随着数控技术的快速发展,数控机床在机械制造业中占据了主导地位,因此,社会对高素质、高技能的数控人才需求急剧增长。高等教育,尤其是职业教育,由于资金匮乏、设备少、学生人数多,原有教学模式无法满足培养社会需要的数控技术人才的需要。而数控仿真系统以实用、逼真、性价比高、使用方便等优点,在高等院校教学中,发挥着越来越重要的作用。目前,国内外在数控仿真系统的研究方面取得了很多成果,但是却没有一款软件是单纯针对教学开发的,现有的仿真系统一定程度上不适合在教学中直接应用。在搜集和研究国内外大量相关文献的基础上,结合数控车削教学软件的应用现状,以数控车床为研究对象,对仿真中的几何建模、代码检验与编译、图形开发技术等问题进行了分析和研究,开发了适合于工科教学和培训的基于OpenGL的轴类零件数控车削仿真系统。论文主要从以下几个方面进行了研究:(1)从数控系统的需求分析、功能模型出发,建立数控车削仿真系统的总体框架。(2)通过对各种建模方法优缺点的分析与研究,采用实体建模中的边界表示法(B-rep)和构造实体几何法(CSG)相结合的方式构建数控车削仿真环境,对刀具、工件、卡盘、车床本体进行三维实体建模。(3)从NC代码结构和格式入手,分析了数控编程时常见的词法、语法错误,针对NC代码的特点设计开发了NC代码编译模块。以标准PC机为硬件平台,以Visual C++6.0模块作为主要开发工具,以OpenGL作为NC代码编译后的图形接口驱动仿真系统绘图。(4)探讨了材料去除算法,构建仿真动态模型。为了使车削过程具有实时性,高质量地显示动画效果,仿真系统采用了毛坯细分法实现材料的切除。(5)在数控车削仿真过程中,利用OpenGL双缓存技术实现数控车削的实时仿真,并通过加工实例完成对系统的测试。仿真系统利用OpenGL强大的三维图形编程功能建立车削仿真的加工环境,运用双缓存技术使车削过程更具有真实感。系统界面友好,使用灵活方便,可扩展,符合工科院校现代教学及培训的需求。