数控插补仿真系统开发-精选资料
西门子数控车削仿真系统的研究与开发NC插补系统设计
摘要数控车削程序的编制过程具有经验性和动态性，可靠性难以保证。
有针对性的开发数控模拟编程器，检验手工编制的NC程序并进行动态仿真加工，具有很好的生产、教学及培训价值。
本文研究开发的是在Windows下安装的，用VB6.0语言编写的西门子系统数控车削模拟编程器。
论文以西门子系统数控车床为仿真对象，重点探讨了仿真系统自动运行数控加工程序的动态演示及其实现技术，具体包括：用二维图形模拟显示实心或空心毛坯；提供五种常用的车削刀具，通过刀具图片背景色透明处理解决双边车削等问题；针对数控程序的译码处理和插补功能，研究开发了译码模块、直线插补和圆弧插补模块。
加工仿真测试结果：系统具有比较友好的数控车床操作界面，能实现G00，G01，G02，G03，G33等准备功能和M01，M03，M04，M05，M08等辅助功能以及换刀指令等基本指令的动态仿真，既能进行外圆的模拟加工也能实现孔的切削加工。
结果表明：本文系统能有效地检验由基本指令构成的数控车削程序的正确性，满足数控人才培训的基本需要。
关键词：数控车削；仿真加工；数控程序检验；VB语言AbstractSequence programming for a numerically controlled (NC) lather is usually of experiential and dynamic feature, thus it is hard to ensure the reliability. Therefore, development of NC simulation programmer for verification of the manually programmed NC sequences and for dynamical and emulation machining will have full weight with practical production, teaching and training.The objective of this paper is to study the Siemens System NC Lather Simulation Programmer, which was written in VB6.0 language and installed under Windows operating system. Taking the Siemens System NC Lather as the object for emulation, the study of this paper emphasizes on the dynamic presentations and the technology used in the emulation system when automatically running NC machining program. The content covers: Analogue display of roughcast solid or hollow work pieces with planar graphics; Solve problems on two-edge cutting by making the background of seven normal kinds of cutting blades pictures transparent; As for code-treatment and interpolation functions, modules for code translation, linear and circular interpolation were developed for the numerical control program. The result of the emulation test shows: With a more friendly interface for NC lather operation, the system can realize: preparatory functions such as G00, G01, G02, G03 and G33; auxiliary functions such as M01, M03, M04, M05 and M08; dynamic emulation of the essential commands, e.g. changing the cutting blades; both outer circle simulation machining and bore milling can be performed. All these have proved that the system can effectively check the correctness of numerically controlled machining program that consists of the essential commands, and thus satisfy the practical demand for training the NC lather operators.Keywords: Numerically Controlled Machining Emulation Machining NC Program Verification VB Language目录1 绪论 (1)1.1数控仿真技术概述 (1)1.1.1数控仿真技术的提出 (1)1.1.2数控仿真技术的分类 (1)1.1.3国内外数控仿真技术的研究现状 (2)1.1.4数控仿真技术的发展动向和发展趋势 (3)1.2课题的来源 (3)1.3论文选题背景、研究内容和研究目标 (4)1.3.1选题背景 (4)1.3.2主要研究内容 (4)1.3.3研究目标 (4)1.4论文组织结构 (5)2系统开发工具及运行环境 (5)2.1面向对象术技 (5)2.1.1面向对象程序设计中的基本概念 (5)2.1.2面向对象的三大特征 (6)2.2面向对象的Visual Basic6.0 (6)2.2.1 VB语言概述 (6)2.2.2可视化设计基本控件 (7)2.2.3可视化设计高级控件 (7)2.3本章小结 (8)3数控车削模拟编程器总体方案 (8)3.1数控车削模拟编程器方案选择 (8)3.1.1数控仿真系统的几种实现方案 (8)3.1.2选择VB的理由 (9)3.2数控车削模拟编程器基本要求 (9)3.3数控车削模拟编程器总体设计结构 (9)4数控车削模拟编程器基本操作部分的设计 (10)4.1数控车削模拟编程器操作界面的设计和安排 (10)4.2数控车削模拟编程器基本操作功能的程序设计 (12)4.2.1回零方式 (13)4.2.2增量方式 (13)4.2.3手动方式 (13)4.2.4单段和自动方式 (14)4.3本章小结 (15)5数控车削模拟编程器关键技术研究 (15)5.1译码模块 (15)5.1.1程序段格式和组成 (16)5.1.2代码识别 (18)5.1.3功能码译码 (18)5.2快速定位模块 (19)5.3插补模块 (19)5.3.1插补介绍 (19)5.3.2逐点比较法插补原理分析 (20)5.3.3插补模块的软件实现 (20)5.4系统动画与真实感处理技术 (22)5.4.1毛坯建模 (22)5.4.2数控仿真系统刀具的动画实现 (22)5.4.3数控仿真系统工件形状的动画实现 (23)5.4.4数控仿真系统双边切削的动画实现 (23)5.4.5数控仿真系统自动加工时的编程方式处理 (23)5.4.6数控仿真系统加工程序段连续执行的软件实现 (23)6面向车削加工仿真系统的应用实例 (24)6.1镗孔—螺纹实例 (24)6.2综合加工零件实例 (25)结论 (28)致谢 (29)参考文献 (30)附录 (31)附录1源程序 (31)附录2软件测试分析报告 (60)附录3使用说明书 (61)附录4翻译资料 (65)翻译资料(英文) .......................................... 错误！未定义书签。
单片机数控X-Y工作台系统设计—插补部分设计(精)
单片机数控X-Y工作台系统设计—插补部分设计单片机数控X-Y工作台系统设计—插补部分设计3.1.3 AT89C52单片机的各引脚功能AT89C52单片机的引脚图如图3-5所示,由于上述分析中以对I/O进行的系统性的介绍，下面只对其第二功能做具体的补充，详细见表3-12。
图3-5 PDIP封装形式的AT89C52单片机引脚排列VCC：电源电压GND：接地RST：复位输入。
当振荡器工作时，RST引脚出项两个机器周期以上高电平将使单片机复位。
ALE/ ：当访问外部程序存六,维-论'文.网 储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8 位字节。
一般情况下，ALE 仍以时钟振荡频率的1/6 输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。
要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE 脉冲。
对Flash 存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲。
：程序储存允许输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C52 由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次有效，即输出两个脉冲。
在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次信号。
/VPP：外部访问允许。
欲使CPU 仅访问外部程序存储器（地址为0000H—FFFFH），端必须保持低电平（接地）。
需注意的是：如果加密位LB1 被编程，复位时内部会锁存端状态。
如端为高电平（接Vcc端），CPU 则执行内部程序存储器中的指令。
Flash 存储器编程时，该引脚加上+12V 的编程允许电源Vpp，当然这必须是该器件是使用12V 编程电压Vpp。
本次设计因为接高电平。
XTAL1：振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。
XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。
表3-12 AT89C52单片机P0口和P3口引脚的第二功能口线第二功能信号名称P1.0 T2 定时器/计数器2的外部计数输入或时钟输出P1.1 T2EX 定时器/计数器2的捕捉/重载触发信号和方向控制P3.0 RXD 串行数据接收P3.1 TXD 串行数据发送P3.2 外部中断0请求信号输入P3.3 外部中断1请求信号输入P3.4 T0 定时器/计数器0计数输入P3.5 T1 定时器/计数器1计数输入P3.6 外部RAM写选通P3.7 外部RAM读选通3.2 可编程并行接口芯片8255A8255A有24条I/O 线，分为A、B、C共3个端口来使用；8条数据线，用于数据和控制命令传送；两条地址线，读/写时用于选择片内的控制寄存器或A、B、C口对应的3个端口寄存器PA、PB、PC；读/写信号控制线各一根；还有复位信号，片选信号、电源等引脚。
机床数控系统插补算法的研究
数 控 系 统 基 本 都 有 两 轴 及 多 轴 联 动 的 功 能 。数 控 系统
是根据 用户的要求进 行设计 ，按照编制好 的控制算法来控 制 运 动 的 。其 数 控 系 统 不 同 ， 功 能 和 控 制 方 案 也 不 同 ，所 以数 控 系 统 的 控 制 算 法 是 设 计 的 关 键 ，对 系 统 的 精 度 和 速
度影响很大。
３ ． 插 补信 息 提 供 了满 足 各 种特 征 的功 能 如 果 数 控 程 序 被 计 算 机 数 控 的主 Ｃ Ｐ Ｕ解 读 ，有 关插 补
