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[毕业论文+程序]

数控毕业设计课题: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含毕业论文、开题报告、任务书、源代码

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[毕业论文+程序]

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；VB6.0

Abstract

Numerical 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 53

1绪论

1.1数控仿真技术的概述

1.1.1数控加工仿真的发展现状

数控加工仿真一般包括以下几个过程；（1）对图样进行分析，确定需要数控加工的部位；（2）利用图形软件对需要数控加工的部分进行几何造型；（3）根据加工条件，选择合适的加工参数，生成刀具轨迹；（4）仿真检验；（5）生成NC代码并传给机床。

由此可见，上述工作需要人与计算机相互配合、共同完成。其中，需要大量的计算和重复性的工作，而人只需指定加工部位与工艺条件。优秀的计算机仿真数控加工软件可以让用户方便地建立其工件的几何模型(曲面与实体模型)，同时只要用户在系统的引导下输入少量数据(工艺参数等),就可以迅速地完成相关的加工编程工作，而且系统具有相当的柔性，可以适应不同类型的情况，对切削加工过程进行仿真，快速检验NC程序，避免发生碰撞和干涉。

目前，流行的计算机数控加工仿真系统主要有以下几种：UNiGraphics是高档CAM软件的代表，其加工方式完备，计算准确，实用性强，是航空、汽车、造船行业的首选CAM软件。CIMATRON90SHI中档CAM软件的代表，该软件产自以色列，其实用性强，也是航空、汽车、电子、模具行业广泛应用的CAM软件。MasterCAM是低档CAM软件的代表，主要应用在中小企业的模具行业。CAXA-ME是国内CAM软件的代表，主要面向中小企业。由于市场的国际化，全球竞争要求产品的制造过程具有高速度和低成本。产品更新的速度越来越快，市场需求朝着小批量、个性化方向发展。传统的小而全的企业模式已越来越丧失竞争力，各种形式的合作开发、生产和销售方式应运而生。因此，异地设计、异地编程、异地加工越来越被众多企业采用，虚拟制造技术也应运而生。虚拟制造是应用计算机技术，对产品的设计、加工、装配等工序统一建模，形成虚拟的生产过程，从而产生了虚拟产品、虚拟企业。虚拟制造技术使厂家可以在不同的城市甚至不同可国家通过Internet/Intranet进行设计、加工，共享同一产品模型，从而大大提高效率，降低成本。虚拟制造技术实际上使一种软技术，其中，产品建模、数据共享和加工过程仿真是虚拟制造技术的基础。

数控加工仿真软件的主要特点是具有CAD/CAM的系统集成性，比较成熟的CAM系统主要以两种形式实现CAM/CAM系统集成：一体化的CAD/CAM系统(如:UGII，Euclid，Pro/ENGINEER等)和相对独立的CAM系统(如:Mastercam, Surfcam等)。前者以内部统一的数据格式直接从CAD系统获取产品几何模型，而后者主要通过中性文件从其它CAD系统获取产品几何模型。

1.1.2数控加工仿真存在的问题

进行机械加工过程仿真，主要存在以下两种情况。一种是从研究金属切削的角度出发，仿真某具体切削过程内部各因素的变化过程，即研究其切削机理，供生产设计与研究应用。另一种是将加工过程仿真作为系统的一部分，重点在于构造完整的虚拟制造系统。但这两种方式的仿真方法是相同的，即对机械加工工艺系统建立连续变化的模型，然后用数学离散方法将连续模型离散为断续点，通过分析这些离散点的物理因素变化情况来仿真加工过程。由于机械加工过程仿真还处于起步阶段，目前存在以下几方面的问题：
仿真的加工形式少，研究范围窄。在切削加工众多的种类与形式中，目前的仿真加工主要集中于车削、铣削和磨削等。同时这些加工方法的仿真也局限在很窄的范围内。如铣削仿真多是仿真立铣刀与端铣刀，而这种仿真系统对其他种类的铣刀(如加工成形表面用的成形铣刀)就无能为力.一方面是因为铣削加工种类繁多，存在着铣平面、铣外圆、铣外形、铣型腔。铣螺旋槽、铣齿轮等多种铣削形式;另一方面是因为铣削加工理论复杂，不同的加工方法、刀具形状的加工模型有较大的差别。目前的仿真系统大多数只能进行几何仿真，即到位轨迹仿真、工件与刀具的干涉校验等，有人称之为NC校验。但在机械加工过程中，几何校验只是前提条件，更为重要的是切削力、刀具振动及刀具磨损等在切削过程中其决定因素的各物理量。

