數(shù)控機床是現(xiàn)代機械工業(yè)的主力設(shè)備，數(shù)控車床是裝備量最大的數(shù)控機床敏卦，約占42%屯贺。數(shù)控車床的培訓(xùn)是學(xué)校職業(yè)技能培訓(xùn)的重點。但數(shù)控車床特別是高性能數(shù)控車床價格昂貴刑袒，學(xué)校無力大量購買涤墙，故在購買少量的高性能數(shù)控車床上，裝上筆者開發(fā)的相應(yīng)模擬軟件后程悼，讓學(xué)生在模擬軟件上練習(xí)合格后惯缚，再上車床操作，該模式非常適合學(xué)校的大規(guī)模培訓(xùn)诬像。該軟件還可真實地模擬車削加工軌跡屋群，檢驗數(shù)控加工程序確定的工藝路線是否合理，是否會出現(xiàn)刀具與工件相撞坏挠、過切等問題芍躏。

　　1 用VB開發(fā)軟件

　　車床加工是典型的兩坐標聯(lián)動加工，用平面圖形即可表示清楚降狠。該模擬軟件在Windows95/98中文版操作系統(tǒng)下運行对竣，編程語言選擇VB5中文版，是一種面向?qū)ο蟮目梢暬幊陶Z言榜配。數(shù)控車床的工作過程可視為操作者對數(shù)控車床上的鍵盤柏肪、開關(guān)等進行操作后產(chǎn)生相應(yīng)的結(jié)果姐刁。VB提供了眾多控件(對象)，可用于表示數(shù)控車床上的鍵盤烦味、開關(guān)等聂使，如用CommondButton控件表示按鈕，其功能在該控件的對應(yīng)事件過程中編程即可實現(xiàn)谬俄。面向?qū)ο笫沟酶魇录^程相對獨立柏靶，結(jié)構(gòu)明晰，便于編程與修改贼匾。模擬軟件的編程铛田，應(yīng)使學(xué)生在計算機前操作與在數(shù)控車床上操作的感覺相一致。

　　2 軟件界面與實際完全一致

　　學(xué)生在數(shù)控車床前瞪栋，其工作空間大體上可分為3部分：①車床機械部分嚣历，包括三爪卡盤、工件荷焦、刀架盟挤、尾座、床身等掌范；②操作面板腻俏，有顯示屏、鍵盤睦键、各種開關(guān)目尘、旋鈕等；③刀具庫栗沫，包括各種車刀诺秒、鉆頭、鏜刀等谤绳。相應(yīng)地良风，模擬軟件設(shè)計了3個Form控件(界面)，F(xiàn)orm1控件：顯示車床機械部分闷供，顯示裝夾工件烟央、裝刀對刀、切削加工過程歪脏；Form2控件：顯示數(shù)控車床的操作面板疑俭；Form3控件：顯示可供選用的刀具。各Form控件上的布局與數(shù)控車床上的實際布局婿失、位置钞艇、顏色等完全一致。

　　車床最常用的夾具是三爪卡盤與尾座頂尖豪硅，工件一般為管材或棒材哩照。按“機械制圖”的規(guī)定挺物，在Form1中用若干Shape、Line控件來表示工件飘弧、卡爪盘胯、頂尖。用戶輸入工件尺寸要尚，改變表示工件的Shape控件的Visible屬性與Width刚驶、height屬性，在Form1中顯示出工件朽擒。在相應(yīng)的鍵盤牙吼、鼠標事件過程中編程，用鍵盤今搂、鼠標改變各Shape柱称、Line控件的位置屬性，移動工件與卡爪饼簸、頂尖臼磁，并給出相應(yīng)的提示，即完成裝夾過程蛛最。

　　Form3中設(shè)置多個PictureBox容器，每個容器中用若干Line控件“繪制”一種刀具恋瞳。對鉆頭等形狀相同磨镶、尺寸成系列的刀具，可根據(jù)用戶輸入的刀具尺寸健提，軟件相應(yīng)地改變?nèi)萜髦蠰ine控件的位置屬性琳猫，顯示不同的規(guī)格。

　　3 設(shè)置參數(shù)私痹、識別輸入指令及顯示加工效果

　　數(shù)控車床刀架有12個工位脐嫂，可任意選擇某工位。Form1中設(shè)置了若干Line控件紊遵。此時雙擊任一PictureBox容器账千，F(xiàn)orm1中的Line控件會在當(dāng)前工位繪制出相應(yīng)的刀具，在此工位“裝刀”暗膜。如果該工位已有刀具匀奏，軟件會提醒是否更換刀具。用戶還可通過鍵盤学搜、鼠標操作來改變刀具在刀架上的安裝位置娃善。Form1中每個工位上安裝的“刀具”的Line控件的數(shù)目、各Line控件的位置屬性值都將存入變量瑞佩。當(dāng)該工位被選為當(dāng)前工位時聚磺，即顯示其上所裝刀具形狀瓤计。在Form1上雙擊某工位，若該工位無刀莹宁，則該工位所有變量值均為0圾峭。數(shù)控加工中，還需輸入刀具補償參數(shù)(包括X與Z方向補償值庇鸭、刀尖圓弧半徑废徙、刀尖參數(shù)等)。全功能性數(shù)控車床一般配備對刀儀狂嘉，軟件中用若干Shape控件表示爵孔。通過鍵盤、鼠標事件询蚊，改變刀具Line控件與對刀儀Shape控件的位置神阔，根據(jù)位置屬性值，確定刀具補償值因震。再用類似的方法吩捞，根據(jù)刀具Line控件與工件Shape控件的位置屬性值確定工件坐標系與機床坐標系的關(guān)系。相應(yīng)的數(shù)值保存在Form2中相應(yīng)的Label控件中汁蝶。