点 与 进 给 速 度 的信 息 都 将 传 送 到 包 括 运 动 控 制 器 在 内 的插 补程序 中。这种插 补程序 不仅提供直 线 、圆弧插补功 能， 还 可 以 提 供 螺 旋 、渐 开 线 、样 条等 插 补 功 能 ， 以便 更 好 地 满 足 未 加 工材 料 的 二 维 、三 维 各种 特 征 的需 要 。 插 补 程 序 包 括 生 成 理 想 曲 线 的 插 入 器 和 用 于 输 出 的升 降速 算法 。 在 沿 轴 心 运 动 的控 制 中 ， 升 降速 算 法 能 使 机 械 系统 在 开 始或 减 慢 轴 向运 动 时 不 受振 动 或 冲 击 。
研究 Ｉ Ｒ Ｅ Ｓ Ｅ Ａ ｎ Ｃ Ｈ
机床数控系统插补算法的研究
文／ 于春 海
摘 要 ：本 文对 影 响 机床 数控 系统 效率 和 精 度 的 核 心技 术 ， 即机 床数 控 系统 插 补 算 法进 行探 讨 。 插补 算 法
种 方 法可 以实 现 圆 弧插 补 、 整 圆插 补 的 终 点判 断 。
对 于 较 复 杂 的 形 状 ， 若 直 接 生 成 算 法 会 变 得 很 复 杂 ，计 算
数控系统插补算法实验
数控系统数控编程及插补算法实验一、实验目的1. 了解数控编程的基本概念；2. 了解数控编程的常用方法；3. 学习数控编程的主要步骤；4．了解插补算法的原理；5．了解插补算法在数控系统中的实现。
二、实验原理数控编程是数控加工准备阶段的主要内容之一，通常包括分析零件图样，确定加工工艺过程；计算走刀轨迹，得出刀位数据；编写数控加工程序；制作控制介质；校对程序及首件试切。
有手工编程和自动编程两种方法。
总之,它是从零件图纸到获得数控加工程序的全过程。
2.1机床坐标系机床坐标系的确定(1) 机床坐标系的规定标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔直角坐标系决定。
在数控机床上，机床的动作是由数控装置来控制的，为了确定数控机床上的成形运动和辅助运动，必须先确定机床上运动的位移和运动的方向，这就需要通过坐标系来实现，这个坐标系被称之为机床坐标系。
例如铣床上，有机床的纵向运动、横向运动以及垂向运动。
在数控加工中就应该用机床坐标系来描述。
标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔直角坐标系决定：1）伸出右手的大拇指、食指和中指，并互为90°。
则大拇指代表X坐标，食指代表Y坐标，中指代表Z坐标。
2)大拇指的指向为X坐标的正方向，食指的指向为Y坐标的正方向，中指的指向为Z坐标的正方向。
3)围绕X、Y、Z坐标旋转的旋转坐标分别用A、B、C表示，根据右手螺旋定则，大拇指的指向为X、Y、Z坐标中任意轴的正向，则其余四指的旋转方向即为旋转坐标A、B、C的正向。
(2) 运动方向的规定增大刀具与工件距离的方向即为各坐标轴的正方向，下图为数控车床上两个运动的正方向。
坐标轴方向的确定①Z坐标Z坐标的运动方向是由传递切削动力的主轴所决定的，即平行于主轴轴线的坐标轴即为Z坐标，Z坐标的正向为刀具离开工件的方向。
②X坐标X坐标平行于工件的装夹平面，一般在水平面内。
确定X轴的方向时，要考虑两种情况：1）如果工件做旋转运动，则刀具离开工件的方向为X坐标的正方向。
数控技术(插补)
xi +1 = xi + 1 yi +1 = yi Fi +1 = xe y i −( xi + 1) ye = ( xe yi − xi ye ) − ye
于是有 Fi+1 = Fi －Ye
E(xe,ye) Pi(Xi,Yi) Pi+1(Xi+1,Yi+1)
0
x
第三章轮廓加工的数学基础
为了逼近曲线的相对位置沿 2）.若Fi<0为了逼近曲线的相对位置沿+y向走 为了逼近曲线的相对位置 一步即 y
y E(xe,ye)
0
x
设动点pi ( xi , yi )的Fi 值为
为便于计算机编程计算, 为便于计算机编程计算,
Fi = xe yi − xi ye
y
的计算予以简化。 将F的计算予以简化。 的计算予以简化 为了逼近曲线的相对位置沿 向走一步 向走一步， 1）.若Fi>0为了逼近曲线的相对位置沿+x向走一步，即 为了逼近曲线的相对位置
第三章轮廓加工的数学基础
3.1.1直线插补原理 3.1.1直线插补原理 1.偏差函数 1.偏差函数
如图所示， 如图所示，设规定轨迹为 直线段OE，起点在原点，终 起点在原点， 点E的坐标A(XeYe) , Pi(xi, yi)为加工点 。
Y
E ( Xe,Ye)
Pi(xi,yi) 0 x
则下式成立。 （1）.若P正好处在 OE 上,则下式成立。
3
F<0 ∆Y F=F+5 5
F计算 计算 -3 终点判别(n-1→n) → 终点判别 7 ≠0 6 ≠0 5 ≠0 4 ≠0 3 ≠0
0
Pi(xi,yi)
数控插补算法实训系统的研究与设计
成 功 ， 为 数 控 课 程 提 供 演 示 内 容 ， 学 生 有 具 体 实 物 可 可 使 参 考 ， 会 贯 通 ， 感 性 认 识 的 基 础 上 进 一 步 深 化 所 学 的 融 在
知 识 。为 此 ， 发 本 教 学 演 示 系 统 。 开 基于 开放 的嵌 入式 数 控 系 统… ＡＲ ＋ Ｄ Ｐ 新 技 Ｍ Ｓ 术 ， 计 了数 控 插 补 实 训 系 统 。该 系 统 与 数 控 系统 通 过 Ｈ 设
文 章 编 号 ：０ ２ ８ ６ ２ ０ ） ５ ０ Ｉ ３ １ ０ —６ ８ （ ０ 补 算 法 实 训 系统 的 研 究 与 设 计
权 秀敏 ， 黄金 伟 。 众立 ， 显 明 李 尹
（西 南科技 大 学 ， 川 绵 阳 ６ １ １ 四 ２ ０ ０）
加 ＿ 动 ， 实 再 现 了常 用 插 补 方 法 的插 补 过 程 。 Ｔ运 真
１ 系统 总体 结 构
本 演 示 系 统 由 ６个 部 分 组 成 ： Ｃ 机 部 分 、 控 系 统 、 Ｐ 数 Ｈ— Ｅ ｓＪ ａｙＴＡＧ、 动 部 分 、 械 部 分 、 件 部 分 。 驱 机 软 ａＰ ） Ｃ机 部 分 理 论 上 可 使 用 任 何 带 ＩＡ 插 槽 的 Ｐ Ｓ Ｃ
摘 要 ： 绍 了一 个 能 用 于教 学 演 示 的插 补 算 法 实 训 系统 。 该 演 示 系统 在 Ａ 介 ＲＭ 十Ｄ Ｐ新 型数 控 系统 支 持 下 ， 驱 动 机 床 Ｓ 可 运 动 ， 实再 现 数控 中插 补 算 法 插补 过 程 。在 教 学 中， 真 可进 行 数 控 插 补 算 法 演 示 ， 教 与 学 可 灵 活 结合 应 用 。 使
