螺旋锥齿轮数控加工3维仿真研究

在分析了螺旋锥齿轮数控加工原理后，采用面向对象技术和计算机辅助设计系统中的3维建模功能，提出了CNC铣齿机床、齿轮毛坯和盘铣刀3维几何模型的具体构建方法；利用简化的齿轮毛坯实体模型和盘铣刀实体模型做布尔减运算，来实现模拟工件材料的去除过程；最终给出的加工仿真实例和实际加工结果，验证了加工仿真方法的正确性。所获得的仿真结果可为齿面接触分析、有限元应力分析和齿轮的数控加工等提供了精确的3维实体模型。     

面向数控加工过程的可重配置虚拟加工方法

结合虚拟制造技术对数控加工仿真系统进行了研究，在分析虚拟制造中数控加工仿真技术的基础上，提出了一种可重配置的虚拟加工方法。这种方法通过建立虚拟的部件及部件关系树，根据所需机床的不同类型，来对数控机床的结构进行不同的配置；其中毛坯模型的建立采用的是voxel模型法。此外，运用C＋＋和OpenGL作为开发工具，实现了对数控加工过程的虚拟仿真（即虚拟制造）；同时实际应用表明，在虚拟的加工环境下，机床对数控程序的验证时间大大缩短。     

数控车床虚拟制造环境技术研究

提出数控车削特征参数化造型方法，实现含整个数控车削加工环境的全景仿真。基于切屑形成的几何形状及位置建立屑型判别式。基于屑型单体造型特征，利用特征体参数化方法实现加工过程切屑仿真。提出“三瞬心”成形法及“误差集聚法”，可提供车削加工实际成形过程，预测加工误差趋势，为加工质量仿真提供图形可视化支持。     

基于人工神经网络的车削切屑形态预测动态建模及实时仿真

针对数控加工中切屑形成过程的监控问题,在基于实时工况智能监控平台上,通过研究切屑形态预测的神经网络动态建模方法,建立了切屑形态预测仿真动态模型.并根据切屑空间运动轨迹的数学模型,建立了切屑三维造型模型,在虚拟现实环境中实现车削过程的切屑实时动态仿真.     

横向卷曲“C”形屑形成与折断的实验研究

本文通过改变切削条件和刀具几何参数，对横向卷曲“Ｃ”形屑折断模型进行了实验研究。研究表明：发生横向卷曲的切屑与工件未加工表面后刀面接触后，产生的全约束反力与拉发触面公法线间的夹角小于４５℃时，切屑折断为横向卷曲“Ｃ”形屑。     

切屑空间运动轨迹及其约束方程的研究

切屑控制技术是现代先进机械制造系统中的基础关键技术，切屑　控制技术不解决，任何一个理想的自动化过程都不能实现。系统研究了切屑的空间运动轨迹　，获得了切屑空间运动轨迹数学模型；建立了切屑在形成过程中与障碍物（工件及刀具）表面　的约束方程。上述研究成果是研究切屑形成与折断过程的有效途径，为进行刀片槽型优选及　设计以及切屑折断预报系统的研制奠定理论基础。     

一种车削细长孔的切屑控制方法

我们在车削一批工件的细长孔时遇到了排屑问题。工件材料为40Cr（调质），预孔尺寸为22．5mm；工件孔径D＝24．5+mm，孔长L=125mm，表面粗糙度要求R6．3μm；刀具材料为YT45，车床型号C620-1。由于孔的长径比较大，刀具尺寸的选取受到限制，刀杆选细了易引起振动，选粗了则容屑空间减小，排屑不畅，受碰撞而折断的切屑滞留孔内随工件一起转动，易挤坏刀刃。解决排屑问题的思路是不让切屑折断，使其卷曲成螺卷，流向待加工表面，并从主轴孔排出。在选取刀具几何参数时，要综合考虑减小切削阻力、排屑顺畅及延长刀具寿命这三方面的因素。选…     

面向数控加工过程的可重配置虚拟加工方法

结合虚拟制造技术对数控加工仿真系统进行了研究,在分析虚拟制造中数控加工仿真技术的基础上,提出了一种可重配置的虚拟加工方法。这种方法通过建立虚拟的部件及部件关系树,根据所需机床的不同类型,来对数控机床的结构进行不同的配置;其中毛坯模型的建立采用的是voxel模型法。此外,运用C++和OpenGL作为开发工具,实现了对数控加工过程的虚拟仿真(即虚拟制造);同时实际应用表明,在虚拟的加工环境下,机床对数控程序的验证时间大大缩短。     

横向卷曲C形屑折断数学模型及试验研究

借助于高速摄影技术，分析了横向卷曲Ｃ形屑的形成与折断过程。提出了一种新的切屑折断数学模型，给出了折断判据，并进行了试验研究与验证。     

面向制造流程的检测过程精确仿真技术研究

制造过程中的工件是理论形态与毛坯余料的结合，自动化测量碰撞风险极高，为预先规避风险，提出了面向制造流程的检测过程精确仿真方法。根据数控加工过程与坐标测量机检测过程在运动上的相似性，构建了基于VERICUT的测量机仿真环境，并利用仿真工位间的毛坯继承性得到零件加工中间几何状态模型，实现了面向制造流程的检测过程精确仿真。应用验证表明，该方法通过计算机虚拟仿真能够有效地发现测量轨迹及测量参数等方面的不合理问题，避免直接测量实体造成事故和不必要的损失。     

