随着数控技术的发展,数控机床作为高度机电一体化的产品得到了广泛的应用。但是由于数控机床的成本较高,以及在机床使用过程中的误操作给机床带来的损坏,使得工科院校很难做到数控设备的数量能够满足学生实验的需要。此外,纯仿真软件的真实感较差,不能达到很好的教学目的,所以研究并开发了一套集硬件软件于一体的数控编程实验教学仿真系统。该系统按结构可分为硬件结构和软件结构。硬件结构按功能可分为控制信息的输入模块、通信模块;软件结构按功能可分显示模块和后台处理模块,它们又可细分为插补模块、刀具补偿模块、NC程序译码模块、数控加工三维仿真模块、仿真系统界面功能模块。建立了系统的整体结构,重点介绍了系统控制信息输入模块和通信模块的实现方法。实现了直线、圆弧和曲面直接插补算法,详细讨论了刀具补偿算法的实现方法。采用编译控制的译码方法,具体分析了译码的数据处理流程,介绍了模态指令处理等相关问题。研究了数控切削加工仿真的实现方法。重点介绍了基于三角网格的物体空间离散建模概念,提出了刀具和毛坯求交计算的优化方法。建模方法和求交算法的优化减小了仿真过程中的计算量,提高了仿真的速度,优化了仿真的效果。介绍了系统运行界面的功能,并通过编程实例完成了插补算法以及刀具补偿算法的仿真验证。系统开发是在VC++6.0开发环境下进行的。系统中的NC代码符合通用数控系统的规范,实用性强,使用方便;此外,系统还具有较完善的NC系统信息提示功能、语法检查功能。