引言

　　數(shù)控機床是按照事先編制好的加工程序對工件進行加工的設備侍芝，加工程序不僅要保證加工出來的工件符合圖紙要求凉泄，而且要盡可能使數(shù)控機床的功能和性能得到充分的發(fā)揮，因此清钥，對加工程序的運行進行圖形仿真琼锋，以檢驗加工程序的正確性，具有重要的意義祟昭。不僅如此缕坎，數(shù)控加工仿真培訓越來越受到人們的重視，這是因為數(shù)控加工要求操作人員既要熟悉數(shù)控編程指令篡悟、CNC的功能谜叹，又要了解機床的性能，數(shù)控加工的這些特點決定了傳統(tǒng)的技術培訓方式已無法滿足需要搬葬。所謂傳統(tǒng)的技術培訓方式是指操作人員先學習技術理論和操作規(guī)程荷腊，再到生產(chǎn)現(xiàn)場，以師傅帶徒弟的方式進行技能培訓的方式芜监。這種方式的主要缺點是數(shù)控機床一般是比較昂貴的設備缆乐，不允許學員任意的開、停和制造事故烧骗，所以禽糊，學員動手機會少，使得學員掌握操作技能的時間較長。此外阔萧，師傅的水平參差不齊绳瓣，教學質量難以保證。因此男梆，數(shù)控加工仿真對檢驗加工程序的正確性和培訓操作人員兩方面都具有重要的作用嗡深。本文以應用廣泛的數(shù)控鏗銑床和加工中心為研究對象，主要討論采用面向對象技術分析數(shù)控機床贸卦，建立數(shù)控機床對象類和仿真模型惋肾。文中所指的數(shù)控機床是數(shù)控鏗銑床和加工中心的總稱。

　　1仿真系統(tǒng)中的面向對象技術

　　面向對象技術對對象的描述和處理接近現(xiàn)實世界诊胞，它的數(shù)據(jù)抽象暖夭、繼承和多態(tài)機制特別適合描述內(nèi)在機制復雜的對象，因而迅速在各行業(yè)中得到了廣泛的應用撵孤。

　　1.1面向對象技術

　　在面向對象技術中迈着，具有相同結構和處理機制的對象抽象為類，對象是類的一個實例邪码。對象不僅具有用數(shù)據(jù)來描述的狀態(tài)或屬性裕菠，還具有用于改變對象狀態(tài)的操作(在面向對象中，這些操作稱為方法)闭专，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)與操作的結合奴潘，因而，對象可以同時描述事物結構和行為兩方面的信息影钉。不同的對象之間通過消息傳遞來完成萤彩，而對象內(nèi)部數(shù)據(jù)操作對外是不可見的。這稱之為數(shù)據(jù)封裝斧拍。面向對象的對象繼承機制，使父類的特性通過繼承可以傳遞到子類杖小，這一特性為描述客觀世界的對象提供了可能性肆汹。對象繼承對于解決各對象之間的資源共享從而提高軟件的可重用性和可擴充性是十分有用的，可重用性和可擴充性對軟件產(chǎn)品的可維護性零破。對更新?lián)Q代產(chǎn)品的質量和生產(chǎn)力有極大的影響衫半。在面向對象技術中，確定對象之間派生關系是確立整個系統(tǒng)的關鍵抠孤，整個系統(tǒng)往往只有一個或幾個最基本的對象基類洋虫，其他則是基類的派生類。面向對象技術的派生關系使我們可以直接從已有的類中獲得大量現(xiàn)成的屬性和方法悠衔，而它的多態(tài)屬性又可以讓我們在派生類中定義不同于基類的屬性和方法权疾。

　　1.2數(shù)控機床的面向對象分析

　　數(shù)控機床的結構雖然復雜，但它們都是由相對獨立的數(shù)量較為固定的不同功能的模塊組成锡褂，用面向對象的方法分析數(shù)控機床满律，具體數(shù)控機床和模塊都被視為對象群鞭，即數(shù)控機床由相互獨立的各種對象組成，圖1所示為數(shù)控機床的對象模型咖迄。在對象模型中刃纽，數(shù)控機床是由主軸、立柱溉浙、床身烫止、工作臺、控制面板戳稽、換刀裝置及托盤交換裝置組成馆蠕。它和實際的仿真對象的組成稍有差別，對一些與仿真無關的部件广鳍，如液壓系統(tǒng)荆几、電氣系統(tǒng)等，在仿真模型中可以不予考慮赊时，以簡化仿真模型吨铸。圖中的黑圓球點“·”和“l(fā)十”是多重符號，表示一個類的許多實例相關于另外一個類的實例祖秒，空心圓球點“O”表示一個類的0或1個實例相關于另外一個類的實例诞吱。從對象圖中可以看出，主軸竭缝、主柱房维、床身、工作臺跳蚓、控制面板是每一臺數(shù)控機床的必需部件疑惨，換刀裝置和托盤交換裝置則是可選部件，但對加工中心而言抠建，換刀裝置和托盤交換裝置也是必需部件估掐。

　　1.3排斥關系的檢查

　　數(shù)控機床并不是所有部件的任意組合，部件間的選用搭配有一定的排斥關系盛己，仿真系統(tǒng)必須能對這些排斥關系進行描述船酗，確保仿真模型反映的是現(xiàn)實存在的數(shù)控機床。例如弊肢，在換刀裝置中收泥，機械手是可選部件，刀庫是必需部件蠕为，但一旦選定鏈式刀庫琐店，就必須要選一種機械手；加工中心可以有多個刀庫，但必須和機械手配合才能完成換刀動作俄洞；同樣以躯，工作臺和托盤裝置也存在排斥關系，長方工作臺不能與托盤裝置配備在同一臺數(shù)控機床上啄踊；分度工作臺基座的運動方式?jīng)Q定分度工作臺與托盤裝置類型的搭配關系忧设，基座固定的分度工作臺只能與回轉式托盤裝置搭配選用，等等颠通。由于仿真系統(tǒng)中址晕，只有部件間才存在排斥關系，而且部件類型數(shù)量有限(但每一類型中顿锰，部件型號無限)谨垃，所以，每個部件類型都可預先賦予一個確定的ID號硼控。按照數(shù)控機床規(guī)格標準刘陶，數(shù)控機床的類型數(shù)量較少，仿真系統(tǒng)可枚舉每一種數(shù)控機床中所有存在排斥關系的ID號牢撼。排斥關系用集合描述匙隔，設A、B為兩集合熏版，a1纷责、a2、…系亭、an代表數(shù)控機床部件的ID號剿哪，為集合A中的元素，b1晋合、b2主厅、…、bm也代表數(shù)控機床部件的ID號掐腕，為集合B的元素咒祠，即A＝{a1，a2谢燎，…，an} B＝{b1幕笋，b2钧椿，…，bm}那么仿真系統(tǒng)中的排斥關系可表示為：集合A排斥集合B椿笤，或集合B排斥集合A盹屠，即若某一仿真模型中，集合A與B的所有元素存在，說明該模型中存在部件排斥膀捷，需重新選擇部件類型迈嘹。

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