物理仿真考虑理想状态，与实际有较大差距。在目前的仿真系统中预先设定了大量的假设因素，如设定工艺系统刚性满足要求、无振动，加工材料结构统一、无硬点等缺陷，刀具无磨损，切削要素不发生变化等。这种假定的理想状态不能将切削过程中的随即干扰如工件硬点造成的材质变化、振动造成的切深变化等因素考虑进去，是仿真系统不能真实地反映实际切削过程。

仿真手段限制仿真系统的发展。仿真技术的发展与计算机技术紧密相连。过去由于计算机软、硬件的限制，造成仿真时间长，编码工作量大，程序可读性、维护性差等，这些都为仿真工作带来许多困难。目前应用C++语言及面向对象的方法(00P)开发仿真系统己成为发展潮流。以上问题己引起研究人员的重视，今后的仿真制造系统将朝着快速运行、面向多种加工方式，更加符合实际状况的方向发展。

1.2选题背景与意义

选题背景：随着数控技术的发展与广泛应用，各行各业在设备方面普遍采用数字控制己成为当前工业生产领域的一大主流。对于学校和技能培训部门来说，使自己培养的技术人员具有一定的数控知识和操作经验，是其人才顺利走向市场、具有更强的竞争力和适应现代制造业发展的当务之急[4]。在目前如何培养适应社会需求的数控操作技工人才主要存在两方面的问题:一方面培养的对象多，另一方面资金设备受到严格的限制且安全系数低。所以说学生多设备少危险性大始终是困扰着数控培训的一个严重问题。虽然目前市场上有不少先进的仿真软件，但它们所能解决的大都是些共性的问题，并且价格昂贵。在大量采用半手工数控编程的我国制造业，研究开发基于NC代码的仿真加工软件具有十分重要的意义。

鉴于上述原因，再加上数控教学本身的特点:编程难，操作容易。因此，开发合适的数控教学仿真软件，将手工编写的数控程序在计算机上屏幕上较真实地显示出每一个程序段执行时所留下的轨迹、执行过程和执行结果成为了一种需要，将这样的教学手段用在数控编程和操作的教学及培训中，可以很好地解决上述问题，达到良好的教学效果与生产需要。

意义：本课题主要研究基于网络的数控车床实训操作仿真系统，实现系统的意义如下：

（1）可以减少实际使用的数控设备。学生在学完理论课之后就要进行生产实践，这就需要大量的数控设备。然而数控设备价格昂贵，学校的条件非常有限，不可能购买大量的数控设备供学生进行生产实习。而通过网络进行数控实训操作练习，学生可以熟练掌握数控车床的大量操作界面，而且还能进行NC程序的语法校验及刀具轨迹校验，避免在试切过程中既浪费材料，损耗机床，又可避免由于NC程序的语法错误而造成的机床或刀具的损伤。

（2）利用网络传输NC程序，避免人为输入误操作，缩短程序输入时间。

随着课题研究的进一步深入，为后续软件仿真的其它功能实现打好基础。

（3）本研究为我们提供一次设计仿真软件的机会，可以提高教师的科研水平。

本文介绍基于Windows界面的VB6.0软件设计包开发出的人机界面友好，操作简便的数控教学仿真系统软件的情况。