数控车床加工仿真系统设计

【摘要】： 数控加工仿真技术为验证数控程序的可靠性及预测加工过程提供了强有力的工具。数控加工三维动态仿真是高档数控系统的必要功能，技术复杂，难度大，具有重要的应用价值。 本文论述了系统开发的背景和系统的研究现状，从需求获取和需求分析两个方面对系统需求管理的工作进行了描述，阐明了系统需要解决的主要问题。在系统设计阶段，从架构设计开始，建立了系统的功能架构、技术架构，然后在详细设计部分说明了系统的核心类图及动态结构图。最后，对于系统实现过程的几个重点问题进行了详细的分析和论述。 本文解决的关键问题有以下几方面： 一、系统是数控车床加工系统的一部分，它属于基于NC程序的数控加工过程几何仿真，由NC指令驱动数控机床三维几何模型，完成加工过程仿真。对数控仿真系统进行NC功能仿真着重讨论在虚拟环境下仿真系统内部运动控制模块所包含功能的实现问题，主要包括系统坐标系设定、线性插补、系统参数以及机床软件控制面板中包含的部分功能的实现。对虚拟机床的NC功能进行仿真在前期的机床的实体模型和运动模型仿真的基础上又推进了一步，是从简单运动仿真向复杂的、严格按照NC指定的运动关系进行运动仿真的完善过程。 二、在数控仿真系统碰撞和干涉检验部分，针对Java3D原有的碰撞检测算法存在误判和误差较大的缺点，提出了基元体空间分割碰撞检测算法，同时从正前方、正上方、正右方三个视角检测物体的碰撞情，每个视角中采用动态八叉树算法对物体的碰撞情况进行检测，从而在基于Java3D的虚拟加工系统中实现了精确的碰撞检测。