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２ 插 补 原 理 简 介
机电系统实验-数控系统的插补实验
实验三数控系统的插补实验一、实验目的了解数控系统直线插补和圆弧插补的原理及其实现方法，通过插补算法的可视化，加深对常用插补算法的了解。
应用标准G代码编程实现直线插补和圆弧插补，掌握标准G代码的直线插补和圆弧插补编程方法。
二、实验要求1.掌握数控机床插补原理。
2.掌握数控机床直线和圆弧插补。
三、实验原理1.基本概念机床数字控制的核心问题之一，就是如何控制刀具与工件的相对运动。
加工平面直线或曲线需要两个坐标轴联动，对于空间曲线或曲面则需要三个或三个以上坐标轴联动，才能走出其轨迹。
插补(interpolation)的实质上是决定联动过程中各坐标轴的运动顺序、位移、方向和速度。
具体来说，插补方法是指在轮廓控制系统中，根据给定的进给速度和轮廓线形的要求，在已知数据点之间插入中间点。
每种方法又可能用不同的计算方法来实现，具体的计算方法称之为插补算法。
插补的实质就是数据点的密化。
数控系统中完成插补工作的装置叫插补器。
根据插补器的不同结构，可分为硬件插补器和软件插补器两大类。
硬件插补器由专用集成电路组成，它的特点是运算速度快，但灵活性差:软件插补器利用微处理器通过系统程序完成各种插补功能，这种插补器的特点是灵活易变，但速度较慢。
随着微处理器运算速度和存储容量的提高，现代数控系统大多采用软件插补或软、硬件插补相结合的方法。
2.插补算法按数学模型来分，有一次(直线)插补，二次(圆、抛物线等)插补及高次曲线插补等，大多数控机床都具有直线插补和圆弧插补。
根据插补所采用的原理和计算方法的不同，有许多插补方法，目前应用较多的插补方法分为脉冲增量插补和数字增量插补两类。
脉冲增量插补又称为基准脉冲插补，适用于以步进电动机驱动的开环数控系统中。
在控制过程中通过不断向各坐标轴驱动电机发出互相协调的进给脉冲，每个脉冲通过步进电动机驱动装置使步进电动机转过一个固定的角度(称为步距角)，并使机床工作台产生相应的位移。
该位移称为脉冲当量，是最小指令位移。
数控插补原理
1、插补类数控系统的位置控制一般为三环控制，即： 外环—位置环，中环—速度环，内环—电流环。电流
环控制伺服电机的输出扭矩，故也可称为扭矩环。
非插补类数控
1、非插补类位置控制系统的位置控制一般为二环控 制，即：外环—位置环，内环—电流环。
非插补类位置控制系统通常没有速度环(不具有速度反馈)，如： 成飞公司的数控蒙皮拉伸机、数控抛丸强化成型机、数控弯管 机、自动钻铆机等；有的有速度反馈(速度环)，但又没有位置 反馈(位置环)，如：龙门刨床的工作台可控硅直流调速器、交 流变频调速器、数控机床上的主轴电机调速控制等。注：没有 速度环并不等于没有速度控制。
2、插补类数控系统的位置控制目前主要是以1μ为位 移的控制间距(控制单位，插补单位、编程单位、检 测单位、显示单位)，所以，插补数控系统CPU需要实 时处理的数据量是非常巨大的。 3、插补类数控系统一般都具有非常精细的、精确的、 实时的速度控制与位置控制。 4、数控机床加工零件的精确外形是靠刀具运动的精 细插补轨迹而形成。 要得到高精度的零件加工型面尺寸，除要求有高精密、 高性能的数控系统、伺服驱动系统、检测反馈系统外， 高精度、高刚性、高动态性能的机械基础部件、传动 系统、导向系统是最基础的保证。注：下料用的各种 切割机除外。 5、插补运动控制对整个数控系统、伺服系统、机械 装置等要求其响应要非常快、实时性要非常高。 6、要实现较精确的轮廓或型面轨迹加工控制，控制就必
(工件：啤酒瓶盖冲压模) 工件：啤酒瓶盖冲压模)
•纳米插补 纳米插补 •光顺功能 光顺功能 •铣削加工 铣削加工 •五轴联动 五轴联动
纳米光顺 打开
纳米光顺 关闭
数控系统插补原理 数控系统插补原理 插补
须进行插补控制甚至联动控制。插补功能是联动控制的必 要条件，即联动必须插补，但插补不一定联动。
数控系统与插补原理精品文档
（1）逐点比较法第I象限直线插补
• 假设动点处于 OE的 上方，则直线 OT的 斜率大于直线OE的斜 率，从而有
•
Yi Ye Xi Xe
• 即 XeYi－XiYe＞０
刀具与直线之间的位置关系
*
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（1）逐点比较法第I象限直线插补
• 设点T处于直线OE的 下方，则有下式成立
•
Yi Ye Xi Xe
*
四川工程职业技术学院
• 二、数控系统的结构
• 多CPU结构框图 • 共享总线的多CPU结构的CNC结构框图 ：
管理模块 （CPU）
主存储器 模块
操作面板 显示模块
会话式编 程模块 （CPU）
插补模块 （CPU）
PLC功能 模块 （CPU）
位置控制 模块 （CPU）
主轴控制 模块
*
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终点之间按一定算法进行数据点的密化。在数控
加工中，根据给定的信息进行某种预定的数学计
算，不断向各个坐标轴发出相互协调的进给脉冲
或数据，使被控机械部件按指定的路线移动，完
成整个曲线的轨迹运行，以满足加工精度的要求，
这就是插补。
•
目前，插补算法有很多种，归纳为两大类：
脉冲增量插补和数据采样插补。
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PLC接口
主轴控制 单元
M
~
穿孔机 电传机 数控面板 CRT
*
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• 二、数控系统的结构
• 单CPU结构特点 • （1）结构简单，容易实现 • （2）采用总线结构 • （3）对存储，插补，控制等运算采用分时控制 • （4）进给速度慢
*
四川工程职业技术学院
数控原理数控系统及插补原理PPT优选版
