虚拟数控外圆磨床磨削加工的初步研究

论文摘要

数控加工仿真技术在CAD/CAM技术中占有重要的地位,多年来一直是人们研究的热点,过去一般是基于二维平面或动画示意形式的仿真。随着CNC技术的普遍应用,三维真实感的加工过程仿真成为人们关注的焦点。虚拟加工是应用虚拟现实技术实现对加工过程的动态仿真,其目标是实现加工过程在计算机上的真实再现。目前数控机床已经在制造业中得到广泛应用,为了减少由于试切造成的浪费,需要对数控加工过程进行仿真,以虚拟加工的形式在计算机上完成对数控程序的检验。本文通过三维实体的布尔集合运算,采用实体造型技术实现对磨削加工过程的仿真。在Windows2000/XP平台上运用Visual C++6.0工具开发了初步的虚拟数控磨削加工系统。本文主要完成了以下内容:1.应用“虚拟+现实”的仿真概念于虚拟数控外圆磨床磨削加工的研究。这种模式弥补了传统虚拟现实技术单纯依赖计算机所带来的种种不足,将虚拟的机床运动与实际的数控操作融为一体,可使用户既掌握数控磨削加工的基本原理,又掌握数控系统操作的基本技能。运用软件工程方法完成对虚拟数控磨削加工系统的总体分析和框架设计,开发了简洁、友好的用户界面。2.分析数控语言结构,借鉴一般计算机高级语言编译技术,对数控程序进行词法分析、语法分析、语义分析。设计了一个数控程序的编译器,该编译器可实现数控程序的读入,检错与翻译,而且具有通用性和兼容性。3.采用代码驱动的方式,开发出基于多线程技术的数控加工过程仿真模块,能够对数控程序进行二维和三维加工的动态仿真。二维动画过程采用了异或动画方法,三维仿真过程基于OpenGL图形库,运用其双缓存技术得以实现。4.开发出基于RS-232C的串口通信模块,能够实现该系统与实际机床的通信。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1-1 CAD/CAM技术发展概况
• §1-2 数控加工编程的发展概况
• §1-3 数控加工仿真的应用和国内外研究现状
• 1-3-1 数控加工仿真技术的研究背景
• 1-3-2 数控加工仿真技术的概念
• 1-3-3 数控加工仿真技术的国内外研究现状
• §1-4 本文研究的主要内容
• 第二章 数控磨削加工仿真系统整体设计
• §2-1 数控磨削加工仿真系统的分析
• 2-1-1 数控磨削加工仿真系统总体设计原则
• 2-1-2 系统的需求分析与功能描述
• §2-2 “虚拟＋现实”的仿真模式
• 2-2-1 “虚拟＋现实”仿真模式的概念
• 2-2-2 组成软件的各功能模块的实现
• §2-3 三维加工仿真器的设计
• 2-3-1 三维加工仿真器的整体框架设计
• 2-3-2 三维加工仿真器各功能模块的详细设计
• §2-4 数控磨削加工仿真系统界面
• §2-5 数控磨削加工仿真系统开发平台
• 2-5-1 Win32 多线程技术
• 2-5-2 VC++6.0 编程方法
• 2-5-3 OpenGL简介
• 2-5-4 MFC模式下OpenGL编程关键技术
• 2-5-5 系统帮助的开发
• §2-6 本章小结
• 第三章 数控程序的检错与翻译
• §3-1 数控程序编译器的设计
• 3-1-1 数控程序检错与翻译模块的功能结构图
• 3-1-2 数控程序的一般格式
• §3-2 数控程序编译器的实现
• 3-2-1 数控程序的读入
• 3-2-2 数控程序的检错
• 3-2-3 数控程序的翻译
• §3-3 数控程序对三维加工过程仿真的控制流程
• §3-4 本章小结
• 第四章 虚拟数控磨削加工过程
• §4-1 几何建模技术
• 4-1-1 曲线曲面的表达技术
• 4-1-2 实体模型的布尔运算
• 4-1-3 三维实体建模
• 4-1-4 基于图像空间建模
• 4-1-5 离散矢量建模
• §4-2 插补算法
• 4-2-1 数字积分器的工作原理
• 4-2-2 数字积分法的直线插补
• 4-2-3 数字积分法的圆弧插补
• §4-3 数控磨削加工二维仿真
• 4-3-1 MFC图形编程方法
• 4-3-2 二维动画仿真方法
• §4-4 数控磨削加工三维仿真
• 4-4-1 建模方法
• 4-4-2 双缓存动画技术
• 4-4-3 三维仿真算法
• §4-5 本章小结
• 第五章 通信功能实现
• §5-1 数控系统的通信
• 5-1-1 串口通信基本概念
• 5-1-2 数控系统常用串口通信接口标准
• §5-2 串口通信编程方法
• §5-3 虚拟加工系统通信功能实现
• 5-3-1 串口通信类
• 5-3-2 通信线路连接
• 5-3-3 通信协议设置
• 5-3-4 通信程序实现
• §5-4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• §6-1 全文总结
• §6-2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果