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依托多类控件的摹拟数控车床和其作业研讨

作者:admin时间:2021-11-22 09:40:32 次浏览

信息摘要:

虚拟数控铣床三维模型的构建现以FANUC数控铣床系统为蓝本,构建数控机床三维实体模型。虽然真正的数控铣床结构复杂,不可能完全复制,但建造的虚拟模型也必须体现出数控铣床的结构特点和主要组成单元,具体包括床身、铣刀、工件、主轴以及沿纵、横向移动的工作台等。为此,利用OpenGL提供的点、线、多边形、图像和位图等图元

虚拟数控铣床三维模型的构建现以FANUC数控铣床系统为蓝本,构建数控机床三维实体模型。虽然真正的数控铣床结构复杂,不可能完全复制,但建造的虚拟模型也必须体现出数控铣床的结构特点和主要组成单元,具体包括床身、铣刀、工件、主轴以及沿纵、横向移动的工作台等。为此,利用OpenGL提供的点、线、多边形、图像和位图等图元以及库函数,并根据数控铣床各个部件的基本几何形状、材质、运动约束等条件,在提取它们共性的基础上,建一个基类(CDraw3D),该类定义了三维模型的共性,例如光照、颜色、反射、缓存类型等。然后又在该类基础上,派生出对应不同几何图形的新类,例如盘(CDisk)、圆台(CCylinder)、球(CBall)、图元(Cprimitive)等。先将床身、铣刀、工件、主轴和工作台等模块单独绘制,并按照铣床结构上的逻辑关系把这些模块集成起来,从而构建出数控铣床的三维实体模型,如所示为数控铣床实物图片和虚拟三维模型。


  构建上述三维虚拟数控铣床模型的主要程序框架如下:VoidCDrawmachineView::DrawMConstruction{//绘制门glPushMatric://压入当前矩阵堆栈glTranslated(2000,f-135.0,f-1745.0f);//当前矩阵乘上一个平移矩阵glRotated(8.4,f0.0,f1.0,f0.0f);//当前矩阵乘上一个旋转矩阵glScaled(1.5,f1.55,f1.5f);//当前矩阵乘上一个放大矩阵MILLDoor;//绘制防护门glPopMatrix;//弹出当前矩阵堆栈//建立坐标轴glPushMatric;glTranslated(-50.0,f950.0,f0.0f);glRotated(180.0,f0.0,f0.0,f1.0f);MILLCoordinate;//绘制坐标轴glPopMatrix;//绘制数控铣床模型glPushMatric;glTranslated(-50.0,f0.0,f800.0f);glRotated(80.0,f1.0,f0.0,f0.0f);MILLMachinebody;//绘制数控铣床glPopMatrix;}数控铣床实物和虚拟模型可见,通过glPushMatrix与glPopMatrix一对矩阵堆栈操作函数和适当的几何变换可以实现床身、铣刀、工件和工作台等模块间的相对位置和运动关系。同时,还要对其进行光照、材质、纹理以及反走样等技术处理,使虚拟场景中的数控铣床更加逼真。虚拟数控铣床加工过程的实现21虚拟数控铣床加工系统的界面设计该虚拟数控铣床加工仿真系统拥有一个良好的人机交互界面,如所示为虚拟数控铣床操作面板。


  界面主要由NC代码编辑区(MDI)、虚拟操作面板和模拟显示屏组成。本系统既可以从外部读入NC代码文件,也可以通过虚拟键盘修改读入的文件或直接重新输入NC代码,然后进行保存并运行。虚拟操作面板具有与真实机床类似的按钮、旋钮、开关、指示灯及其他控制部件,用户可以通过鼠标进行操作。在选定虚拟数控铣床操作面板了NC代码程序、加工对象、刀具以及运行方式后便可以开始加工,显示屏实时模拟出实际的加工过程,刀具沿着所要求的轨迹运动,毛坯体不断被切削,直到加工程序结束,工件体被加工成合格零件。


  虚拟数控铣床加工过程的实现数控铣床加工过程虚拟仿真实质上就是根据NC代码程序的要求来完成刀具和工件之间的相对运动,这就要求对读入的数控加工程序进行译码与诊断,形成用来控制铣床各部件协调运动的数据,并加以存储。然后利用这些数据,改变刀具和工件模型之间的相对位置,从而实现了切削过程的模拟,所示为虚拟数控铣床加工过程演示图。左边是NC代码编辑显示区,右边是虚拟加工显示区,并且右边显示的工件轮廓与左边区域中的数控加工程序相对应。


  如所示工件轮廓对应的数控加工程序代码如下:O2011N10G54M03S500;N20G90T0101G42;虚拟数控铣床加工过程演示图N25Z0;N30G0X-10G0;N40G1X40;N50G3X80Y40I0J40;N60G1Y85;N70G3X75Y90I-5J0;N80G1X25;N90T0101;N100X0Y60;N105Y-10;N110G0Z0;N120M05;N130M02;%NC代码程序决定了数控机床在虚拟加工显示区的切削过程,即刀尖与工件在机床坐标系中相对位置的变化。本系统在机床绝对坐标系中,计算刀尖与工件相对位置的变量为g_vtTipWrk,它由刀尖主轴相对位置和刀尖工件相对位置共同确定。


  结语本文通过OpenGL强大的三维显示效果,基于VisualC开发环境,实现了对数控铣床的三维建模和零件虚拟加工过程的渲染效果,可以完成NC代码程序到虚拟零件的仿真加工过程,并能够清楚地观察到刀具的切削状态。而进一步的后续工作是基于上述虚拟加工仿真系统实现与真实机床的通信控制,并下载已验证的数控加工程序,以便控制数控机床加工出合格的零件。同时,还可以对数控机床的精度和刀具的磨损进行标定和综合评价,并核定零件的加工工时,以便于制造企业的车间调度与管理。经过不断地改进与完善后,计划将其产品化,并推向市场。


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