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，與樣板比對的方法進(jìn)行刃磨，精度差，效率低，勞動強(qiáng)度大。需要用數(shù)控磨削對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)，在實際加工前對數(shù)控程序進(jìn)行驗證。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)，需要對刀片加工仿真的實體模型和加工仿真方法進(jìn)行研究。在研究過程中發(fā)現(xiàn)數(shù)控加工過程仿真模型的復(fù)雜化面臨的問題之一是仿真過程的逼真性與實時性的矛盾。為解決這些問題，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)省了不必要的計算時間和數(shù)據(jù)存儲空間。加工過程仿真中，在得到加工曲面實體模型的同時，能夠?qū)η婕庸ふ`差進(jìn)行評估。G-LOD 是在離散刀觸點（CC）軌跡上建立的，采用G-LOD 模型的數(shù)控加工過程仿真能較好地逼真實際加工過程。作為在物理仿真中的應(yīng)用，對基于G-LOD 的動態(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，可以大大減少計算機(jī)的計算量。 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，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)化過程中，利用本文建立的仿真模型和加工仿真方法對曲面進(jìn)行加工仿真，然后根據(jù)仿真結(jié)果和對加工誤差的分析對網(wǎng)格參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，并對優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行驗證。本文采用等參數(shù)CC 軌跡和自適應(yīng)網(wǎng)格優(yōu)化CC 軌跡分別對一個曲面進(jìn)行了實

5、際加工實驗。檢測結(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)動軸數(shù)和增強(qiáng)磨削過程穩(wěn)定性。 集成本文的研究成果，開發(fā)了軋輥