虛擬數(shù)控銑床三維模型的構(gòu)建現(xiàn)以FANUC數(shù)控銑床系統(tǒng)為藍(lán)本，構(gòu)建數(shù)控機(jī)床三維實(shí)體模型。雖然真正的數(shù)控銑床結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不可能完全復(fù)制，但建造的虛擬模型也必須體現(xiàn)出數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和主要組成單元，具體包括床身、銑刀、工件、主軸以及沿縱、橫向移動(dòng)的工作臺(tái)等。為此，利用OpenGL提供的點(diǎn)、線、多邊形、圖像和位圖等圖元以及庫(kù)函數(shù)，并根據(jù)數(shù)控銑床各個(gè)部件的基本幾何形狀、材質(zhì)、運(yùn)動(dòng)約束等條件，在提取它們共性的基礎(chǔ)上，建一個(gè)基類（CDraw3D），該類定義了三維模型的共性，例如光照、顏色、反射、緩存類型等。然后又在該類基礎(chǔ)上，派生出對(duì)應(yīng)不同幾何圖形的新類，例如盤(pán)（CDisk）、圓臺(tái)（CCylinder）、球（CBall）、圖元（Cprimitive）等。先將床身、銑刀、工件、主軸和工作臺(tái)等模塊單獨(dú)繪制，并按照銑床結(jié)構(gòu)上的邏輯關(guān)系把這些模塊集成起來(lái)，從而構(gòu)建出數(shù)控銑床的三維實(shí)體模型，如所示為數(shù)控銑床實(shí)物圖片和虛擬三維模型。

　　構(gòu)建上述三維虛擬數(shù)控銑床模型的主要程序框架如下：VoidCDrawmachineView：：DrawMConstruction{//繪制門(mén)glPushMatric：//壓入當(dāng)前矩陣堆棧glTranslated（2000，f-135.0，f-1745.0f）；//當(dāng)前矩陣乘上一個(gè)平移矩陣glRotated（8.4，f0.0，f1.0，f0.0f）；//當(dāng)前矩陣乘上一個(gè)旋轉(zhuǎn)矩陣glScaled（1.5，f1.55，f1.5f）；//當(dāng)前矩陣乘上一個(gè)放大矩陣MILLDoor；//繪制防護(hù)門(mén)glPopMatrix；//彈出當(dāng)前矩陣堆棧//建立坐標(biāo)軸glPushMatric；glTranslated（-50.0，f950.0，f0.0f）；glRotated（180.0，f0.0，f0.0，f1.0f）；MILLCoordinate；//繪制坐標(biāo)軸glPopMatrix；//繪制數(shù)控銑床模型glPushMatric；glTranslated（-50.0，f0.0，f800.0f）；glRotated（80.0，f1.0，f0.0，f0.0f）；MILLMachinebody；//繪制數(shù)控銑床glPopMatrix；}數(shù)控銑床實(shí)物和虛擬模型可見(jiàn)，通過(guò)glPushMatrix與glPopMatrix一對(duì)矩陣堆棧操作函數(shù)和適當(dāng)?shù)膸缀巫儞Q可以實(shí)現(xiàn)床身、銑刀、工件和工作臺(tái)等模塊間的相對(duì)位置和運(yùn)動(dòng)關(guān)系。同時(shí)，還要對(duì)其進(jìn)行光照、材質(zhì)、紋理以及反走樣等技術(shù)處理，使虛擬場(chǎng)景中的數(shù)控銑床更加逼真。虛擬數(shù)控銑床加工過(guò)程的實(shí)現(xiàn)21虛擬數(shù)控銑床加工系統(tǒng)的界面設(shè)計(jì)該虛擬數(shù)控銑床加工仿真系統(tǒng)擁有一個(gè)良好的人機(jī)交互界面，如所示為虛擬數(shù)控銑床操作面板。

