开放结构数控系统是上世纪九十年代出现的一种先进的计算机数控体系结构,具有扩展性好、运行稳定性高、开发和维护方便、能灵活适应不同需要等特点,是未来数控技术的主要发展趋势。论文基于OpenGL的计算机仿真和动画技术,采用数控代码仿真的方法,研究开发了数控加工过程的三维动态模拟演示仿真系统。本课题主要完成的内容:(1)根据数控加工仿真系统的功能要求,设计了数控加工三维图形动态仿真系统,并介绍了数控加工仿真的算法和仿真系统的结构。分析了几种常见的三维几何方法的优缺点。(2)全面仿真数控机床的加工过程:机床设定、定义毛坯、刀具准备、面板操作、测量等。以车削和铣削加工为例提出了仿真的具体实现方法,对工件毛坯的离散化过程和材料去除过程进行了详细的论述。(3)论述了数控加工程序的特点,研究了本系统采用的刀具轨迹算法,实现数控程序的插补离散算法,提出了加工过程中数控程序的检验方法,设计了数控文件的编译算法,并结合程序实例分析了译码系统的执行过程。对刀具半径补偿的各种情况进行了详细的分析和数学建模,结合程序实例阐述了刀具半径补偿的基本方法和实现细节。(4)为了更好地实现对数控机床的表达、显示和运动处理,在对数控机床的结构和运动特点进行分析的基础上,利用层次化建模方法,建立了数控机床的几何模型和运动模型,实现了对加工环境的仿真。(5)深入研究OpenGL三维图形制作技术,实现了完美的三维图形效果与人性化界面设计。并给出了OpenGL在Windows/MFC环境下的实现方法。(6)利用图形交互方式进行刀具的定义和设置,实现了刀具加工轨迹的动态显示。(7)对数控加工仿真系统显示和动画过程中遇到的问题进行了细致的分析并提出了相应的解决方法。综上所述,该系统具有界面友好,使用方便,可移植性好等特点,仿真实验和实际加工生产验证了设计的可行性,研究开发的数控加工过程的三维动态模拟仿真系统达到了预期的效果。