Nc+Pc复合式结构 又称专用数控加Pc 前端的结构，是一 种由专用数控装 置与通用PC相结合 构成的双平台复合 结构。这类结构的 组成框图如图6-l所 示。
基于PC的 数控装置的硬件构成
1 PC 化数控系统的体系构架： PC+NC 的递阶式结构(PMAC视频）
PC+NC的递阶式 结构是以PC为基 础，在其上扩展各 类数控模块所形成 的一种PC数控系 统的典型结构。与 NC+PC结构不同， PC+Nc结构的重心 在PC，组成系统 所需的其他模块将 根据被控对象的要 求灵活确定，因而 具有良好的开放性。
来信息。 ㈤ MDI/CRT接口 完成手动数据输入和将信息显示在CRT
上。
EPROM RAM
输入 接口
输出 接口
CPU
总线
磁带或
MDI
磁盘机
CRT
接口
接口
位置 控制 接口
其它 接口
CNC装置硬件构成
一、单微处理器结构与多微处理器结构CNC装置
（一）单微处理器结构CNC装置
在单微处理器结构的CNC装置中，只有一个微处理 器，因此多采用集中控制，分时处理的方式完成数控机床 的各项任务。
4） PLC
PLC用以代替传统的机床强电继电器逻辑控制。通过 程序实现M、S、T功能的控制。
PLC有内装型和独立型两种。内装型PLC是CNC装置 的一个部件，可以共享CNC装置的CPU，也可以配置单 独的CPU。独立型PLC完全独立于CNC装置，本身具有完 备的硬件（CPU、ROM、RAM等）和软件，可以独立完 成规定的控制任务。
来自机床的 控制 信号
I/O CPU1
输到机床的 控制 信号
插补 （CPU2）
数控原理4数控系统及插补原理(管理)
数控系统具有高精度、高效率、高柔性、可编程和自动化等特点，能够满足复 杂、精密和高效加工的需求。
数控系统的组成与功能
数控系统的组成
数控系统通常由输入输出装置、数控 装置、伺服驱动装置和机床本体等部 分组成。
数控系统的功能
数控系统具有多种功能，包括加工轨 迹计算和控制、插补运算、补偿功能、 辅助功能等。其中，插补运算是最核 心的功能，用于计算出加工零件的轮 廓轨迹。
输出设备主要包括显示器、打印机、 绘图仪等，用于将加工过程中的图形 和数据输出到外部设备中。
数控系统的控制单元
控制单元是数控系统的核心，主要由 微处理器、存储器、输入输出接口等 组成。
控制单元还具有故障诊断和安全保护 功能，确保数控系统的稳定性和安全 性。
控制单元通过插补运算和伺服控制， 根据输入的零件程序和加工信息，输 出相应的脉冲信号，驱动伺服电机和 机床工作。
数控系统在制造业中的应用
数控机床
数控机床是制造业中应用最广泛 的数控设备，能够高效地加工各 种复杂零件，提高生产效率和加
工精度。
数控加工中心
加工中心是一种多功能的数控机床， 可以进行钻孔、铣削、攻丝等多种 加工操作，提高生产效率和加工精 度。
数控钣金加工
数控钣金加工设备能够高效地加工 各种金属板材，广泛应用于航空、 汽车、家电等领域。
3. 加工指令生成：根据工艺分析和几何模型，自动生成 适用于数控机床的加工指令。
数控系统的编程软件通常具有以下功能
2. 工艺分析：根据加工零件的几何形状和工艺要求， 进行工艺流程的分析和规划。
4. 后处理程序：将生成的加工指令转换为数控系统能 够理解的代码格式，实现加工过程的自动化控制。
05 数控系统的应用与发展
数控仿真软件系统的开发与应用主要内容
一、概述1. 数控仿真软件系统的概念和意义2. 前沿技术的发展对数控仿真软件系统的重要性二、数控仿真软件系统的发展历程1. 数控技术的起源2. 数控仿真软件系统的发展阶段3. 数控仿真软件系统的技术路线三、数控仿真软件系统的技术原理与体系结构1. 数控仿真软件系统的基本原理2. 数控仿真软件系统的组成部分3. 数控仿真软件系统的体系结构设计四、数控仿真软件系统的关键技术及算法研究1. 数控仿真软件系统中的几何建模技术2. 数控仿真软件系统中的动态仿真技术3. 数控仿真软件系统中的碰撞检测技术五、数控仿真软件系统的应用案例分析1. 数控仿真软件系统在航空航天领域的应用2. 数控仿真软件系统在汽车制造领域的应用3. 数控仿真软件系统在医疗器械制造领域的应用六、数控仿真软件系统的发展趋势与展望1. 数控仿真软件系统的智能化发展趋势2. 数控仿真软件系统的虚拟现实技术应用展望3. 数控仿真软件系统的开放性与普适性七、结论1. 数控仿真软件系统的重要性与应用前景2. 数控仿真软件系统的发展潜力与挑战3. 为数控仿真软件系统的进一步发展提出建议八、数控仿真软件系统的应用案例分析随着数控仿真软件系统的不断发展与完善，其在各个领域的应用也逐渐得到了广泛的应用。
以下将从航空航天领域、汽车制造领域和医疗器械制造领域三个方面进行案例分析。
1. 航空航天领域在航空航天领域，数控仿真软件系统被广泛应用于飞行器的设计、制造和维护过程中。
通过数控仿真软件系统，工程师可以进行飞行器的结构设计和实时仿真，以验证飞行器的性能和可靠性。
数控仿真软件系统也能够模拟飞行过程中的各种复杂情况，包括气动力学、结构强度、燃料消耗等方面的分析，从而帮助工程师进行工程设计和飞行性能评估。
在飞行器维护方面，数控仿真软件系统还能够模拟飞行器的各种故障情况，为技术人员提供修复方案和维护指导。
2. 汽车制造领域在汽车制造领域，数控仿真软件系统被广泛应用于汽车零部件的设计和制造过程中。
数控机床的插补软件设计 精品
数控机床插补软件设计摘要：插补是整个数控系统软件中一个极其重要的功能模块之一，其算法的选择将直接影响到系统的精度、速度及加工能力等。
数控机床大多只能进行直线插补和圆弧插补, 无抛物线插补功能。
现有文献对直线、圆弧的逐点比较插补法、积分插补方法均有介绍, 而其用于抛物线插补尚不多见。
本文首先介绍了抛物线的两种插补算法，然后基于vb语言设计了一个抛物线的插补软件，可用于教学仿真实验。
