虛擬仿真技術(shù)在數控加工中的應用論文
１虛擬仿真數控機床的建模
依據企業(yè)現有的三坐標數控鏜銑床用ＣＡＴＩＡ軟件進(jìn)行機床部件的三維實(shí)體造型建模，如主軸、床身、導軌、刀庫等；接著(zhù)以ＳＴＬ格式輸入到ＶＥＲＩ－ＣＵＴ軟件系統中進(jìn)行組裝，組裝時(shí)應把握其裝配約束關(guān)系（即幾何約束關(guān)系、運動(dòng)約束關(guān)系和排斥約束關(guān)系）設定機床坐標系、部件坐標系和它們之間的關(guān)系，然后根據機床的拓撲關(guān)系進(jìn)行裝配。虛擬仿真數控機床建模完成后，要設置各運動(dòng)部件的運動(dòng)參數，如工作行程范圍、刀具補償等，其中主軸中心到主軸端面的距離和主軸線(xiàn)的偏移距離參數較為重要，應正確設置，以免影響仿真結果的正確性。
２虛擬仿真數控鏜銑床應用研究
通過(guò)虛擬仿真數控機床的建立，除對機床的運動(dòng)進(jìn)行論證和虛擬設計好所應用的機床夾具外，主要是對數控加工過(guò)程進(jìn)行仿真論證，以解決刀具運動(dòng)軌跡錯誤、刀具干擾選擇錯誤等問(wèn)題，同時(shí)，利用虛擬仿真技術(shù)可以進(jìn)行加工過(guò)程的優(yōu)化，以充分利用機床和提高生產(chǎn)率。
�。玻彬炞C數控加工過(guò)程的錯誤
進(jìn)行仿真驗證時(shí)，通過(guò)系統應用等軟件將零件的加工信息轉換為ＳＴＬ格式輸入到仿真加工系統生成數控加工程序，最后進(jìn)行仿真加工，驗證程序軌跡是否存在錯誤。在實(shí)際工作中，由于輸入數據有誤造成仿真加工時(shí)零件形狀錯誤與輸入圖形信息不符，如刀具未進(jìn)行補償、未抬刀、啃刀等，此時(shí)可返回原圖形信息輸入模擬數據，進(jìn)行檢驗校正干涉碰撞錯誤，這是數控加工經(jīng)常產(chǎn)生的錯誤之一。驗證時(shí)觀(guān)察刀具對非加工部件，如對工作臺、夾具等的干涉、碰撞及對工件非加工表面的碰撞，也可對經(jīng)常發(fā)生的干涉現象進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的驗證。
�。玻矁�(yōu)化數控加工程序
應用ＶＥＲＩＣＵＴ軟件時(shí)，其帶有在知識庫基礎上建立的優(yōu)化模塊，根據所加工小樣的類(lèi)型選擇加工機床參數、應用刀具參數、金屬切削數據庫等知識進(jìn)行加工過(guò)程的優(yōu)化，其優(yōu)化內容主要為粗加工、精加工及高速切削加工時(shí)的優(yōu)化。
�。玻玻贝旨庸�(yōu)化
為提高生產(chǎn)效率、達到盡快去除粗加工余量的目的，根據已給出的進(jìn)給量對刀具走刀路徑上應去除的金屬材料進(jìn)行速度優(yōu)化，實(shí)現粗加工安全、穩定、高效率。
�。玻玻簿庸�(yōu)化
切削力的變化是影響加工尺寸精度和表面粗糙度的主要因素，為此在刀具切入、切出時(shí)應調節進(jìn)給率，使其切削力產(chǎn)生較小的變化，減少振動(dòng)，從而提高加工質(zhì)量、延長(cháng)刀具的使用壽命。值得注意的是，在用球狀銑刀加工傾斜面或曲面時(shí)進(jìn)給量會(huì )有較大影響，加以適當調節則可使切削平滑、順利地進(jìn)行。
�。玻玻掣咚偾邢骷庸�(yōu)化
在工件刀具不產(chǎn)生振動(dòng)的前提下，高速切削是切削加工的發(fā)展方向，通過(guò)高速切削不僅可提高生產(chǎn)效率，同時(shí)會(huì )降低工件的表面粗糙度值。減少切削力的優(yōu)化方法主要是控制進(jìn)給量，保持較為穩定的切削力和切屑去除率，通過(guò)實(shí)際應用對球狀銑刀加大進(jìn)給率，提高主軸轉速進(jìn)行精加工的效果較好。當然也可采用優(yōu)化切削速度，即對主軸轉速進(jìn)行精加工優(yōu)化，達到提高表面質(zhì)量的目的。
３應用特點(diǎn)
利用虛擬仿真技術(shù)對數控加工進(jìn)行仿真試驗，通過(guò)一段時(shí)間應用獲得較為顯著(zhù)的效益，主要表現在以下幾方面。
�。常碧岣呱a(chǎn)效率
通過(guò)仿真切削加工的優(yōu)化，提高了加工過(guò)程的合理性，針對不同加工對象優(yōu)化切削速度和進(jìn)給量，使其達到最優(yōu)切削狀態(tài)，減少刀具的非正常損壞，從而減少輔助時(shí)間，提高加工效率。
�。常蔡岣呒庸べ|(zhì)量
據統計，飛機制造業(yè)新機研制過(guò)程中加工廢品的３０％是由于工人操作不當造成，６０％是由于數控程序錯誤造成，１０％是其他原因而形成；為此，利用該仿真系統可模擬加工過(guò)程，提高了數控編程的正確性，可以大大減少廢品的產(chǎn)生。
�。常硿p少數控機床事故
數控加工時(shí)，刀具的碰撞、干涉會(huì )導致較大的損失，采用虛擬仿真技術(shù)可以避免并減少機床和刀具在加工時(shí)不必要的損失�？s短新產(chǎn)品的研制周期新產(chǎn)品研發(fā)時(shí)，加工出合格的關(guān)鍵零、部件是其中重要環(huán)節之一。傳統方法試制單一零件耗時(shí)費力，容易出現廢品，而通過(guò)虛擬仿真技術(shù)則可基本上驗證了所編數控程序的正確性和可靠性，為新品試制節省了大量時(shí)間，降低了新品試制的成本和研發(fā)周期。
４結語(yǔ)
隨著(zhù)自動(dòng)化制造技術(shù)的不斷發(fā)展，數控加工已成為機械加工的主流加工手段之一，數控機床的應用已日益普及，在數控加工中開(kāi)發(fā)和應用虛擬仿真技術(shù)，提高了價(jià)值昂貴的數控機床利用率，減少了機床故障及輔助時(shí)間，提高了產(chǎn)品零件的加工質(zhì)量，并有利于企業(yè)員工的繼續教育和培訓。而這些經(jīng)實(shí)踐證明已取得顯著(zhù)經(jīng)濟效益，筆者希望通過(guò)該文的介紹能對國內從事數控加工技術(shù)的同行有所裨益。
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