jic35導(dǎo)讀：隨著汽車、模具等制造行業(yè)的快速發(fā)展，不僅對多品種、小批量特種回轉(zhuǎn)面刀具的需求日益增加，而且要求縮短產(chǎn)品開發(fā)周期和交貨期。但在實際數(shù)控加工中，為了驗證所產(chǎn)生的數(shù)控代碼的正確性，常常需要進行反復(fù)試切直至確認(rèn)數(shù)控代碼能夠完成預(yù)定的任務(wù)，同時數(shù)控加工參數(shù)也需要反復(fù)調(diào)整。這些操作不僅效率低下，占用了機器資源，而且有可能引起刀具碰撞而造成更大的經(jīng)濟損失。通過對虛擬制造環(huán)境中特種回轉(zhuǎn)面刀具磨削加工仿真系統(tǒng)的研究，能有效地節(jié)省資源，更快速更經(jīng)濟地制造出市場所需要的產(chǎn)品。
2仿真系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)通過對特種回轉(zhuǎn)面刀具磨削加工過程中的各種操作進行模擬與預(yù)測，我們建立了面向虛擬制造的特種回轉(zhuǎn)面刀具磨削加工仿真系統(tǒng)。該仿真系統(tǒng)包括幾何仿真與物理仿真兩方面的內(nèi)容：幾何仿真包括刀位軌跡驗證、工件與機床、刀具的碰撞干涉、精度檢驗、加工過程成形仿真等；物理仿真包括對切削參數(shù)的優(yōu)化、砂輪磨損的監(jiān)控、表面質(zhì)量和切削力的控制等。通過將幾何仿真與實際加工過程中的物理仿真相結(jié)合，能更加真實地反映數(shù)控磨削加工特種回轉(zhuǎn)面刀具的實際情況，達(dá)到更為的仿真效果。仿真系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。
3仿真體系的關(guān)鍵技術(shù)——碰撞干涉檢驗在圖1所示仿真體系中，碰撞干涉檢驗是其關(guān)鍵技術(shù)，特別需要進行深入、系統(tǒng)的研究。
圖2
離散后的砂輪
離散后的刀具
圖3
在數(shù)控磨削特種回轉(zhuǎn)面刀具時，zui有可能發(fā)生碰撞干涉的區(qū)域是砂輪與機床主軸之間、砂輪與夾具之間、砂輪與被加工工件之間以及砂輪頭架與夾具之間。由于砂輪與各部件大都為回轉(zhuǎn)構(gòu)件，在進行碰撞干涉檢驗時有很多類似之處，限于篇幅，本文以砂輪與特種回轉(zhuǎn)面刀具之間的碰撞干涉檢驗為例進行分析，余可類推。建立如圖2所示的機床坐標(biāo)系om-xmymzm。由于砂輪輪廓是由一條母線繞回轉(zhuǎn)軸形成（該母線由形成砂輪大端面上的一條徑線和形成砂輪錐面的直線兩部分組成），因此采用下列步驟求得砂輪曲面上的點坐標(biāo)：首先在砂輪局部坐標(biāo)系中，將母線按一定的密度取點，以坐標(biāo)點pw0（0,j），j∈（0,n）記錄；其次，將坐標(biāo)點繞回轉(zhuǎn)軸按等步距旋轉(zhuǎn)360°離散，記錄下相應(yīng)的坐標(biāo)點pw（i,j）,i∈（0,m）,m=int（360°/q（q為步距，用度表示）；zui后，將坐標(biāo)點pw（i,j）轉(zhuǎn)化到機床坐標(biāo)系中。圖3a為離散后的砂輪。