刀具仿真系統(tǒng)開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)述

摘 要：本文對(duì)刀具中車刀的仿真系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)進(jìn)行了分析和探討。

關(guān)鍵詞：數(shù)控模擬系統(tǒng) 仿真 車刀模型

一、仿真環(huán)境的建立

現(xiàn)在較為常用的開(kāi)發(fā)軟件有Microsoft Borlandc++、Delphi等，本仿真系統(tǒng)采用基于開(kāi)放式圖形庫(kù)OpenGL，結(jié)合使用Delphi語(yǔ)言進(jìn)行應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)，使用Delphi工具在Windows XP操作環(huán)境下開(kāi)發(fā)。OpenGL即開(kāi)發(fā)式圖形庫(kù)（Open Graphics Library），是目前比較完善的三維圖形標(biāo)準(zhǔn)，它廣泛適合計(jì)算機(jī)系統(tǒng)環(huán)境下的三維圖形應(yīng)用程序設(shè)計(jì)接口，目前已成為開(kāi)放式的國(guó)際三維圖形程序標(biāo)準(zhǔn)。本課題是通過(guò)OpenGL圖形函數(shù)庫(kù)提供基本建模功能，利用矩陣堆棧技術(shù)清晰地表達(dá)出各個(gè)構(gòu)件的相對(duì)位置關(guān)系和運(yùn)動(dòng)層次關(guān)系，從而搭建出刀具的實(shí)體模型。

二、車刀模型結(jié)構(gòu)的建立

車刀仿真系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，就是把現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)和運(yùn)用的實(shí)體車刀在計(jì)算機(jī)上顯示出來(lái)，把車刀抽象成幾何模型，然后轉(zhuǎn)換為相關(guān)的數(shù)學(xué)模型，由數(shù)學(xué)模型再轉(zhuǎn)換為人們?cè)谟?jì)算機(jī)上直接運(yùn)用的模擬實(shí)物即車刀的物理模型。建模過(guò)程就是對(duì)車刀描述、處理、儲(chǔ)存、表達(dá)車刀及其屬性的過(guò)程，對(duì)于不同形狀的車刀就簡(jiǎn)化為不同形狀的幾何圖形，為了對(duì)數(shù)學(xué)模型操作帶來(lái)方便，一般把車刀分為刀片和刀柄兩部分，以減輕對(duì)車刀數(shù)學(xué)建模的難度。現(xiàn)實(shí)的車刀形狀與建模中的車刀形狀有些不同，一把車刀的建立主要是改變刀片形狀來(lái)規(guī)定不同類型的車刀。以一把85°外圓車刀為例，在計(jì)算機(jī)圖形中通過(guò)分析刀片的幾何特征，把刀片看作一個(gè)平行四邊形，顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上，顯示成二維圖形，在二維圖形正坐標(biāo)下通過(guò)計(jì)算各個(gè)點(diǎn)線的關(guān)系，分析數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，得出相關(guān)點(diǎn)、線、圓弧的連接點(diǎn)，確定它的幾何體，通過(guò)拉伸、旋轉(zhuǎn)、平移變換三維圖形之后，顯現(xiàn)在人們眼前的模型。

圖1所示為幾何模型、數(shù)學(xué)模型、物理模型之間的關(guān)系。

三、主要功能模塊的實(shí)現(xiàn)

1.文件保存模塊的實(shí)現(xiàn)

在程序當(dāng)中，幾何模型和物理模型是以數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式存有一定格式保存的，其主要模塊實(shí)現(xiàn)的功能流程圖如圖2所示。

2.自定義刀體模塊的實(shí)現(xiàn)

因?yàn)樵趯?shí)際生產(chǎn)中有各種不同形狀的刀柄，如帶錐體形狀的、成型車刀等形狀車刀，所以在此設(shè)計(jì)出一個(gè)自定義模塊，可以通過(guò)拉伸變換實(shí)現(xiàn)不同切削條件下所需要的車刀形狀。其流程圖如圖3所示。

在加工過(guò)程中除了選好刀具外，還會(huì)有很多因素影響加工質(zhì)量，比如在車削時(shí)加工材料和刀具的選擇是否合適、進(jìn)給量的選擇、切削速度的影響、切削溫度的影響等因素，這些都有待于在擴(kuò)展仿真系統(tǒng)時(shí)加以考慮。