关键词：插补，抛物线，逐点比较法，数字积分法，仿真，插补软件The Desiging of CNC Interpolation Software Abstract：Interpolation of the CNC software is an extremely important function in one module, The algorithm of choice will directly affect the system accuracy, speed and processing capability. Economical CNC machining of small and medium enterprises in heavy use, but most of the economic type CNC machine tools can only linear interpolation and circular interpolation, parabolic interpolation function without. Existing literature on the straight line, arc-by-point comparison of interpolation, integral interpolation method are introduced, and its still rare for parabolic interpolation. This paper introduces two parabolic interpolation algorithm, and then vb language design based on a parabolic interpolation software can be used in teaching simulation.Keywords:interpolation, parabolic, point by point comparison, digital integration, simulation, interpolation software目录1绪论 (4)1.1引言 (4)1.2插补技术 (4)1.3国内外技术现状 (5)1.3.1国外技术现状 (6)1.3.2国内技术现状 (6)1.4课题意义 (6)1.3本章小结 (7)2数控系统插补方法及其分析 (7)2.1插补概述 (7)2.2基准脉冲插补法 (8)2.2.1逐点比较法插补的基本原理 (8)2.2.2数字积分法插补的基本原理 (9)3 抛物线插补 (11)3.1逐点比较插补法抛物线插补 (11)3.1.1 逐点比较插补法抛物线插补原理 (11)3.1.2逐点比较插补法抛物线插补运算过程 (12)3.1.3逐点比较插补法抛物线插补实例 (13)4用Visual Basic实现抛物线逐点比较法插补 (15)4.1插补流程图 (15)4.2编程变量定义 (15)4.3部分vb程序 (16)4.4插补软件界面及仿真 (17)5数字积分抛物线插补 (18)5.1抛物线DDA插补算法原理 (18)5.2抛物线DDA插补实例 (20)6用Visual Basic实现抛物线积分法插补 (22)6.1插补流程图 (22)6.2编程变量定义 (22)6.3部分vb程序 (23)6.4插补软件界面及仿真 (24)7软件说明 (25)7.1运行环境 (25)7.2软件要求 (25)7.3 用户要求 (26)8总结 (26)参考文献 (27)1绪论1.1引言随着知识经济时代的到来，科学技术突飞猛进，机械制造技术发生了深刻的变化。
“数控技术与数控机床”课程数字积分插补教学辅助软件开发设计
“数控技术与数控机床”课程数字积分插补教学辅助软件开发设计陈良骥 李慧莹*桂林理工大学 广西桂林 541006摘要：针对“数控技术与数控机床”关于数字积分插补课堂教学环节学生难以理解的问题，在对数字积分插补算法深入挖掘的基础上，开发设计一种基于可视化编程语言的课堂辅助教学软件，利用该软件实现了数字积分插补过程。
该软件的开发与实际应用，可使学生在课堂上对插补方法有直观的理解和学习，进而达到提高学生学习效果的目的。
关键词：课程教改 数控技术 数字积分插补 教学软件中图分类号：TG659文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2024)02-0201-05Development and Design of Assistant Software for Digital Integral Interpolation Teaching in the Course of "CNC Technology andCNC Machine Tools"CHEN Liangji LI Huiying*Guilin University of Technology, Guilin, Guangxi Zhuang Autonomous Region, 541006 China Abstract:In response to the problem that students find it difficult to understand digital integral interpolation in the class teaching in "CNC Technology and CNC Machine Tools", based on the in-depth exploration of the digital integral interpolation algorithm, a kind of classroom auxiliary teaching software based on visual programming lan‐guage is developed and designed, and the digital integral interpolation process is implemented by the software. The development and practical application of the software enable students to have an intuitive understanding and learn‐ing of interpolation methods in the classroom, so as to achieve the purpose of improving their learning effect.Key Words: Curriculum teaching reform; CNC technology; Digital integral interpolation; Teaching software随着制造加工技术的发展，数控加工成为当前加工技术的重要加工方法［1］。
