数控加工G代码程序三维加工仿真软件开发

图１　Ｇ代码程序三维加工仿真软件的系统结构图

三维建模模块主要有4个功能版块：绘制坐标网格功能、加工图像与刀具建模功能、加工仿真动画建模功能以及图像操作功能。绘制坐标网格功能实现坐标系的绘制、三维坐标轴的建立；工图像与刀具建模功能实现绘制

(1993—)，男，福建泉州人，硕士研究生在读。研究方向：生产物流系统仿真优化研究。

图２　数控加工Ｇ代码程序仿真验证软件的界面

图３　图像绘制模块实现流程

当软件启动时，首先对GLWidget（绘图窗体）进行初始化设置，完成绘图准备工作。之后，绘制坐标网格和三维坐标轴以及刀具三维模型建模。完成这些操作后即可进入绘图等待阶段。当有G代码程序文件加载后，系统对

行译码并将图像数据传给绘图模块进行绘图。如果用户对图

图４　软件运行效果

2.1　动态加工仿真

动态加工仿真功能实现刀具模型沿着加工图形的轨迹移动，从而实现数控加工仿真。实现的功能原理是：绘制刀具三维模型是以某个坐标（X，Y，Z）为底尖点，平行Z轴方

图５　刀具三维模型

G代码译码模块提供刀具的移动坐标，三维图形绘制模块只需在每次绘制刀具三维模型时实时更新刀具的底尖点坐标_lfCurPos，然后调用DrawTool（lfCurPos）函数就可以实现刀具沿轨迹移动的动画效果。

图６　刀具移动变色轨迹示意

本部分的实现原理是：定义三个长度为500的坐标一维数组和三个长度为500的颜色一维数组来分别存储X,Y,Z坐标值以及颜色值（G00指令时为绿色，G01、G02和G03指令时是黄色），具体定义代码：

GLdouble toolMove_x[500];

GLdouble toolMove_y[500];

GLdouble toolMove_z[500];

图７　译码工作流程

Qt平台与OpenGL库开发了一款针对数控加代码程序的三维加工仿真软件，该软件能够根据加载的代码程序提取加工图像点位信息并绘制加工图像并且可以模拟刀具的加工，同时可以检测G代码程序的错误并列出错误信息，方便用户提前验证G代码的可行性。通过应用该软件，技术人员即使没有试加工也能验证G代码的加工效果，从而能减少资源浪费与缩短开发周期。

参考文献

叶文海,陈琳,等.特种复合加工中心数控系代码编译器设计[J].组合机床与自动化加工技术

赵先锋,史红艳,等.基于OpenGL

[J].现代机械,2018,204(2):19-23.

虚拟数控车削加工误差建模技术研究

,2011(4):35-36.