数控车铣复合加工程序仿真系统研究

论文摘要

车铣复合机床是具有两个或两个以上刀架的多主轴多通道的高档数控设备,一次装夹便能够完成零件大部分甚至全部特征的加工。在实际应用中,多通道NC程序的编制、多刀架间的干涉协调及操作人员的培训等问题制约着车铣复合机床性能的发挥,开发一个适合车铣复合加工的仿真系统非常必要。本文针对车铣复合机床应用中存在的问题,对车铣复合加工仿真系统进行了开发与研究。通过分析比较各种建模方法,选用OpenGL建模技术,构建了车铣复合仿真系统的加工环境。分别对机床几何模型和运动模型建模方法进行了研究;运用数据库技术,创建了ACCESS刀具库,为刀具建模提供数据基础;通过比较OpenGL几种不同的建模方法,确定并完成了毛坯模型和刀具模型的创建;接着,分析研究了双刀架车铣复合加工的加工工艺,在通用工艺规划的基础上,针对车铣复合加工的特殊性,提出了几种高效发挥车铣复合机床性能的工艺方法,且具有一定的通用性;然后,对双通道数控编程特殊的编程指令和编程方法进行了分析,并对NC代码的编译进行了一定的研究。最后,研究了毛坯的离散方法和材料去除算法,对仿真加工的动画显示技术和定时器技术进行探索,并提出了一种加工过程中双刀架干涉的判断方法。本文基于Visual C++平台,结合OpenGL强大的建模技术,完成了车铣复合加工仿真环境的建立,对车铣复合加工NC仿真系统所涉及到的工艺和仿真加工技术进行了深入探讨,完成了车铣复合加工仿真系统整体性的构建和开发,为更深入完善的研究奠定了基础。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 车铣复合机床的发展
• 1.2 程序仿真的必要性
• 1.3 国内外NC 仿真研究现状
• 1.4 论文研究的内容及意义
• 1.5 小结
• 2 车铣复合加工仿真系统总体方案
• 2.1 数控加工仿真系统的构成
• 2.2 关键技术分析
• 2.2.1 建模技术
• 2.2.2 数据库技术
• 2.2.3 多通道数控技术
• 2.2.4 碰撞干涉检测技术
• 2.2.5 材料去除算法
• 2.3 仿真界面的创建
• 2.4 小结
• 3 车铣复合加工仿真环境的建立
• 3.1 建模方法比较和选择
• 3.1.1 三维形体的存储方式
• 3.1.2 PRO/E 建模
• 3.1.3 OpenGL 建模
• 3.2 车铣复合机床本体建模
• 3.2.1 几类典型的车铣复合机床
• 3.2.2 机床几何建模
• 3.2.3 机床的运动模型
• 3.3 毛坯和刀具建模
• 3.3.1 毛坯建模
• 3.3.2 刀具库的建立
• 3.3.3 刀具建模
• 3.4 小结
• 4 工艺规划与 NC 代码翻译
• 4.1 车铣复合加工编程技术
• 4.1.1 数控技术概述
• 4.1.2 多通道编程技术
• 4.1.3 车铣复合加工综述
• 4.2 车铣复合加工工艺规划
• 4.2.1 加工过程整体规划
• 4.2.2 空间规划
• 4.2.3 时间规划
• 4.3 车铣复合NC 编程与代码翻译
• 4.3.1 车铣复合加工NC 编程
• 4.3.2 NC 代码翻译
• 4.4 小结
• 5 仿真算法研究
• 5.1 材料去除算法研究
• 5.1.1 毛坯离散
• 5.1.2 铣削加工算法
• 5.1.3 车削加工算法
• 5.2 加工过程动画显示
• 5.3 加工干涉判断
• 5.4 小结
• 6 总结和展望
• 6.1 主要研究内容
• 6.2 不足和展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 作者在攻读学位期间发表的论文目录