随着计算机技术的发展,计算机图形技术在机械制造领域得到了广泛的应用,计算机仿真加工技术就是其最重要的应用之一。所谓仿真加工,就是遵循计算机图形学的基本原理,根据NC代码,在计算机上模拟显示机械加工的过程。仿真加工技术综合运用了计算机技术、图形图像技术、多媒体技术、软件工程、信息处理、自动控制等多个技术领域的知识,是一门新兴的高科技技术。它在减少损失、节约经费、缩短开发周期、提高产品质量和生产效率等方面发挥了重大的作用。 本文充分利用曲面的微分几何特性,对几类五坐标数控加工中心的结构和特点、刀具姿态、刀具轨迹的生成和刀具扫描体的实现作了论述。并由此开发了一个三维仿真加工环境系统,其中的设备单元为一个第一类双转台五坐标数控仿真加工中心。该系统针对回转体毛坯进行了离散化的处理、对五坐标NC加工的刀具姿态、刀具轨迹的生成和毛坯材料的去除作了详细介绍,该系统在刀位文件的驱动下运行。在加工过程中可连续不断地改变视角,以观察加工过程中加工中心的部件运动、零件和型腔的成型过程。 在国内数控虚拟机床技术研究的基础上,本文对数控加工过程的可视化进行了研究,包括仿真加工环境的建造、刀具轨迹的优化模型及刀位计算、NC代码翻译与实现,并着重于NC代码翻译与实现的算法和刀具扫描体研究。本系统以WindowsXP为开发平台,采用C++Builder软件及三维图形软件标准接口OpenGL为工具,初步设计了整个仿真加工的过程。系统的结构包括: (1)仿真加工环境:仿真加工环境由机床、工件、刀具和夹具构成,采用OpenGL和3D max对机床、夹具进行特征造型。 (2)毛坯和刀具的创建:利用OpenGL工具,创建了刀具模型和毛坯的离散化。 (3)仿真加工过程:包括NC代码的处理、三维动画仿真。数控加工过程仿真主要指几何仿真。几何仿真将刀具与零件视为刚体,不考虑切削参数、切削力及其它因素对切削加工的影响,只是对NC代码进行翻译,产生刀具位置数据,并以此数据驱动机床运动部件和刀架运动,刀具对工件进行仿真切削等。