虚拟加工过程中快速模拟与分析技术研究

虚拟加工的主要任务是预测和改进被加工件的加工精度。提出了一种新的技术方法以实现虚拟加工的工件受力变形快速模拟。这种方法基于可扩充的典型薄壁元素与变形解析算法库，并辅以预置区域和最小壁厚等方法，把加工中工件可能产生较大受力变形而影响尺寸精度的加工位置作为分析的重点，将变形量简化估算与少量的有限元精确分析相结合，可以提高虚拟加工模拟速度，推进虚拟加工技术的实用化。     

虚拟数控车削物理仿真系统的研究与开发

面向数控车削，开发了一套动态车削物理仿真系统，提仿真系统的总体框架，建立了动态物理仿真模型及相关子模型，分析了动态车削过程的影响因素，阐述了系统开发过程中有关模型构成及工件数据描述等技术性问题。     

FEM INVESTIGATION FOR ORTHOGONAL CUTTING PROCESS WITH GROOVED TOOLS-TECHNICAL COMMUNICATION

Rigid-visco-plastic finite element models are used to simulate the chip formation and cracking in the turning processes with grooved tools. The Johnson-Cook constitutive equation and Johnson-Cook damage model, which are appropriate for high-speed machining, are assumed for the workpiece material properties. Thermal effects in cutting are considered. The tool material is considered as rigid, but heat-conducting, with the properties of tool material H11. The calculated chip back-flow angle, curling radius and thickness are analyzed as three typical chip shape parameters. The effects of land length and second rake angle of the grooved tool on chip formation, cracking and temperature are discussed. Some simulation results are compared with other published analytical and experimental results.     

FEM INVESTIGATION FOR ORTHOGONAL CUTTING PROCESS WITH GROOVED TOOLS–TECHNICAL COMMUNICATION

Rigid-visco-plastic finite element models are used to simulate the chip formation and cracking in the turning processes with grooved tools. The Johnson-Cook constitutive equation and Johnson-Cook damage model, which are appropriate for high-speed machining, are assumed for the workpiece material properties. Thermal effects in cutting are considered. The tool material is considered as rigid, but heat-conducting, with the properties of tool material H11. The calculated chip back-flow angle, curling radius and thickness are analyzed as three typical chip shape parameters. The effects of land length and second rake angle of the grooved tool on chip formation, cracking and temperature are discussed. Some simulation results are compared with other published analytical and experimental results.     

高速切削温度动态变化规律的数值模拟

切削温度与刀具磨损、工件加工表面完整性及加工精度密切相关,其变化规律反映出高速切削过程本质的重要方面。本文应用数值模拟,对高速切削加工过程中切屑、工件和刀具三方面的温度随切削速度、进给量、切削深度的动态变化进行了研究,探讨了其变化规律,其结论有助于优化高速切削工艺及建立高速切削数据库。     

虚拟加工系统研制与加工误差分析

面向数控车削加工过程研制了一个虚拟数控加工系统。该系统以Windows2000为开发平台，以Visual C 6．0为开发工具，基于OpenGL技术实现了数控车削加工过程3维仿真。该系统能够有效地仿真数控车削过程，具有更接近实际车削加工过程的特点。同时在仿真研究中，分析了加工过程中由切削力导致的加工误差，实现了对虚拟车削工件加工误差的预测。     

加工过程的可视化仿真

讨论了虚拟加工环境建模、工件建模、NC代码解析以及加工过程仿真算法等加工仿真中的关键技术，应用这些技术建立了一个通用虚拟加工原型系统（VMS），为虚拟制造的实现提供了有效的支持基础。     

基于通用五坐标数控机床螺旋锥齿轮NC加工研究

基于空间面共轭原理,确定齿轮切齿矢量关系,建立了螺旋锥齿轮的齿面矢量方程。利用空间坐标系的变换,确定出刀具相对工件的位置和姿态,实现刀具与工件的相对运动,从而将传统的螺旋锥齿轮机床加工调整参数转换为适合NC机床加工的运动参数,进行了五轴加工的刀具扫描体计算,在计算机上,对螺旋锥齿轮数控加工进行了仿真,给出了相应的计算和实验结果。在通过五坐标数控机床上实现螺旋锥齿轮加工,确定出螺旋锥齿轮NC加工方法。     

准双曲面变性法小轮数控铣齿全程加工仿真

推导了准双曲面齿轮小轮数控变性法铣齿加工各数控轴的运动表达式,在VERICUT环境中,以一对准双曲面齿轮副的小轮为例,建立其数控铣齿模型,利用SIMENS数控系统中的计算参数R编制通用的小轮粗切和变性法精切的数控程序,进行了包括粗切和变性精切的小轮加工全过程仿真。