　　數(shù)控系統(tǒng)中渐扮，只有G、M掖棉、F墓律、S、T等有限指令幔亥，格式也不復(fù)雜耻讽。數(shù)控加工程序與計算機程序類似，由若干程序段組成帕棉，每個程序段一般以“针肥；”結(jié)束。模擬軟件在Form2中設(shè)置了一個與實際一致的小鍵盤香伴，用TextBox控件接受輸入的程序慰枕。軟件將輸入的每個程序段看作一個字符串，VB提供了豐富的字符串函數(shù)即纲，如Val捺僻、Instr等，可以很方便地提取其中包含的信息崇裁，并予執(zhí)行嚼讹。例如：

　　O0001；

　　G00 X60 Z5 S400 T0101波耗；

　　G01 U-10 W20 F0.1脊腺；

　　……

　　程序以“O”開頭崎绽，“0001”表示程序號，“茉园；”后的“G00 X60 Z5 S400 T0101宅殿；”視為一個字符串，可用instr函數(shù)檢測出“G”指令的存在汁讹，再用Val檢測出其后的數(shù)字“0”诞书，得到具體的“G00”指令。依此棋裳，檢測出“X”快檀、“60”及其它。所有輸入的數(shù)控加工程序均以文件形式保存在硬盤中凭协。

　　數(shù)控車床可加工的只有直線與圓欢季А（包括順圓、逆圓）丸冕，其余曲線可由直線耽梅、圓弧逼近而成。直線胖烛、圓弧的形成過程采用數(shù)控插補方法眼姐。模擬軟件無法模擬半閉環(huán)的數(shù)控車床實際運動的反饋控制，選用逐點比較法形成軌跡佩番，計算簡單众旗，編程方便。軟件通過如上的字符串計算答捕，為插補計算提供軌跡性質(zhì)逝钥、幾何參數(shù)（起點屑那、終點拱镐、圓心等）、轉(zhuǎn)速持际、進給量等數(shù)據(jù)沃琅，還有工件坐標系與機床坐標系的關(guān)系、刀具的補償搂物。

　　模擬軟件中蝠笔，工件（Shape控件）填充以醒目的黃色。執(zhí)行切削指令時囱蕴，刀具按插補計算的軌跡在屏幕上移動床少，刀具切削刃從工件經(jīng)過處，以屏幕背景色覆蓋朋堪。視覺效果上橘疚，工件材料被切除汪汰。因為數(shù)控車床加工的是回轉(zhuǎn)件，切削刃所經(jīng)之處關(guān)于主軸軸線對稱的工件部分胶僵，也要以屏幕背景色覆蓋步盼，顯示出工件材料被切削的效果。

　　4 軟件中一些問題的解決

　　數(shù)控車床所用FANUC數(shù)控系統(tǒng)中隘勾，還有G70樊鲁、G90等復(fù)合加工指令，是直線運動(G00捏章、G01)蔗彤、圓弧運動(G02、G03)的組合惠昔。根據(jù)運動軌跡性質(zhì)與切削效果幕与，模擬軟件編程時建立了G00、G01镇防、G02啦鸣、G03、G32(螺紋切削)共5個加工子程序来氧。程序段中出現(xiàn)某一指令诫给，則調(diào)用相應(yīng)子程序或子程序組合，如“G00啦扬；”中狂，調(diào)用G00子程序，根據(jù)“X60 Z5 S400 T0101”扑毡，形成相應(yīng)的軌跡胃榕。

　　實際操作中，有些情況幾乎不可能出現(xiàn)瞄摊，如未夾緊就加工的情況勋又。模擬軟件編程時必須考慮這些情況，為此颈缆，在模擬軟件中許多操作結(jié)果都以狀態(tài)變量形式保存葡料，如卡爪頂尖夾緊，該狀態(tài)變量為“真”梧货，是后續(xù)加工的前提佃贞。數(shù)控車床的分辨率一般已達0.001mm，計算機屏幕上無法表示如此小的長度镐催。Form控件坐標系中編程時隶俄，以30Twip/mm為單位，而機床的坐標值以0.001mm為單位顯示。實際位置值與顯示的坐標值有一定誤差剿蹦，但不影響視覺效果辨迷。

　　模擬軟件提供的數(shù)控車床的操作過程與實際的操作過程完全一致。模擬軟件接受FANUV-0TC加工程序并演示加工軌跡洁乏，與實際效果相同袁暗。數(shù)控車床的各種功能，如單句執(zhí)行倍试、暫停讯屈、緊急停止等，模擬軟件均可實現(xiàn)县习。對某些功能涮母，如調(diào)整伺服系統(tǒng)參數(shù)、反饋控制等涉及機床“硬件”的躁愿，只保留其操作叛本，無法進行效果的模擬。

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