基于VERICUT二次开发的数控加工切削力仿真研究

为解决传统有限元仿真软件在数控加工切削力仿真应用中效率低下的问题,论文介绍了一种基于VERICUT二次开发的数控加工过程切削力仿真的快速实现方法.在VC平台下,利用VERICUT软件提供的二次开发工具Optipath API(optimize path - application programming interface),在数控加工几何仿真完成后即时提取加工过程的切削参数.根据切削力经验模型,通过MFC(microsoftfoundation class)编程开发切削力仿真结果输出界面,得到数控加工过程中切削力数值的变化曲线,实现数控加工过程切削力仿真效率的显著提高.     

面向虚拟制造的数控加工仿真系统的研究与实现

结合虚拟制造技术对数控加工仿真系统进行了研究。通过对加工系统三维几何模型、运动模型、物理模型的构建，以及数控代码解释和加工过程仿真等模块的设计，开发了面向虚拟制造的数控加工仿真系统软件。该系统在NC代码的驱动下运行，可直观地观察加工过程中数控机床部件运动和零件的成形过程，验证代码的正确性，防止实际加工过程中的干涉、碰撞等故障的发生。仿真效果真实感强、实时性好。     

基于SolidWorks的滚齿过程几何仿真及切削力计算

滚齿切削力是制定合理的切削用量、优化刀具几何参数的基础,为研究滚齿切削力,提出了基于Solid Works的滚齿过程几何仿真及切削力计算方法。首先以Solid Works软件为平台建立齿坯、滚刀刀齿三维模型,实现滚刀刀齿对工件进行加工的可视化过程,获得加工后的工件以及产生的切屑的三维模型。然后用两种方法计算每齿切削力:通过提取切屑三维模型表面上的坐标点,利用切屑形状计算切削力的大小;将获得的工件三维模型导入ABAQUS中进行滚齿过程有限元仿真,计算滚齿切削力。最后将二者的结果进行对比分析,验证计算结果的正确性,为滚齿切削参数的选取奠定基础。     

镍基合金Inconel 718薄壁件铣削加工数控程序和切削参数优化

薄壁件加工过程因切削力波动较大可导致切削过程不平稳,需对加工工艺进行优化。建立了镍基合金Inconel718薄壁件铣削加工数控编程优化模型,模型由数控编程、材料数据库和数控加工仿真3个模块组成。在UG中建立工件实体模型,并生成相应NC加工代码;基于Power Law本构方程,考虑材料热力学动态性能和材料分离准则对切削力和切削温度的影响,采用有限元仿真软件AdvantEdge FEM获得镍基合金车削加工的切削力和切削温度等参数;将工件毛坯模型、NC加工代码、材料数据导入Production Module中,对加工过程进行优化。结果表明:利用优化后的数控程序进行加工,可减小切削力波动,有助于改善薄壁件加工过程中的稳定性。     

实时数控系统三维加工仿真的研究与实现

本文介绍了实时数控系统软件结构与实时工作原理,根据数控系统铣削加工的特点和计算机仿真几何建模方法,给出了适用于数控铣削加工仿真的毛坯离散细分方法和数据结构;为了加快处理速度和增强仿真效果真实感,提出了一种实时数控系统三维加工仿真的逻辑设计算法,即在单CPU机器单线程程序中使用普通软件循环和定时器模拟实现多线程,该算法可以在微机上动态显示高质量的铣削加工过程刀具的运动,材料的去除和毛坯形状的变化等数控加工三维仿真效果。     

型腔曲面加工:球铣力广义模型

本文提出一种力学模型,用于预测曲面球铣力.模型可以根据给定的刀具位置、刀具和工件几何参数自动计算出工件/刀具接触区域.并且,应用解析法确定瞬时切屑负荷(包括或不包括径向跳动)和切削力.除了预报切削力外,模型还应用布尔方法就给定的刀具、工件几何参数和刀具位置关系确定出工件表面形貌和沿工件表面扇形高度变量(并能三维显示出来).用加工铝合金实验验证了模型的正确性.切削力的预报结果与实验测量结果及表面形貌有较好的一致性.     

