数控车削加工仿真技术的研究

来源：网络作者：发布时间：2008-04-01

零件加工过程动态仿真

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图3 加工过程动态仿真车削加厂模型

为了实时显示加工刀具的形状和运动过程，需建立一个刀具切削加工模型。为简化建模过程，对于车削刀具，将标准(ISO)刀具和非标准刀具统一成标准的切削模型，图3a为粗、精车刀和螺纹刀，图3b为切槽刀其中k_r为主偏角，k_r'为副偏角，E_r为刀尖角，t_w为槽刀宽度；同时建立一加工刀库配置文件来管理各种刀具的几何与物理描述数据在进行加工过程仿真时，根据数控代码中的指令，在刀库配置文件中选择相应的刀具，在夹具资源库中选择相应的夹具和夹紧方式，真实地反映加工过程，以观察刀具和夹具的干涉和碰撞情况。

加工过程动态仿真算法流程和刀具运动轨迹仿真算法流程是一致的(图2所示)，不同的是刀具运动轨迹仿真是用“运动点”来动态显示刀具轨迹，而加工过程动态仿真算法是用“刀具模型”显示刀具轨迹，并实时显示毛坯的去除过程。根据切削加工模型，当刀具处于切削加工运动时，用背景色填充刀具切削部分来进行加工过程仿真：该方法只适用于二维车削的平面仿真情况，与毛坯的形状无关，亦不需额外的判断和计算过程，对汁算机的性能要求不高，微机的显示速度完全可以满足实时性的要求。

零件加工过程干涉碰撞检查

二维车削加工干涉碰撞是指，由于数控指令错误或刀具参数选择不当而造成的刀具与工夹具之间及刀具和己加工表面或待加工表面发生干涉碰撞的情况。干涉碰撞检查算法是，在任一加工时刻，将切削刀具包围轮廓和静止件(机床和夹具等)包围轮廓作二维布尔运算，如有相交情况，则说明该加工工步位置有碰撞清况发生，需修改加工指令。

图4 加工过程中刀具的干涉碰撞检查示意图

图5 干涉检查算法流程

具体的干涉碰撞检查算法，是在插值点将加工刀具的主偏角和副偏角与直线倾斜角度比较，对于圆弧段轮廓，则与该插值点在圆弧轮廓的切线的倾斜角进行比较，并区分顺圆和逆圆两种情况。以右车刀切外轮廓为例，其对于直线和圆弧的干涉检查如图4所示。检查结果将写入一个干涉报告中，图4中，k_r为主偏角．k_r'为副偏角，E_r为刀尖角，A为与切削加工方向相反的倾斜角，B为与切削加工方向相同的倾斜角。当A>k_r时，刀具副切削刃和零件表面发生干涉，当180°+B<180°-k_r时，刀具的主切削刃和零件表面发生干涉，这时将发生过切现象二对于不同的加工方向和加工轮廓，上述判别式应进行相应的调整。

零件加工过程干涉碰撞检查的算法流程如图5所示。