2017年5月23日 分析虛擬加工和其關(guān)鍵技術(shù)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(一) 0 引言試切的過(guò)程也就是對(duì) CAD/CAM系統(tǒng)生成的 NC程序的檢驗(yàn)過(guò)程。傳統(tǒng)的試切是采用塑模、 蠟?zāi)；蚰灸Ｔ趯Ｓ迷O(shè)備上進(jìn)行的, 需要技術(shù)人員在整個(gè)過(guò)程中進(jìn)行監(jiān)控。而且試切過(guò)程本身具有危險(xiǎn), 如刀具和夾具或工作臺(tái)之間發(fā)生的碰撞、進(jìn)給不合理導(dǎo)致的刀具破壞等。因此這種做法不但浪費(fèi)人力物力, 而且延緩生產(chǎn)周期, 增加產(chǎn)品開(kāi)發(fā)成本、 降低生產(chǎn)效率, 極大地影響制造系統(tǒng)的性能。另一方面, 由于計(jì)算機(jī)性能的不斷改善以及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展, 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在制造系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。如果采用計(jì)算機(jī)上的仿真加工來(lái)替代或減少實(shí)際的試切工作, 就可以大大縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期, 降低其制造成本, 增加整個(gè)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。在這樣的背景之下, 虛擬加工應(yīng)運(yùn)而生。1 虛擬加工概述結(jié)合目前國(guó)內(nèi)外的研究, 本文對(duì)虛擬加工作如下定義。虛擬加工是實(shí)際加工過(guò)程在計(jì)算機(jī)上的本質(zhì)實(shí)現(xiàn)[1], 即采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù), 對(duì)加工中心進(jìn)行建模, 由此在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)如車、 鏜、 銑、 鉆等實(shí)際產(chǎn)品加工的本質(zhì)過(guò)程, 為虛擬制造建立一個(gè)真實(shí)的可視化的加工環(huán)境。由此可見(jiàn), 虛擬加工雖然不是實(shí)際的加工, 但卻能實(shí)現(xiàn)實(shí)際加工的本質(zhì)過(guò)程, 并且可以全面逼真地反映現(xiàn)實(shí)的加工環(huán)境。在計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的支持下, 虛擬加工可以實(shí)現(xiàn)實(shí)際加工過(guò)程在虛擬環(huán)境中的完全映射,同時(shí)無(wú)需消耗額外的實(shí)際資源。因此可以通過(guò)在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)虛擬加工環(huán)境, 用以仿真和評(píng)測(cè)各加工過(guò)程對(duì)產(chǎn)品性能和質(zhì)量的影響, 以消除設(shè)計(jì)中的不合理成分, 增強(qiáng)對(duì)產(chǎn)品加工的預(yù)測(cè)能力和決策水平, 提高加工質(zhì)量和加工效率, 最終提高產(chǎn)品的加工和制造水平。從開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)的角度來(lái)說(shuō), 虛擬加工系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)主要集中在加工過(guò)程仿真。加工過(guò)程仿真的研究一直是CAD/CAM技術(shù)的一個(gè)研究熱點(diǎn)。根據(jù)在 CAD/CAM中的不同階段, 加工過(guò)程仿真系統(tǒng)可以分為 3 種: 編程過(guò)程中的圖形檢驗(yàn)、 刀位驅(qū)動(dòng)的切削過(guò)程圖形仿真和 NC驅(qū)動(dòng)的加工過(guò)程仿真。在這 3 個(gè)方面國(guó)外都有相應(yīng)的軟件系統(tǒng), 如 IDEAS- GNC中采用了第 1 種圖形仿真檢驗(yàn)方法, 利用動(dòng)態(tài)顯示刀具來(lái)對(duì)整個(gè)走刀軌跡進(jìn)行總體檢查, 為了方便判斷, 可靈活選擇所要顯示的型面圖、 觀察視點(diǎn), 利用窗口放大局部細(xì)節(jié)等。Cimplex采用第 2 種仿真方法, 采用了加工件的逐步成型技術(shù), 技術(shù)細(xì)節(jié)還不可知; Command 軟件采用了第 3 種方法, 利用形體定義法可檢驗(yàn)運(yùn)動(dòng)中的干涉問(wèn)題。由于目前的實(shí)際加工制造過(guò)程中大多采用精工系統(tǒng)進(jìn)行控制, 而控制的輸入則是 NC 代碼, 因此在上述3 種方法中, 適用范圍比較廣泛的是第 3 種, 即 NC 驅(qū)動(dòng)的加工過(guò)程仿真。實(shí)際的虛擬加工軟件系統(tǒng)則往往是以 NC驅(qū)動(dòng)的加工過(guò)程仿真系統(tǒng), 即采用三維實(shí)體仿真技術(shù), 以 NC代碼為驅(qū)動(dòng), 精工指令翻譯器對(duì)輸入的NC 代碼進(jìn)行語(yǔ)法檢查、 翻譯; 根據(jù)指令生成相應(yīng)的刀具掃描體, 在指令的驅(qū)動(dòng)下, 刀具掃描體與被加工零件的幾何體進(jìn)行求交運(yùn)算、 碰撞干涉檢查、 材料切除等,并生成指令執(zhí)行后的中間結(jié)果。所有這些虛擬加工過(guò)程均可以在計(jì)算機(jī)屏幕上通過(guò)三維動(dòng)畫(huà)顯示出來(lái)。指令不斷執(zhí)行, 每一條指令的執(zhí)行結(jié)果均可保存, 以便查驗(yàn), 直到所有指令執(zhí)行完畢, 虛擬加工任務(wù)結(jié)束。2 虛擬加工關(guān)鍵技術(shù)結(jié)合前文對(duì)虛擬加工內(nèi)涵的分析, 筆者認(rèn)為虛擬加工的幾個(gè)主要關(guān)鍵技術(shù)是幾何建模技術(shù)、精工代碼翻譯、 碰撞干涉檢驗(yàn)以及材料切除過(guò)程仿真技術(shù)。 ? 上一篇 工件測(cè)量?jī)x的系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)機(jī)理和在加工中心中的應(yīng)用下一篇 ? 介紹數(shù)控凸輪磨床磨削力的自適應(yīng)及其它控制方法(二)