数控机床装调与维修仿真软件 合作开发
数控机床装调与维修仿真软件合作开发目录校企合作联合开发教学资源项目方案 (3)数控机床装调维修仿真系统指导书 (12)校企合作联合开发教学资源项目方案（合作开发数控维修仿真实训考核系统）一、项目背景1.1、专业背景我国作为制造业大国，装备制造业，机床行业发展迅速，尤其在珠三角、长三角地区，制造业对机床的需求强劲，尤其是数控机床及专用机床设备需求迫切。
广东省内，目前数控机床生产厂家近300余家。
在新的数控技术发展时期，数控机床装调维修与升级改造和创新拓展应用方向的人才需求逐年迫切。
据统计，目前在境内服役的数控类机床已多达千万台套，这些设备谁来维护、维修？每年新增的国产机床（进口除外），多达百万台套，这些设备谁来装调与售后服务？1.2、学校专业现状数控机床装调维修专业毕竟是新的专业方向，为典型的机电一体化技术应用的综合载体，对师资等方面要求较高。
如何定位该专业？如何进行专业建设、师资队伍建设、课程体系建设、教学场地和实训场地建设？如何开发教具？如何通过教具研发过程中掌握设备原理？将研发过程分解成学习任务和工作页？如何准确定义该专业的职业能力体系和评价体系等，将是对职业教育带来新的挑战。
也是决定该专业是否能顺利开展的关键所在。
二、项目内容通过校企合作模式，共同研发数控维修仿真实训考核系统，通过引进有技术背景和教学平台开发能力的企业进行校企合作共同研发数控维修实训与考核平台，提升学校本专业的内涵建设，把学校的软实力和硬环境共同提升起来，这是双方合作的初衷目的。
解决本专业实训教学环节，通过跟合作企业的深度合作，全面提升学校的设备研发与生产能力，把合作企业的先进研发能力带进教学中，更能在装调维修过程使教师体验实践经历，为下一步的一体化教学的情节设计打下巩固基础，进一步全面完善教具。
2.1、研发内容构思含一个综合训练平台，可以相互切换学习凯恩帝、发那科和三菱等数控系统操作以及故障现象和原因，设备使用了与工业用机床相同的电气元件，具有自动随机出题和自动判卷评分功能，鼠标操作即可设置或恢复故障，有故障清零功能，产品符合广东省职业技能鉴定考证设备要求,设备的正面展示完整的机床电气原理图，统一在接线端子上检测各元件的连接点（故障点），可设50个故障，自定义扩展14个故障，可学习数控系统参数的设置调整、可编程逻辑控制程序的修改与传输、数控机床的加工操作、常见电气故障的诊断与排除等知识，故障设置电脑中配故障设置软件和数控维修仿真系统软件，两个软件共用一个软件锁，设备可提供2个独立实训工位，1个考核工位2.2、数控维修软件技术参数2.2.1.数控机床电气装调仿真模块2.2.1.1实训项目：进给系统（步进驱动+建议数控系统）、进给系统（伺服驱动器+发那科0i-M）、刀架系统（LD4-0620刀架+简易数控系统）、主轴变频器（ENC 变频器+简易数控系统）、进给系统（KND1000M）、进给系统（步进驱动器+广数GSK980TDb）、伺服系统（伺服驱动器+发那科0i-mate-TD）、伺服系统（伺服驱动+华中HNC22MD）、进给系统（步进驱动器+西门子802S）2.2.1.2教学功能：采用二维和三维结合的方式，以三维虚拟为主，软件自带有Flash 课件，能动态演示刀架部分、冷却部分、润滑部分、伺服部分、主轴部分、液压部分、DC24V、AC110、总电源上电等电气的工作原理和电流流向及电器元件工作顺序；有导航提示；有正确接线演示功能，比如带有连线列表的接线记录展示（选择连线列表中的相应记录，相应接线会闪烁），并可以模拟调试机床各电机的运行。
机床数控技术教学课件：数控插补—第章 (一)
机床数控技术教学课件：数控插补—第章(一)《机床数控技术教学课件：数控插补—第章》是一本系统、完整的数控技术教学课件，在数控技术领域拥有着极高的教育价值。
该课件集合了数十年的机床数控技术发展历程与最新的发展动态，对机床数控技术进行了全面而精细的系统讲解。
其中，数控插补一章，是这本课件的重要组成部分之一。
一、数控插补技术介绍数控插补是机床数控系统的核心技术，它可以将一定数学模型的输入转化为机床的动作指令，从而实现机床运动轨迹的控制。
对于机床来说，数控插补技术的正确应用，能大大提高机床的加工精度和加工效率，为生产企业创造更高的经济效益。
二、数控插补技术的分类数控插补技术按照运动方式可分为直线插补和圆弧插补两种；按照插补限制可分为直接控制和间接控制两种；按照插补路径可分为总体插补和分段插补两种。
三、数控系统中的数学模型数控系统中的数学模型主要包括直线的向量增量法、圆弧的向量增量法和程控圆弧等。
在进行数控插补路径设计时，必须根据实际加工对象的形状和加工要求，相应选择不同的数学模型。
四、数控插补技术的程序编写数控插补技术的程序编写，需要熟悉如何导入数据、如何设置程序坐标系、如何选择数学模型等。
在实际编写数控插补程序时，要根据加工对象的要求和机床的性能特点进行调整和优化。
五、数控系统中的插补错误及其解决方法数控插补中可能出现的错误有：绝对位置误差、相对位置误差和轮廓误差等。
当发现插补错误时，需要通过调整程序中的参数、选择不同的插补方式和优化数学模型来解决问题。
总之，《机床数控技术教学课件：数控插补—第章》是一本系统、完整和权威的数控技术教材，通过本课程的学习，可以帮助初学者深入了解机床数控技术的各种技术，掌握数控插补技术的基本原理，进而提升数控加工的精度和生产效率。
因此，无论是从实用角度，还是从理论角度来考虑，在数控技术教学领域中，该书都可以被视为一本不可多得的优秀参考书。
数控机床装调维修仿真实训系统软件方案
CNC-MS数控机床装调维修仿真实训系统软件1.0方案书一、总体介绍：“数控机床装调维修仿真实训系统软件（CNC-MS）”是为配合教育部于2009年新开设的“数控设备应用与维护”专业以及人力资源与社会保障部于2007年颁布的新工种“数控机床装调维修工”的教学培训而专门研发的以培养优秀的数控设备维护维修人才为目标的仿真教学软件。
