曲面數(shù)控加工仿真多層次細(xì)節(jié)建模與應(yīng)用.pdf

1、某大型軋鋼廠加工軋輥需要各種成形車刀刀片，有些刀片的形狀很復(fù)雜。目前采用手工打磨，與樣板比對(duì)的方法進(jìn)行刃磨，精度差，效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大。需要用數(shù)控磨削對(duì)其手工刃磨的加工方法進(jìn)行改造，以提高加工精度和效率，并減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。 作為數(shù)控磨削系統(tǒng)的一部分，為了避免數(shù)控程序的錯(cuò)誤和返工，有必要建立虛擬數(shù)控磨削加工仿真系統(tǒng)，在實(shí)際加工前對(duì)數(shù)控程序進(jìn)行驗(yàn)證。為了建立軋輥成形車刀刀片的數(shù)控磨削系統(tǒng)，需要對(duì)軋輥成形車刀刀片的加工方法以及刀具

2、軌跡的優(yōu)化方法進(jìn)行研究。 為了建立軋輥成形車刀刀片的虛擬磨削系統(tǒng)，需要對(duì)刀片加工仿真的實(shí)體模型和加工仿真方法進(jìn)行研究。在研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)數(shù)控加工過(guò)程仿真模型的復(fù)雜化面臨的問(wèn)題之一是仿真過(guò)程的逼真性與實(shí)時(shí)性的矛盾。為解決這些問(wèn)題，本文所進(jìn)行的研究及其創(chuàng)新性成果有： 提出并構(gòu)建了一種用于曲面數(shù)控加工仿真的多層次細(xì)節(jié)模型（G-LOD）?；贕-LOD 的數(shù)控加工過(guò)程仿真能根據(jù)不同的仿真目的在模型上的不同區(qū)域和細(xì)節(jié)層次上進(jìn)行，從而

3、節(jié)省了不必要的計(jì)算時(shí)間和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。加工過(guò)程仿真中，在得到加工曲面實(shí)體模型的同時(shí)，能夠?qū)η婕庸ふ`差進(jìn)行評(píng)估。G-LOD 是在離散刀觸點(diǎn)（CC）軌跡上建立的，采用G-LOD 模型的數(shù)控加工過(guò)程仿真能較好地逼真實(shí)際加工過(guò)程。作為在物理仿真中的應(yīng)用，對(duì)基于G-LOD 的動(dòng)態(tài)切削力的仿真進(jìn)行了研究。仿真的結(jié)果表明，根據(jù)不同的仿真目的應(yīng)采用不同細(xì)節(jié)層次的模型，可以大大減少計(jì)算機(jī)的計(jì)算量。 提出了一種新的CC 軌跡的優(yōu)化方法。該方法在等

4、參數(shù)CC 軌跡的基礎(chǔ)上，采用自適應(yīng)網(wǎng)格的方法對(duì)離散CC 軌跡進(jìn)行優(yōu)化，得到的優(yōu)化CC 軌跡在滿足一定加工精度要求的前提下，具有等殘余高度CC 軌跡的特點(diǎn)，且比等殘余高度CC 軌跡有較少的離散CC 軌跡數(shù)量和更高的加工效率。在優(yōu)化過(guò)程中，利用本文建立的仿真模型和加工仿真方法對(duì)曲面進(jìn)行加工仿真，然后根據(jù)仿真結(jié)果和對(duì)加工誤差的分析對(duì)網(wǎng)格參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，并對(duì)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。本文采用等參數(shù)CC 軌跡和自適應(yīng)網(wǎng)格優(yōu)化CC 軌跡分別對(duì)一個(gè)曲面進(jìn)行了實(shí)

5、際加工實(shí)驗(yàn)。檢測(cè)結(jié)果顯示：在加工效率相同的情況下，采用自適應(yīng)網(wǎng)格優(yōu)化CC 軌跡加工得到的曲面比采用等參數(shù)CC 軌跡加工得到的曲面的加工誤差要小。為了建立輥成形車刀刀片的磨削加工系統(tǒng)，對(duì)軋輥成形車刀刀片的磨削加工方法進(jìn)行了研究。提出了輥成形車刀刀片的2.5D CNC 的最少軸數(shù)控磨削加工方法。并提出了一種采用浮動(dòng)極坐標(biāo)的2.5D CNC 磨削加工方法。有利于降低數(shù)控磨削聯(lián)動(dòng)軸數(shù)和增強(qiáng)磨削過(guò)程穩(wěn)定性。 集成本文的研究成果，開發(fā)了軋輥