本仿真器運(yùn)行環(huán)境要求較低，一般普通微機(jī)就能滿足使 用要求。全中文操作、人機(jī)界面直觀友好、即學(xué)即用、全程 幫助一學(xué)就會(huì)，尤其適合一般學(xué)校的精工教學(xué)，使受訓(xùn)者快 速掌握CK0630精工車床的編程加工技術(shù)，做到集應(yīng)用、教 學(xué)、培訓(xùn)于一體，體現(xiàn)其應(yīng)有的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。 本仿真器主要面向手工編程培訓(xùn)教學(xué)，可接受 CAD/CAM系統(tǒng)（如CAXA,MASTERCAM,PRO/E等）生成的經(jīng) 過后置處理的精工程序。以CAD/CAM軟件為平臺(tái)，通過一 群計(jì)算機(jī)與少數(shù)加工機(jī)床聯(lián)網(wǎng)，組成CAD/CAM機(jī)床網(wǎng)絡(luò)實(shí) 驗(yàn)室，實(shí)現(xiàn)先進(jìn)制造技術(shù)一體化教育。
5 個(gè)基本功能和合適的錯(cuò)誤信息管理,就能構(gòu)建一個(gè)良好的針對特定精工系統(tǒng)的專用 NC 代碼翻譯器, 我國已有幾家院校如華中理工大學(xué)、 上海交通大學(xué)、 哈爾濱工業(yè)大學(xué)等實(shí)現(xiàn)了某些精工系統(tǒng)的 NC代碼翻譯器, 應(yīng)用情況良好。但是由于目前精工系統(tǒng)種類很多, 各種精工代碼之間差別很大, 因此專用的翻譯器適用面太窄。要解決這一問題, 可以考慮基于模版的翻譯方法, 即由于各精工系統(tǒng)所完成的各個(gè)功能基本相同, 可以按功能實(shí)現(xiàn)翻譯器, 并對各功能建立對應(yīng)的函數(shù)庫, 里面存放不同精工系統(tǒng)中該功能的實(shí)現(xiàn)函數(shù),這樣實(shí)現(xiàn)的翻譯器就可以動(dòng)態(tài)地適用于多個(gè)精工系統(tǒng), 是一種通用 NC代碼翻譯器。
計(jì)算機(jī)三維實(shí)體碰撞檢測一直是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn), 從 20 世紀(jì) 70 年代以來, 有許多專家學(xué)者對三維運(yùn)動(dòng)體碰撞檢測方法作了大量的研究工作: 1988 年 Canny[6]提出了基于 B- Rep 多面體的動(dòng)態(tài)體與靜態(tài)間的碰撞檢測方法; 1989 年 Nobrio等[7]用八叉樹實(shí)體表示檢測動(dòng)態(tài)與靜態(tài)體間的碰撞問題; 2004 年,Ding等人[8]研究了基于八叉樹的碰撞檢測算法并將其應(yīng)用于 5 軸加工的干涉檢測, Kim等[9]用球面矢量 Voronoi圖來解決高速運(yùn)動(dòng)中的碰撞檢測問題; 2005 年, Ilushin等[10]針對多軸加工過程提出了一種采用射線跟蹤(Ray-tracing)來檢測實(shí)體干涉碰撞的方法。 總結(jié)這些研究不難發(fā)現(xiàn), 運(yùn)動(dòng)碰撞檢測的算法可以分為 3 大類。
目前國際上已有不少較為成熟的商用虛擬加工軟件, 例如 VERICUT, MasterCAM, Deneb VNC等。 這些軟件或?yàn)閷ｉT的虛擬加工軟件, 或帶有加工仿真模塊, 在技術(shù)上比較成熟, 已有較多的應(yīng)用客戶。
2 三軸精工銑削加工仿真系統(tǒng)的主要功能模塊2 . 1 數(shù)據(jù)預(yù)處理此模塊主要用來實(shí)現(xiàn) NC文件的數(shù)據(jù)讀入。 精工加工刀軌仿真的關(guān)鍵就是從 NC文件中讀取三軸聯(lián)動(dòng)加工信息。這些加工信息主要包括 G功能代碼和尺寸字。本文根據(jù)三軸聯(lián)動(dòng)的實(shí)際特性 ,只對以下三組常用代碼作相應(yīng)的處理: G00～G O2; G17～G19; G90, G91。系統(tǒng)在讀入 NC文件之后 ,需將NC文件數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為仿真所需的坐標(biāo)點(diǎn) ,并存儲(chǔ)到鏈表中[ 1 ]。鏈表結(jié)構(gòu)如下:
基于上述思想 ,開發(fā)出三軸精工銑削加工過程的幾何仿真系統(tǒng)。下面以采用消失模鑄造工藝生產(chǎn)的 4060型消防栓為例 ,說明該仿真系統(tǒng)的運(yùn)行過程。 首先利用三維造型軟件使用 ,在兼?zhèn)鋬煞N算法優(yōu)點(diǎn)的同時(shí) ,也受到一些算法缺陷的影響。具體來說 ,因?yàn)榧尤肓四M退火的過程 ,在算法的執(zhí)行時(shí)間上 ,遺傳退火算法的執(zhí)行時(shí)間介于遺傳算法和模擬退火算法之間。但是在所得到的近似最優(yōu)解方面 ,遺傳退火算法沒有受到遺傳算法中局部收斂和“ 早熟 ” 問題的影響 ,在三種算法中 ,該算法得到的解是最優(yōu)的。如何對算法進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn) ,盡可能發(fā)揮兩種算法各自的優(yōu)勢 ,將負(fù)面影響降低到最小 ,是下一步工作的主要方向。
在精工加工之前驗(yàn)證加工代碼的正確性 ,是精工加工過程中一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)方法既費(fèi)時(shí)又增加成本 ,而通過計(jì)算機(jī)軟件可在虛擬環(huán)境下進(jìn)行零件的加工模擬 ,則具有傳統(tǒng)方法無可比擬的優(yōu)勢。因此 ,開發(fā)精工加工仿真系統(tǒng)是很有意義和實(shí)用價(jià)值的。本文所開發(fā)的仿真系統(tǒng)主要包括精工加工的刀軌仿真和干涉檢測兩方面。刀軌仿真可以直觀、 快速地反映精工機(jī)床加工過程 ,而干涉檢測可以防止刀具與工件之間發(fā)生干涉 ,這樣可以在正式加工前發(fā)現(xiàn)加工代碼中存在的錯(cuò)誤并予以糾正 ,從而使在不需要真實(shí)加工環(huán)境下評價(jià)精工加工過程成為可能。
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)品的市場競爭力。在這樣的背景之下, 虛擬加工應(yīng)運(yùn)而生。
加工中心在機(jī)械加工領(lǐng)域越來越重要，加工中心機(jī)床上所用的夾具的作用 也隨之?dāng)U大。加工中心夾具的快速發(fā)展使得這類夾具的分類細(xì)化，由于此類機(jī)床要求的精 度較高，所以要求機(jī)床的各個(gè)部件也需要在結(jié)構(gòu)和功能上到達(dá)一定的精度，傳統(tǒng)夾具工裝 設(shè)計(jì)在當(dāng)今時(shí)代不能滿足要求，數(shù)字化技術(shù)的實(shí)施，使得加工中心機(jī)床及夾具都邁向了一 個(gè)新的臺(tái)階，替代傳統(tǒng)的工裝設(shè)計(jì)已是歷史的必然。數(shù)字化裝配及仿真具體能解決加工中 心夾具的以下問題：