螺旋锥齿轮数控铣齿加工过程几何仿真研究

利用面相对象技术和CAD系统的三维建模功能及其ObjectARX技术，根据螺旋锥齿轮的加工原理，提出了CNC铣齿机、齿坯和刀具三维模型的构建方法以及基于全局光照明的加工环境光照计算的具体方法。利用齿坯实体模型和刀具实体模型做布尔减运算，来实现模拟工件材料的去除过程；同时，采用全局光照明模型建立了具有真实感的数控加工虚拟现实环境。实际应用表明，该系统不但实现了螺旋锥齿轮的计算机辅助铣齿，提高了加工效率，降低了加工成本；而且还提供了非常真实的仿真效果。所获仿真结果可为齿面接触分析、有限元应力分析、齿轮的数控加工等提供精确的三维几何模型。     

一种用于数控车削几何仿真的算法

利用开放式三维图形程序标准OpenGL函数库及CAD\CAM软件Pro／E，建立具有真实感的虚拟加工环境，通过对被加工零件离散化，将毛坯表面离散成三角形网格，实现数控车削加工过程的实时仿真。     

基于OpenGL的数控车削加工图形仿真系统研究

以数控车削加工为研究对象,开发了数控加工图形仿真系统.首先建立了适合车削加工几何特征的数据结构,利用LEX语言读取数控代码获得刀位轨迹及其与毛坯相交数据文件;然后以VC+ +6.0和OpenGL为平台,采用参数化建模方法构建加工对象的三维几何模型;最后,读取仿真数据驱动仿真过程实现.该系统实现了NC程序的快速准确验证,且避免了繁琐的布尔集合运算,使得图形生成速度与质量均得到较好的保证.     

复杂薄壁零件数控加工变形误差控制补偿技术研究

高性能航空发动机整体叶盘、大小叶片转子、离心叶轮、叶片等零件广泛采用钛合金薄壁结构。加工过程中的切削力、残余应力将产生零件加工变形及加工误差。本文重点讨论了薄壁零件加工过程中的切削力建模和工件加工表层残余应力的分布规律,提出了对叶盘零件加工变形误差的补偿方案。通过建立精确的切削力、残余应力预报模型,对切削加工过程进行力学仿真,优化切削参数、补偿刀位轨迹,进而实现薄壁结构叶盘零件的精密数控加工。     

数控机床仿真软件二次开发的新技术

复杂自由曲面的加工,数控机床运动部件之间容易发生干涉,为了满足工程实际需要,以五轴数控加工的仿真为核心研究内容,仿真过程中结合大型UG软件强大的几何造型功能,建立五坐标机床数控仿真模型,读取数控加工的G代码,经翻译并转换为机床运动部件之间的运动,对五轴联动数控机床加工复杂零件的加工过程进行了三维仿真,动态地显示机床、工件及刀具的运动,对各个运动部件之间进行干涉检查,并进行软件二次开发,读取数控G代码指令驱动机床各轴运动,对加工过程进行动态的仿真以验证数控程序的正确性,检测加工过程中的干涉和过切,避免机床和工件的损坏,大大地提高了生产效率,降低了生产成本.     

基于功率键合图的数控切削系统动态模型及特性研究

利用功率键合图法构建数控切削系统动态模型,并对其动态特性进行分析。基于MATLAB进行仿真,根据仿真结果分析影响系统动态性能的关键因素,得到电机电流与切削力、电机电流与进给速度间变化关系;以及加工刀具与工件间摩擦、机床导轨摩擦、负载等参数对机床动态性能的影响,为数控切削系统参数的合理选择和系统优化设计提供参考。最后通过加工凸轮切削力实验,验证所建立的数控系统动态模型的准确性和方法的可行性。     

数控仿真系统三维建模技术研究

针对数控机床的外型结构、实际加工特点以及仿真动画形式,综合分析并应用了几种三维建模方法.根据结构实体几何法(CSG)建模思想,采用层次化、结构化的建模方法,构建了机床本体(包括刀具)模型;采用基于三角网格的离散方法,有效地解决了毛坯的变形动画仿真问题,实现了车削、铣削加工过程动态仿真;基于粒子系统的建模策略,实现了不规则物体(如冷却液)的物理动画仿真.基于上述方法所开发的数控仿真系统,具有较好的真实感和动画仿真实时性.     

