系統(tǒng)體素的造型與三維建模系統(tǒng)體素的造型采用了實(shí)體幾何表示CSG方法。CSG的含義是任何復(fù)雜的形體都可用簡(jiǎn)單形體（體素）的組合來(lái)表示。通常用正則集合運(yùn)算來(lái)實(shí)現(xiàn)這種組合，其中可配合執(zhí)行有關(guān)的幾何變換。形體的CSG表示可看成是一棵有序的二叉樹，其終端結(jié)點(diǎn)或是體素，或是剛體運(yùn)動(dòng)的變換參數(shù)。非終端結(jié)點(diǎn)或是正則的集合運(yùn)算或是剛體的幾何變換，這種運(yùn)算或變換只對(duì)其緊接著的子結(jié)點(diǎn)（子形體）起作用。每棵子樹（非變換子結(jié)點(diǎn)）表示了其下兩個(gè)結(jié)點(diǎn)組合及變換的結(jié)果，樹根表示了*終的結(jié)點(diǎn)，即整個(gè)形體。CSG樹是無(wú)二義性的，但不是**的，它的定義域取決于其所用體素以及所允許的幾何變換和正則集合運(yùn)算算子。為方便和滿足復(fù)雜形體的CSG實(shí)體表示，系統(tǒng)構(gòu)造了部分基本體素，包括立方體、圓柱體、圓錐、球體等，可根據(jù)需要進(jìn)行添加。

　　仿真體素的造型與三維建模仿真體素（包括工件、刀具等）的造型和三維建模同系統(tǒng)的基本體素建模相同，本文以工件和刀具為例說(shuō)明仿真體素的建模過(guò)程。切削加工過(guò)程中的工件初始狀態(tài)一般為圓柱體（或錐體），其幾何特征信息包括工件的長(zhǎng)、半徑（若為錐體還包括頂半徑、底半徑）、材料特性及離散精度等，工件的材料特性可通過(guò)指定工件的材料來(lái)獲得，離散精度則可通過(guò)其擬合邊數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。為便于系統(tǒng)識(shí)別，每個(gè)實(shí)體還被賦予一個(gè)名字bname，它封裝在CBody類里面。工件受力數(shù)學(xué)模型的建立通過(guò)分析影響切削力的因素可建立切削加工過(guò)程中工件所受切削力的數(shù)學(xué)模型為：Fc=CFcapXFcfYFcKFc式中XF為背吃刀量ap對(duì)切削力Fc的影響指數(shù)。

　　數(shù)控切削代碼的輸入系統(tǒng)可輸入的切削代碼有：N，數(shù)控程序段的順序號(hào)；G，準(zhǔn)備功能指令；M，輔助功能；切削常量，包括切削轉(zhuǎn)速、刀具所允許*大進(jìn)給量、刀具背吃刀量、工件變形放大倍數(shù)、工件精度即工件所允許的*大變形量等。每寫入一段數(shù)控代碼，程序預(yù)處理器能夠?qū)斎氪a進(jìn)行語(yǔ)法檢查，若未發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，將會(huì)在列表框內(nèi)顯示刀具的控制代碼；如果有錯(cuò)誤，將會(huì)出現(xiàn)提示消息框，警告用戶重新輸入此段代碼或系統(tǒng)提示對(duì)所輸入代碼自動(dòng)進(jìn)行合理的調(diào)整。當(dāng)用戶發(fā)覺某段數(shù)據(jù)有錯(cuò)時(shí)，可選擇錯(cuò)誤段所在代碼行并重新進(jìn)行輸入即可。加工過(guò)程的三維動(dòng)態(tài)圖形顯示完成了仿真體素的三維建模后，在數(shù)控刀具代碼的驅(qū)動(dòng)下，系統(tǒng)便可根據(jù)有效的動(dòng)顯方法對(duì)切削加工過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)圖形仿真。利用VC和OpenGL開發(fā)的基于Windows的數(shù)控加工過(guò)程三維動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)，可對(duì)數(shù)控切削過(guò)程進(jìn)行幾何仿真和物理仿真。幾何仿真和物理仿真的共同進(jìn)行不僅可以實(shí)時(shí)檢測(cè)到工件、刀具的形狀變化，還可通過(guò)分析與比較工件的受力和變形來(lái)提高所加工工件的精度，并由此來(lái)推斷數(shù)控代碼的正誤。該系統(tǒng)開發(fā)過(guò)程中采用了面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法，使所開發(fā)的程序具有封裝、繼承、多態(tài)等優(yōu)點(diǎn)，減少了程序的數(shù)據(jù)污染，增加了程序的易開發(fā)性、可讀性和可維護(hù)性，大大提高了系統(tǒng)的編程效率。本系統(tǒng)界面友好、操作易學(xué)，通過(guò)與HURCOBMC20L數(shù)控機(jī)床結(jié)合使用效果良好，達(dá)到了預(yù)期的研究目標(biāo)。