虛擬仿真技術(shù)在數(shù)控加工中的應(yīng)用論文

　　１虛擬仿真數(shù)控機床的建模

　　依據(jù)企業(yè)現(xiàn)有的三坐標數(shù)控鏜銑床用ＣＡＴＩＡ軟件進行機床部件的三維實體造型建模，如主軸、床身、導(dǎo)軌、刀庫等；接著以ＳＴＬ格式輸入到ＶＥＲＩ－ＣＵＴ軟件系統(tǒng)中進行組裝，組裝時應(yīng)把握其裝配約束關(guān)系（即幾何約束關(guān)系、運動約束關(guān)系和排斥約束關(guān)系）設(shè)定機床坐標系、部件坐標系和它們之間的關(guān)系，然后根據(jù)機床的拓撲關(guān)系進行裝配。虛擬仿真數(shù)控機床建模完成后，要設(shè)置各運動部件的運動參數(shù)，如工作行程范圍、刀具補償?shù)龋�其中主軸中心到主軸端面的距離和主軸線的偏移距離參數(shù)較為重要，應(yīng)正確設(shè)置，以免影響仿真結(jié)果的正確性。

　　２虛擬仿真數(shù)控鏜銑床應(yīng)用研究

　　通過虛擬仿真數(shù)控機床的建立，除對機床的運動進行論證和虛擬設(shè)計好所應(yīng)用的機床夾具外，主要是對數(shù)控加工過程進行仿真論證，以解決刀具運動軌跡錯誤、刀具干擾選擇錯誤等問題，同時，利用虛擬仿真技術(shù)可以進行加工過程的優(yōu)化，以充分利用機床和提高生產(chǎn)率。

　�。玻�１驗證數(shù)控加工過程的錯誤

　　進行仿真驗證時，通過系統(tǒng)應(yīng)用等軟件將零件的加工信息轉(zhuǎn)換為ＳＴＬ格式輸入到仿真加工系統(tǒng)生成數(shù)控加工程序，最后進行仿真加工，驗證程序軌跡是否存在錯誤。在實際工作中，由于輸入數(shù)據(jù)有誤造成仿真加工時零件形狀錯誤與輸入圖形信息不符，如刀具未進行補償、未抬刀、啃刀等，此時可返回原圖形信息輸入模擬數(shù)據(jù)，進行檢驗校正干涉碰撞錯誤，這是數(shù)控加工經(jīng)常產(chǎn)生的錯誤之一。驗證時觀察刀具對非加工部件，如對工作臺、夾具等的干涉、碰撞及對工件非加工表面的碰撞，也可對經(jīng)常發(fā)生的干涉現(xiàn)象進行專門的驗證。

　�。玻�２優(yōu)化數(shù)控加工程序

　　應(yīng)用ＶＥＲＩＣＵＴ軟件時，其帶有在知識庫基礎(chǔ)上建立的優(yōu)化模塊，根據(jù)所加工小樣的類型選擇加工機床參數(shù)、應(yīng)用刀具參數(shù)、金屬切削數(shù)據(jù)庫等知識進行加工過程的優(yōu)化，其優(yōu)化內(nèi)容主要為粗加工、精加工及高速切削加工時的優(yōu)化。

　�。玻�２．１粗加工優(yōu)化

　　為提高生產(chǎn)效率、達到盡快去除粗加工余量的目的，根據(jù)已給出的進給量對刀具走刀路徑上應(yīng)去除的金屬材料進行速度優(yōu)化，實現(xiàn)粗加工安全、穩(wěn)定、高效率。

　�。玻�２．２精加工優(yōu)化

　　切削力的變化是影響加工尺寸精度和表面粗糙度的主要因素，為此在刀具切入、切出時應(yīng)調(diào)節(jié)進給率，使其切削力產(chǎn)生較小的變化，減少振動，從而提高加工質(zhì)量、延長刀具的使用壽命。值得注意的是，在用球狀銑刀加工傾斜面或曲面時進給量會有較大影響，加以適當調(diào)節(jié)則可使切削平滑、順利地進行。

　　２．２．３高速切削加工優(yōu)化

　　在工件刀具不產(chǎn)生振動的前提下，高速切削是切削加工的發(fā)展方向，通過高速切削不僅可提高生產(chǎn)效率，同時會降低工件的表面粗糙度值。減少切削力的優(yōu)化方法主要是控制進給量，保持較為穩(wěn)定的切削力和切屑去除率，通過實際應(yīng)用對球狀銑刀加大進給率，提高主軸轉(zhuǎn)速進行精加工的效果較好。當然也可采用優(yōu)化切削速度，即對主軸轉(zhuǎn)速進行精加工優(yōu)化，達到提高表面質(zhì)量的目的。

　　３應(yīng)用特點

　　利用虛擬仿真技術(shù)對數(shù)控加工進行仿真試驗，通過一段時間應(yīng)用獲得較為顯著的效益，主要表現(xiàn)在以下幾方面。

　　３．１提高生產(chǎn)效率

　　通過仿真切削加工的優(yōu)化，提高了加工過程的合理性，針對不同加工對象優(yōu)化切削速度和進給量，使其達到最優(yōu)切削狀態(tài)，減少刀具的非正常損壞，從而減少輔助時間，提高加工效率。

　�。常�２提高加工質(zhì)量

　　據(jù)統(tǒng)計，飛機制造業(yè)新機研制過程中加工廢品的３０％是由于工人操作不當造成，６０％是由于數(shù)控程序錯誤造成，１０％是其他原因而形成；為此，利用該仿真系統(tǒng)可模擬加工過程，提高了數(shù)控編程的正確性，可以大大減少廢品的產(chǎn)生。

　�。常�３減少數(shù)控機床事故

　　數(shù)控加工時，刀具的碰撞、干涉會導(dǎo)致較大的損失，采用虛擬仿真技術(shù)可以避免并減少機床和刀具在加工時不必要的損失�？s短新產(chǎn)品的研制周期新產(chǎn)品研發(fā)時，加工出合格的關(guān)鍵零、部件是其中重要環(huán)節(jié)之一。傳統(tǒng)方法試制單一零件耗時費力，容易出現(xiàn)廢品，而通過虛擬仿真技術(shù)則可基本上驗證了所編數(shù)控程序的正確性和可靠性，為新品試制節(jié)省了大量時間，降低了新品試制的成本和研發(fā)周期。

　　４結(jié)語

　　隨著自動化制造技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控加工已成為機械加工的主流加工手段之一，數(shù)控機床的應(yīng)用已日益普及，在數(shù)控加工中開發(fā)和應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)，提高了價值昂貴的數(shù)控機床利用率，減少了機床故障及輔助時間，提高了產(chǎn)品零件的加工質(zhì)量，并有利于企業(yè)員工的繼續(xù)教育和培訓(xùn)。而這些經(jīng)實踐證明已取得顯著經(jīng)濟效益，筆者希望通過該文的介紹能對國內(nèi)從事數(shù)控加工技術(shù)的同行有所裨益。

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