一种基于跨平台Qt的数控人机交互方法设计

针对嵌入式数控系统的应用特点和硬件平台的限制,基于跨平台的Qt开发框架,设计了一种应用于数控的人机交互方法。人机交互系统包括键盘模块、系统界面、程序和参数管理、图形仿真等几部分。键盘驱动使用Qt的插件机制完成;根据键盘命令在系统的界面中实现了程序和参数管理、三轴坐标信息显示、加工模式选择、加工计时及工件计数等功能;图形仿真的交互功能既能够根据NC程序生成二维轨迹和三维轨迹图形,又可以实时监测加工状态。在基于ARM和嵌入式Linux的平台上验证了所设计方法的正确性。     

基于工件表面误差的薄壁件切削力系数计算

切削力系数是计算评估机床切削力的重要参数之一.在对薄壁零件加工过程中的受力以及弹性变形进行分析的基础上,建立了基于加工零件表面误差求解切削力系数的理论模型.根据受力平衡原理,将三坐标测量的工件表面误差分配为工件和刀具弹性变形引起的误差,通过MATLAB工具代入理论模型求解切削力系数.通过将模型预测的切削力与实测切削力进行比较,结果显示模型预测的切削力波形吻合,预测切削力接近实测切削力的平均值.     

电火花线切割自动编程系统零件特征模型的研究

根据电火花线切割自动编程系统对零件智能化，参数化设计以及零件的三维显示和加工过程仿真的需要，通过对电火花线切割加工对象的分析，结合OpenGL在图形几何建模上的特点，建立了零件的特征模型，并在Winodws98下使用Visual C^ 开发了自动编程系统的仿真系统。     

BP神经网络在立铣刀结构参数优化中的应用

钛合金薄壁件的铣削加工过程中,刀具磨损速度快,并且工件容易变形,其主要因素是加工过程中切削力大,切削温度高。文章利用有限元仿真软件Advant Edge FEM铣削仿真数据,建立整体式立铣刀结构参数与切削力和切削温度的BP神经网络预测模型,并对切削预测模型进行了切削实验验证。在此基础上,利用BP神经网络模型的预测结果对整体式立铣刀的结构参数进行了优化,切削实验证明,优化后的刀具参数可以有效地降低切削力和切削温度,从而有效地改善过程中刀具的切削性能和工件的加工质量。     

数控仿真培训系统的研究与开发

介绍数控仿真培训系统的总体结构,着重研究系统NC代码解析模块的实现原理以及三维仿真模块的建模方法.针对某数控机床的数控仿真培训软件的测试表明:系统具有较好的实时性、交互性以及三维图形显示能力,能够有效地验证程序的正确性,实现加工过程的动态仿真,满足数控教学和培训的要求.     

数控高速铣齿加工过程的有限元法仿真研究

在预先获得工件材料特性参数的基础上,并根据铣削加工的特点,利用有限元软件Deform 3D建立了铣削加工齿轮的有限元模型,基于此模型对高速铣齿加工过程中的切削力和温度进行了有限元模拟。通过铣削力试验测得了相同加工条件下的铣削力值,与仿真结果相差较小,证明了所建有限元模型的正确性,也表明了采用此模型进行的温度的模拟结果是可信的。铣齿加工过程的有限元仿真研究为下一步铣齿加工精度的提高奠定了基础。     

基于神经网络的数控加工物理仿真的研究

为描述数控加工过程的物理现象及其规律,提出数控加工物理仿真内容体系结构,综合考虑多种影响因素运用人工神经网络分别建立起刀具磨损、切削力、温度场、切屑形态和切削振动的仿真模型,该模型大大地提高了数控加工仿真的真实性.最后指出了物理仿真的发展趋势.