数控铣削物理仿真精度预测系统分析

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1、哈尔滨理T人学T学硕Ij学化论文程的目的。1．1．2精度预测技术综述随着虚拟技术的深入发展，人们不再满足事先知道设计结果(虚拟设计一VD)、设计的产品能否制造(虚拟制造—-VM)，更想事先知道虚拟制造的产品是否满足精度要求，因此虚拟制造的研究领域已经从最初的设计建模、加工仿真扩展到了它们的后续过程，对虚拟加工工件的检测，亦即精度预测技术应运而，上【41．．L0精度预测技术是将真实测量技术映射到计算机建立的虚拟环境中，实现根据用户的需求来建立相应的虚拟测量，给用户提供一种身临其境的感觉。根据被研究对象的性质和特点，精

2、度预测技术可以分为以下三大类型：1．针对虚拟仪器的虚拟检测技术这种虚拟检测技术主要模拟仿真实际测量仪器，将仪器的工作能力用软件编程实现出来。在虚拟仪器中，使用与实际测量过程相同的硬件系统，通过不同的软件编程，实现多种多样的测量与分析功能。由于虚拟仪器的具体功能都是通过软件编程控制或定义的，因此用户完全可以根据需要来定制仪器一即使用与现实相同的硬件系统就可以得到多种测量仪器。使用虚拟仪器系统来进行原理研究、设计、测试并执行仪器系统，可以缩短开发时间，大大提高生产效率。像目前使用较广泛的LabVIEW，它可以方便的编写

3、仪器的测量程序，建立数据采集系统。2．针对虚拟坐标测量机的虚拟检测技术这种虚拟检测技术主要模拟真实测量机的检测过程，在计算机上实现坐标测量机的功能。该系统可以模拟测量机的工作过程、可以生成测量程序，对测量程序进行检验。运用这种技术的系统，用户可以根据自己的要求来选择或创建所需的坐标测量机系统和运行环境，输入被测零件的测量要求，经过反复的仿真运行和计算，最后预测出被测零件的被测要素的不确定度。此外，在各个被测要素的测量方法不确定度都满足要求的情况下，还将给出对应的坐标测量机的结构类型和测量能力、路径规划、采样策略、各

4、被测要素的平定算法以及完整的DMIS(DimensionalMeasuringInterfaceSpecification)澳,O量程序。这种精度预测技术可以完全仿真实际的测量机，可以用在用户培训、测量控制程序检验等方面，具有较好的发展前景和使用意义。3．针对虚拟JJDT的虚拟检测技术这种虚拟检测技术主要是检测虚拟加工产生的虚拟工件，获得虚拟工件的各类型的误差数据，进而改善加工过程。这fl合尔滨胖-E人学T学硕Ij学化论文类虚拟检测技术是在虚拟加工技术发展的过程中密切结合生产和研究的需求而提出的。它测量的是虚拟加工

5、系统的加工模型。由于它和前期的虚拟加工仿真系统紧密结合，要靠虚拟加工系统提供检测模型，因此必须开发一个与虚拟加工系统相连的通讯接口才能继续。虚拟工件经过虚拟制造系统的加工后，便包含了加工误差信息，通过虚拟检测系统，可以提出这些误差信息，为实际生产提供一些有意义的参考数据。这种类型的虚拟检测系统是对虚拟制造系统的深入研究和扩展，它是虚拟制造系统的一个子系统，目fj{『国内在这方面的研究正处于起步阶段。1．2国内外研究现状综述1．2．1数控Jjn-r物理仿真研究现状切削加工的物理仿真是将整个工艺系统视为弹塑性实体，对被

6、控对象的一个或是多个物理特性及其变化特征进行模拟。由于物理仿真直接影响切削加工的经济性，因此同益受到大学，企业及科研单位的关注【5】。目自i『国内外在这方面的研究正值方兴未艾的时候。数控加工物理仿真采取的研究方法主要是通过机械力学、材料力学、有限元法、人工神经网络和数学建模等方法来建立相应的仿真模型并加以分析各种物理因素在数控加工过程中的影响作用，从而优化工艺规程和加工参数，提高工艺程和零件的加工质量和精度。由于物理仿真牵连面广，几乎涉及工艺系统的每一个环节，要完整描述切削加工中整个工艺系统的物理性质非常的困难。目

7、前大多数从某一方面对其物理性质进行研究，大致包括以下几个方面：1．预测切削力在切削过程中，切削力直接决定着切削热的产生，并对刀具磨损、加工效率、表面加工质量有着重要的影响，同时也是衡量工件和刀具材料加工性能的标志之一，不仅可使刀具和工件产生弹性变形，而且过大的切削力还会破坏机床的执行机构，引起生产事故。因此切削力的仿真与预测是数控加工物理仿真非常重要的内容。BalKrishnaC．Rao和YungC．Shin建立了斜角车削加工的动态切削力模型，为了对切削力进行动态预测，他们将该模型与一个工件振动模型结合在一起。Wo

8、n．SooYun和Dong—WooCho应用一个系统方法对影响三维切削加工中切削力的因素进行了研究，并建立了一个可信度高的切削力预测模型。GM．Kim和P．J．Cho等应用Z．map对雕塑曲面加工中的切削力进行预测。His．YungFeng、D．A．Axinte及Reddy．RohitGajjela等也在该哈尔滨理T人学T学硕Ij学位论文领域进行了研究。清华