摘要：数控加工对于现代制造业来说具有十分重要的作用，随着工业的不断发展，对于零件的要求也变得越来越高，如何生产出具有高质量的零件是数控加工需要重点研究的课题。由于数控设备较昂贵，如果用数控制备一次次地加工零件要花费较大的成本，对于数控加工技术进行自动编程与仿真工作能够有效地降低成本，提高设备的加工质量。基于此，文章对于数据加工自动编程与仿真工作进行了研究。

关键词：数控加工；自动编程；仿真实验系统；建立模型；绘制模式；模型重构 文献标识码：A

中图分类号：TG659 文章编号：1009-2374（2015）21-0023-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.21.012

所谓数控加工，主要指的是一个零件按照图纸的要求进行加工的整个过程，在这个加工过程中，需要根据图纸上零件的所有数字化的定义来制定相应的指令，而且能够有效的保障零件在加工中具有较高的精度，对于最终加工成的零件来说，在对这一零件进行检验时，能够更加方便地对零件的整体形状与尺寸进行控制，提高整体的精度。就实际情况来看，当需要进行加工的零件复杂程度与精度要求都十分高时，数控加工便能够更好地发挥出其特点与优势。在实际的操作过程中，无论数控程序编写的多么精细，仍然会有着较多的问题，而且传统的手动编写程序不仅容易出错，而且需要消耗较多的时间。由此可以看出，将自动编程技术引入到数控加工程度中具有较高的意义，能够有效的提高整体数控系统的精度与效率，再加上仿真性的实验，便可以根据不同零件的要求进行模拟加工，具有十分高的实用性。

1 数控加工自动编程系统的构建

1.1 数控加工中自动编程的要求

在数控系统中应用自动编程技术，主要便是将数控技术与计算机技术进行有效结合，通过计算机的思想将数控加工中的各个环节都紧密地结合在一起，所以，在实际应用中一定要将所有的计算机辅助加工软件都联系在一起，比如CAD、CAM等。在数控加工编程中，首先需要做的便是能够有效地识别图纸，对于图纸识别的软件目前应用最广泛的便是AUTOCAD软件，通过使用这一软件来为整体系统进行服务是十分合适的。之后，需要通过这一软件将零件所有的特征进行总结，与数控机床进行结合，所以在加工过程中需要对数制机床有一定的认识与了解，能够熟练地使用数控机床，特别是对于G代码应当有相当清楚的理解。

1.2 数控加工自动编程技术不同模块的功能

在自动编程技术中，需要对整体系统细分成不同的模块，通过这些模块的共同工作来完成整体的工作。

第一，对图形进行分析。这一部分主要指的是通过使用计算机软件对需要加工的零件进行分析，总结出这一零件所具有的特征，将所有的特征进行分类，在加工的时候便可以根据这些特征编写相应的加工工序。

第二，对数据进行相应的处理。在完成对零件特征与信息的收集与整理之后，便需要建成的数据库对这些特征进行分析处理，通过相应的算法生成刀具的运动

轨迹。

第三，将需要的工艺进行输入与分析。对于不同零件的加工来说所需要的工艺也有着一定的差别，所以，需要根据加工工艺的不同将所需要的工艺输入到自动编程的程度当中，以此来确定在加工过程中切削的用量等必需的参数。而且这些参数都需要是临时的，因为每次加工的条件不同所对应的加工参数也不同。

第四，整体自动编程数据库的建立。在自动编程过程中，需要对零件所具有的信息进行处理，而处理的时候便需要从数据库当中得到相应的信息，将这些信息进行重新的组合便能够生成加工零件所对应的加工程序，才能够进行整体的数控加工。

2 数控加工仿真实验系统的构建

在数控加工技术中，通过使用NC来进行切削的仿真主要可以分成两个部分，分别是几何方面的与力学方面的。对于前者切削技术来说，主要是需要考虑一些物理量，这些物理量主要指的便是切削参数与切削力，这两个参数对于走刀来说是十分重要的，可以有效地验证NC程序所具有的正性。对于整个切削技术来说，其需要物理仿真的一种，它的工作过程可以被看作是通过使用动态力学来完成对刀具的预测，以此来完成对各个参数的控制作用，最终完成整体加工过程的优化处理，提高整体加工的精度。

而所谓的几何仿真，则主要是通过使用几何建模的方面来进行的，这种方法最重要的便是利用几何方面的空间与离散的方法来进行计算的，最终达到提高加工精度的效果。

通过对这两个加工技术的比较，通过使用几何的技术能够有效地将零件进行模拟化，并且将模拟化生成的零件的模型输入到整体加工系统当中去，这样一来就能够有效地提高整体加工的效果，使得最终得到的仿真结果与实际要求仅具有较小的差别。本次研究工作便是通过使用这种技术，在原有的CNC的基础上进行了二次开发，从而为工作人员提供一套具有较高操作性与可视性的软件，并且通过相应的算法与模型的建立以提高整体数控加工的精度。另外，本次二次开发所得到的程度具有较高的美观，能够给使用者提供一定的真实感，下文便对这一系统进行介绍。

数控加工仿真模型的建立有以下三个方面：

2.1 建立模型

在计算机图形学中，一般常用三角形网络模型来描述物体。随着零件加工精度要求的提高和加工设备的完善化，三角形网络模型就需要上万个，甚至几十万个三角形面片构成，为了进一步简化数控加工零件模型的动态仿真计算过程、节省大量的存储空间、更好地实现仿真绘制，本文选取零件表面规则三角片化的方法，这样一来，每一个三角片所占的内存空间大大减少，平均每个仅占一个内存空间。

2.2 绘制模型

采用零件表面规则三角片化方法将零件模型建立好以后，利用OpenGL图形函数将所有的三角片进行绘制，加工零件的外观就显现出来了。三角形的顶点就是网络的节点，各节点高度值就是高度缓冲区存储的数值，因此这种建模方法具有方便遍历到每个网络节点的优点，能够快速将所有的三角片绘制完成，能节约一定的实验时间。

2.3 动态仿真的模型重构算法

车削过程就是模型的重构。在车削的系统动态仿真进行车削过程时，先将车削模型转化为铣削模型，就是钢板（宽为2πR、厚为R）冲压成钢柱（半径为R）的一个逆过程，如此就完成车削模型与铣削模型的转化了。要注意，在转化的过程中，也要将车刀的运动轨迹作相同的转换。车削模型与铣削模型统一在一起后，其算法也就是由具体变为一般，代码也得到简化，更易于

实现。

3 结语

在基于通用计算机辅助机械设计软件的平台上，开发面向加工设备的数控自动编程系统，使设计CAD直接面向加工CAM，同时面向加工设备的思想使CAM有了与CAPP、CAE联系的桥梁，使得CAD、CAM、CAPP、CAE能很好地统一起来，有利于计算机集成制造系统的实现。数控加工仿真系统的实现不仅可以用作数控编程人员的培训，让受训人员可以进行实践操作，增强他们的实践能力，减少昂贵的设备投入，还可以在制造企业内部使用，实现快速、精确的数控加工程序仿真，应用价值非常高。

参考文献

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作者简介：左薇（1984-），女（仡佬族），贵州遵义人，岳阳职业技术学院助教，研究方向：机械及其自动化。

（责任编辑：周 琼）