　　界面主要由NC代碼編輯區(qū)（MDI）、虛擬操作面板和模擬顯示屏組成。本系統(tǒng)既可以從外部讀入NC代碼文件，也可以通過(guò)虛擬鍵盤(pán)修改讀入的文件或直接重新輸入NC代碼，然后進(jìn)行保存并運(yùn)行。虛擬操作面板具有與真實(shí)機(jī)床類似的按鈕、旋鈕、開(kāi)關(guān)、指示燈及其他控制部件，用戶可以通過(guò)鼠標(biāo)進(jìn)行操作。在選定虛擬數(shù)控銑床操作面板了NC代碼程序、加工對(duì)象、刀具以及運(yùn)行方式后便可以開(kāi)始加工，顯示屏實(shí)時(shí)模擬出實(shí)際的加工過(guò)程，刀具沿著所要求的軌跡運(yùn)動(dòng)，毛坯體不斷被切削，直到加工程序結(jié)束，工件體被加工成合格零件。

　　虛擬數(shù)控銑床加工過(guò)程的實(shí)現(xiàn)數(shù)控銑床加工過(guò)程虛擬仿真實(shí)質(zhì)上就是根據(jù)NC代碼程序的要求來(lái)完成刀具和工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這就要求對(duì)讀入的數(shù)控加工程序進(jìn)行譯碼與診斷，形成用來(lái)控制銑床各部件協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)，并加以存儲(chǔ)。然后利用這些數(shù)據(jù)，改變刀具和工件模型之間的相對(duì)位置，從而實(shí)現(xiàn)了切削過(guò)程的模擬，所示為虛擬數(shù)控銑床加工過(guò)程演示圖。左邊是NC代碼編輯顯示區(qū)，右邊是虛擬加工顯示區(qū)，并且右邊顯示的工件輪廓與左邊區(qū)域中的數(shù)控加工程序相對(duì)應(yīng)。

　　如所示工件輪廓對(duì)應(yīng)的數(shù)控加工程序代碼如下：O2011N10G54M03S500；N20G90T0101G42；虛擬數(shù)控銑床加工過(guò)程演示圖N25Z0；N30G0X-10G0；N40G1X40；N50G3X80Y40I0J40；N60G1Y85；N70G3X75Y90I-5J0；N80G1X25；N90T0101；N100X0Y60；N105Y-10；N110G0Z0；N120M05；N130M02；%NC代碼程序決定了數(shù)控機(jī)床在虛擬加工顯示區(qū)的切削過(guò)程，即刀尖與工件在機(jī)床坐標(biāo)系中相對(duì)位置的變化。本系統(tǒng)在機(jī)床絕對(duì)坐標(biāo)系中，計(jì)算刀尖與工件相對(duì)位置的變量為g_vtTipWrk，它由刀尖主軸相對(duì)位置和刀尖工件相對(duì)位置共同確定。

　　結(jié)語(yǔ)本文通過(guò)OpenGL強(qiáng)大的三維顯示效果，基于VisualC開(kāi)發(fā)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)控銑床的三維建模和零件虛擬加工過(guò)程的渲染效果，可以完成NC代碼程序到虛擬零件的仿真加工過(guò)程，并能夠清楚地觀察到刀具的切削狀態(tài)。而進(jìn)一步的后續(xù)工作是基于上述虛擬加工仿真系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與真實(shí)機(jī)床的通信控制，并下載已驗(yàn)證的數(shù)控加工程序，以便控制數(shù)控機(jī)床加工出合格的零件。同時(shí)，還可以對(duì)數(shù)控機(jī)床的精度和刀具的磨損進(jìn)行標(biāo)定和綜合評(píng)價(jià)，并核定零件的加工工時(shí)，以便于制造企業(yè)的車間調(diào)度與管理。經(jīng)過(guò)不斷地改進(jìn)與完善后，計(jì)劃將其產(chǎn)品化，并推向市場(chǎng)。