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面向虚拟制造的数控加工仿真技术研究

2015/8/28        作者:马亚娟      
关键字:虚拟制造  数控加工  仿真技术  
本文主要针对虚拟制造的数控加工方针技术进行研究,发现其中最关键的还是要建立起在加工过程当中的数学模型,不过在真正加工的过程当中因为需要建模而涉及到了大量的参数数据,这就直接说明了在这整个过程当中必须要保证参数数据的完整性,以此来提升仿真技术和实际加工当中与系统真正实现最大程度的吻合,从而最大限度的来实现仿真技术当中多样性的方法和手段的应用,以下将进行简要论述以供参考。

    经济的发展,科技的进步,促使我国制造业自动化水平得以不断提升,多数制造企业的数控机床拥有量以及在机床当中所占的比重幅度也开始发幅度的增加,因此怎样有效的发挥出数控机床所具有的使用效率以及提升其加工质量一直是人们不断追求和发展的研究目标。如今数控技术发展迅速,在数控机床的结构以及控制系统方面的知识也变得越来越复杂,因此其加工的范围也直接从简单的二位轮廓直接发展成为复杂的零件型腔和型面,所以这就必须要采取有效的数控编程方式来保证其数控程序的正确性,因此就需要用到计算机仿真技术,以下就针对这项技术进行讨论研究。

1. 数控加工仿真技术研究中存在的问题

1.1 几何仿真方面的问题

    目前国内的仿真软件和国外的仿真软件相比仍然具有着非常大的差距,其主要体现在(1)仿真系统当中所真正建立起来的虚拟加工环节大多都只是限于刀具和工件方面的几何类模型,然而一些完整的虚拟加工环境当中仍然包括了机床模型虚拟控制面板以及夹具模型等等,这些都能够真实的在加工环境的计算机上映像出来。(2)动态显示,为了能够有效的促使其加快显示的步伐,其所具有的的真实感图形显示生成算法大多都没有真正建立起相应的光照类模型,大都只是模拟出了最简单的平行光,从而直接导致图形的生成方式转换为区域填充以及渐变色的特点,这就非常不符合光学当中的原理,所以真实的效果并不好。

1.2 物理仿真方面

    这其中存在的问题主要表现在(1)模型过于片面,如今大多数的研究工作都只是单纯的考虑一些单项或者是几项的因素来针对工件进行加工,并以此来强化其精度方面的影响,但是却由于其研究方面的工作过于片面和分散,因此就很难在实际的生产过程当中进行推广和应用。如今国内大多数的研究工作都是针对削力和加工质量方面的影响,同时还必须要给出相应的瞬间削力以及在加工误差方面的预测模型,不过,这些都只是反映出了加工过程当中由于切削力所导致的系统变形,从而直接对加工误差产生影响。(2)模型过于简单,数控加工进行物理仿真的关键还是在于加工过程中建立起来的数学模型,但是有很多物理仿真模型当中都设有多数假设的条件,其主要目的也是为了能够有效的降低模型本身所具有的的复杂性特点,而这也直接削弱了仿真模型和生存实际的符合程度,因此经不起实践检验,所具有的的实用性相对较差。

2. 数控加工具体仿真技术

2.1 曲面离散化技术

    这项技术主要是指在某种进度条件之下,将一些参数领域当中的精确定义的自由曲面模型直接逼近空间内三角面片所构成的离散模型,并将其自由复杂的曲面参数方面的处理转换为对于空间方面的简单三角面片的处理。通过这种离散化的处理,其所具有的复杂几何对象非常容易直接转换成为仿真技术所需要的离散数据结构,同时也很容易迅速的显示出来。如今曲面离散技术的处理方式主要有自适应和非自适应这两种,其中自适应主要是指在网络的剖分密度自动适应曲面方面的曲率变化,从而能够有效的保证剖分后得到三角形平面片,这相对原曲面都有着非常足够的逼近进度,同时所具有的的分割片数也是最少。而非自适应则是将曲面看成曲率均匀变化的一种,并以此来根据误差的公式来给出既定的逼近进度,从而确定三角面片的最大边长,最终形成三角网络。

2.2 加工过程材料去除动态仿真

    材料去除过程当中的动态仿真主要是指加工仿真当中的重要内容,其实际上也是一种刀具沿着刀位轨迹移动的全过程,这就可以采用实体造型的方式,这就需要做好被切曲面的离散效果,同时做好检测点方面的定位,并针对离散点发矢量以及刀具扫描题的求交来进行。可以直接采用离散矢量建模的方式,整个仿真加工的过程其实就是刀具扫描体和加工工件求交以及工件数据更新的全部过程。因为整个计算的过程当中都是在同一个数据模型空间当中完成的,因此就不会产生相应的计算机屏幕的问题,这就直接促使其整体的可观察性和零件几何的连续能都变得更好,所以这种方法就必须要被多种仿真软件所采用。一般使用这种方法时都需要对刀具进行扫描并精确计算,然后再来针对离散矢量和刀具的扫描体求交,整个过程相对来说较为复杂。

2.3 几何进度的验证

    在仿真系统当中的进度验证主要包括了几何进度验证以及加工进度验证这两个方面,其中几何进度验证就没有考虑到加工过程当中的多种工艺影响,只是针对NC代码本身的变成进度进行了验证操作,而对NC程序的加工结果通常都是在几何的尺寸方面来进行的。所以就可以通过比较仿真切削过后的工件模型和设计系统所设计的工件差异来给出工件欠切和过切方面的信息,以此来保证工件加工之前就能够及时的修改相应的程序错误,从而保证了加工的正确性。

3. 结语

    综上所述,将现代虚拟仿真技术运用在数控加工过程当中是一项技术上的创新,因此就必须要对其进行深入研究,以此来加强数控加工方针技术的可靠性和适应性。

责任编辑:邓李君
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