提供框架載體，窗體一般只響應(yīng)系統(tǒng)事件而不直接處理用戶的仿真操作所激發(fā)的事件。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 。 如前所述，操作面板上的窗體可分為固定的和變換的兩種，如操作鍵區(qū)窗體和功能鍵區(qū)窗體，它們在整個交互過程中始終可見且位置固定，在設(shè)計時必須保證其大小位置始終不會隨用戶的操作或系統(tǒng)的響應(yīng)而發(fā)生變化，并且要始終處于操作面板的最前面。還有一類窗體是在程序運行時由于用戶的某種特殊功能操作而加載的，如程序檢錯過程中提示用戶錯誤信息的窗體等，這些窗體的加載與卸載有其特定的條件，并且主要是提供某種信息供用戶參考，因此將它們設(shè)計成活動的，讓用戶可根據(jù)需要隨意拖放關(guān)閉。另一部分則來自于其他控件傳來的信息，如在程序列表窗體的程序名文本框中輸入程序名后進入程序編輯 窗體，該窗體上部的程序名 9 標(biāo)簽框就接收了這一程序名信息并顯示出來，以提示用戶正在對哪一個程序進行編輯。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