软件以C/S架构为主，采用目前最先进的三维可视化编程技术开发；主要服务于“数控设备应用与维护”专业中“数控机床电气控制系统安装与调试、数控机床机械部件装配与调整、数控机床PLC控制与调试、数控系统连接与调试、数控机床故障诊断与维修”等五门核心课程相关专业技能实训以及“数控机床装调维修工”各级别相关专业技能要求技能培训之用。
软件最大特点是按照工作过程为导向的任务驱动式教学法的思路，最大限度模拟企业真实工作环境与流程，采用典型数控机床与数控系统，将上述教学内容逐一分解成单项技能实训，使学生从单一技能学习起步，逐渐深入，逐渐综合，最终经历一个完整的数控设备装配、调试及维修的生产性训练过程。
软件生动直观，学生使用该软件反复练习后，即可将全部流程以及其中的所有技能细节强化记忆，在脑海中形成牢固图示，为其今后进入相关职业岗位奠定坚实的技能基础。
二、分类介绍：数控机床装调维修仿真实训系统软件（CNC-MS）分为服务端与客户端。
服务端主要作用是用于该软件的管理和通信。
客户端主要应用于专业实训，分六大功能模块，如下图：客户端：（一）理论教学课件：1．教学作用：在理论教学中示范教学，在实训中进行原理性提示，课件部分在“机械装调实训、电气装调实训、机电联调实训、故障诊断与排查”四个模块中均可直接调用。
具体内容如下图：2．功能模块：数控机床控制方式开环半闭环闭环反馈元器件光电编码器光栅尺伺服系统元件步进电机（二）机械装调实训：1．教学作用：采用典型机械结构机床如三轴立式加工中心、平床身车床、斜床身车床。
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数控插补仿真系统开发
当今，在NC程序自动检查中，主要研究方向是数控加工图形仿真。
数控仿真对加工过程仿真模拟演示，可以检验数控程序的正确性和合理性，大大降低工艺试切法的高成本和高消耗，大大缩短新产品开发周期。
1 国内数控外仿真加工研究概况
国外很早就对仿真加工有研究，Kawabe等人最早利用刀具轨迹，采用逐点比较法形成插补器获取刀具加工零件框架图。
但是目前研究向三维实体仿真发展，如：Aderson 研究了三维碰撞检验算法，K.K.Wa ng研究了布尔运算的NC检验系统等。
目前，国外，数控仿真系统已经发展到实用化，商品化的阶段。
如PTC 公司的Pro/E 软件在数控加工上提供多重走刀方法，对选择加工路径。
刀具，毛坯，测量，通用后置处理都有很强的功能。
国内这一领域开展较晚，但目前在仿真系统开发也取得很大的进展。
CAXA是我国本土的软件，主要面向中小型企业，而且实用性较强，能实现CAD/CAM勺集成，能形成NC代码。
2数控系统仿真的发展现状与存在的问题
2.1数控系统仿真的发展现状
为确保数控程序的正确性，在生产中常采用易切削的材料代替工件进行试切，检验加工指令，也有采用轨迹显示法。
但这些方法费工费料，使生产成本上升，增加了生产周期。
为此，人们
直在研究能逐步代替试切的计算机仿真方法，并在试切环境的
模型化、仿真计算和图形显示等方面取得了重要的进展，目前正向提高模型的精确度、仿真计算实时化和改善图形显示的真实感等方向发展。
从试制环境的模型特点来看，目前NC切削过程仿真分几何仿真和力学仿真两个方面。
几何仿真不考虑切削参数、切削力及其它物理因素的影响，只仿真刀具工件几何体的运动，以验证
NC程序的正确性，可以减少或消除因程序错误而导致的机床损伤、夹具破坏或刀具折断、零件报废等问题；同时可以减少从产品设计到制造的时间，降低生产成本。
切削过程的力学仿真属于物理仿真范畴，它通过仿真切削过程的动态力学特性来预测刀具破损、刀具振动、控制切削参数从而达到优化切削过程的目的。
2.2数控仿真存在的问题
目前进行的数控插补仿真，主要存在以下两种情况。
一种是
从研究金属切削的角度出发，研究其切削机理，供生产设计与研
究应用。
另一种是将加工过程仿真作为系统的一部分，重点在于构造完整的虚拟仿真系统。
但这两种方式的仿真方法相同，即对机械加工工艺系统建立连续变化的模型，然后利用数学离散方法
将连续模型离散为断续点，通过分析这些离散点的物理因素变化情况来仿真加工过程。
仿真手段限制仿真系统的发展，
仿真技术
的发展与计算机技术紧密相连。
目前应用C++吾言及面向对象的方法（OOP开发仿真系统已成为发展潮流。
以上问题已引起研
究人员的重视， 今后的仿真制造系统将朝着快速运行、 加工方式，更加符合实际情况的方向发展。
3数控插补仿真系统的开发
3.1 系统的设计原则
为了缩短零件从加工到设计的开发周期， 提高加工质量， 本 系统在设计时遵守以下原则： 一是实用性： 即设计的仿真系统应 具有实际的应用前景。
二是可靠性： 即系统能够准确的模拟数控 系统的插补过程，仿真结果可靠。
三是可移植性：系统采用标准 的编程语言和图形软件进行编码实现，尽量减少对硬件的依赖 性。
3.2 仿真模块总体流程
在开发数控加工仿真系统前， 首先考虑的问题是需要分析该
软件的数据流程。
以车削为例，根据数控车削中心的加工特点，
其中刀具数据提供诸如刀号、 刀补数据。
刀补在寄存器中的 地址信息等；NC 代码编制准则为数控车床的指令编制准则，包
括加工代码和加工数据的格式和大小范围等信息；编制 NC 文件 为在计算机上编制纯文本文件，内容为 NC 代码程序；可识别的 中间数据指读取NC 文件中的数据后，将其转化成为可用于仿真 运行的具有一定格式的数据文件。
3.3 仿真系统的开发步骤
根据数控车床加工工件的成型原理， 研究车削仿真加工的流 面向多种 得到其总体数据流程图，如图 1。
程及工件毛坯的模型设计，基于VB开发二维数控仿真系统开发步骤。
建立刀具类，并能使之图形化。
2) 建立毛坯类。
并能使之图形化。
讨论NC代码的处理，给出NC代码的编译、输入、解
释、编译、修改与确认的方法及其与其仿真系统的集成方式。
4)分析动态图形显示方法，确定采用交互能力强的实时
动画方式来模拟加工过程。
5)制定图形显示过程中的刀具轨迹直线插补与圆弧插补
代码，制作插补器。
6)视图类的确立，利用vb 的图形功能，API 来实现刀具，毛坯，夹具，与工件。
(7)建立档案类，实现系统中存在的许多文件，如NC文件、
几何模型文件、刀位文件等，输入输出模块对这些文件进行管理。