刀具仿真系統開發簡述

摘 要：本文對刀具中車刀的仿真系統的開發進行了分析和探討。

關鍵詞：數控模擬系統 仿真 車刀模型

一、仿真環境的建立

現在較為常用的開發軟件有Microsoft Borlandc++、Delphi等，本仿真系統采用基于開放式圖形庫OpenGL，結合使用Delphi語言進行應用軟件開發，使用Delphi工具在Windows XP操作環境下開發。OpenGL即開發式圖形庫（Open Graphics Library），是目前比較完善的三維圖形標準，它廣泛適合計算機系統環境下的三維圖形應用程序設計接口，目前已成為開放式的國際三維圖形程序標準。本課題是通過OpenGL圖形函數庫提供基本建模功能，利用矩陣堆棧技術清晰地表達出各個構件的相對位置關系和運動層次關系，從而搭建出刀具的實體模型。

二、車刀模型結構的建立

車刀仿真系統的開發，就是把現實生產和運用的實體車刀在計算機上顯示出來，把車刀抽象成幾何模型，然后轉換為相關的數學模型，由數學模型再轉換為人們在計算機上直接運用的模擬實物即車刀的物理模型。建模過程就是對車刀描述、處理、儲存、表達車刀及其屬性的過程，對于不同形狀的車刀就簡化為不同形狀的幾何圖形，為了對數學模型操作帶來方便，一般把車刀分為刀片和刀柄兩部分，以減輕對車刀數學建模的難度。現實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規定不同類型的車刀。以一把85°外圓車刀為例，在計算機圖形中通過分析刀片的幾何特征，把刀片看作一個平行四邊形，顯示在計算機屏幕上，顯示成二維圖形，在二維圖形正坐標下通過計算各個點線的關系，分析數據結構，得出相關點、線、圓弧的連接點，確定它的幾何體，通過拉伸、旋轉、平移變換三維圖形之后，顯現在人們眼前的模型。

圖1所示為幾何模型、數學模型、物理模型之間的關系。

三、主要功能模塊的實現

1.文件保存模塊的實現

在程序當中，幾何模型和物理模型是以數據結構形式存有一定格式保存的，其主要模塊實現的功能流程圖如圖2所示。

2.自定義刀體模塊的實現

因為在實際生產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，所以在此設計出一個自定義模塊，可以通過拉伸變換實現不同切削條件下所需要的車刀形狀。其流程圖如圖3所示。

在加工過程中除了選好刀具外，還會有很多因素影響加工質量，比如在車削時加工材料和刀具的選擇是否合適、進給量的選擇、切削速度的影響、切削溫度的影響等因素，這些都有待于在擴展仿真系統時加以考慮。