数控后加工与仿真

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1、数控后加工与仿真技术0842823101曹丽珠0842823106刘雪颖0842823114高凡凡数控加工仿真概述概述：利用计算机技术来模拟实际的机床加工过程，它验证数控加工程序的可靠性和预测切削过程作用：减少工件的试切，提高生产效率特点：形象、科学、安全、经济产生背景随着计算机集成制造(ClM)、敏捷制造(AM)、并行工程(CE)等先进制造技术的发展与应用，企业之间竞争日趋激烈，企业设计、制造模式正在发生转变．已要求将产品的可制造性分析提前到设计阶段，甚至市场分析阶段，其综合性和复杂性使仿真技术成为重要的和

2、必不可少的研究工具，只有通过仿真才熊确定产品设计和生产工艺的可行性和合理性，才能保证产品制造的成功和确保生产周期。加工过程的计算机仿真是采用先进的计算机建横与图形仿真技术，在计算机上模拟加工环境和数控加工的全过程，是验证数控程序的正确性、检查产品设计与可制造性的有效工具。加工过程仿真包括几何仿真和物理仿真。几何仿真主要用于数控程序验证，包括刀具轨迹验证、干涉和碰撞检查两个方面，其目的在于确定数控程序的正确与否。物理仿真则是对加工挝程的热学、力学特性进行建模仿真分析，主要用于验证各种加工参数的选择是否合理。

3、近年来，Internet的飞速发展打破了地域限制，为实现异地协同设计与网络化制造奠定了基础，同时也对制造过程仿真提出了新的要求。现有的仿真软件(如Pro／E、UGS的加工仿真模块)多是在单台计算机上运行，无法支持基于web的异地协同设计以及实施网络化制造的要求。该文针对上述问题，将数控加工仿真与网络集成，进行了基于Web的数控加工仿真的研究，提出了一个基于Web的数控加工几何仿真系统体系结构，并以数控弯管过程为例，采用先进的VRML、J2EE技术，实现了一个基于web的数控弯管几何仿真系统。数控仿真技术国内外

4、研究现状国外:美国Maryland大学开发了用于培训数控操作人员的虚拟数控机床仿真器韩国Turbo-TEK公司开发出面向培训的虚拟数控铣削加工环境日本SONY公司研制的FREDAM系统可对球头铣刀加工自由曲面进行三维仿真，并进行干涉、碰撞检查意大利Bologna大学用B样条曲面建立端铣刀与工作台模型，采用真实感图形显示铣床精加工过程国内:华中理工大学开发的NCPVSS系统，具有数控铣削加工过程仿真功能同济大学了数控程序微机动画仿真系统清华大学CIMS工程研究中心开发的“通用加工过程仿真器”已在多家企业得到应用

5、仿真加工流程NC程序数控指令翻译生成刀具扫描体碰撞干涉检查生成半成品图形显示下一指令数控加工仿真系统结构装夹建模CAD/CAMNC程序加工过程仿真托盘装夹工件装夹夹具装夹NC代码翻译加工过程仿真干涉检查经验检验几何建模工件建模夹具建模机床建模托盘装夹模型机床定义加工模型机床装配坐标定义刀库逻辑主轴逻辑工作台逻辑几何信息加工位置加工中心设备模型装刀装托盘设置零偏材料切除率计算刀具库切削负荷计算刀具参数刀具建模进给速度优化数控加工仿真技术的分类物理仿真物理仿真是将切削过程中的各种物理因素的变化映射到虚拟制造系统中

6、，在实际加工过程之前分析与预测各切削参数的变化及干涉因素对加工过程的影响，能够揭示加工过程的实质，分析具体工艺参数下的工艺规程质量及工件加工质量，辅助在线检测与在线控制，进行工艺规程的优化。几何仿真基于Web的数控加工几何仿真系统研究物理仿真研究的内容物理仿真研究内容包括：分析加工过程中的瞬时切削力、刀具与工件之间的相对运动、刀具磨损、工件的加工质量、工艺参数对加工质量的影响及危险、异常情况的报警等。物理仿真的功能1.视觉功能NC代码的可视化，可加工过程中过切、欠切的可视化，刀具和机床的可视化，刀位轨迹、运动

7、干涉的可视化，刀具和加工件接触点变化的可视化，零件质量分析的可视化，零件粗糙度的可视化。2.触觉功能定义为操作人员的工艺操作。3.听觉功能实际机床加工时，机床会发出不同的声音，刀具切削材料、机床振动、刀具和夹具碰撞、进刀退刀和换刀时导轨发出的声音，加工过程中出现险情时发出的警报声。声音表示机床和刀具的状态，不同的声音表示不同的机床和刀具状态，可以通过声音来检测数控加工的过程。物理仿真的要求要求真实，有错必显、即显，多视向观察；要求加工中有声音的伴奏；要求有质量分析报告；仿真过程中允许人为的工艺操作；目前物理仿

8、真研究难点问题加工过程模型难以建立；仿真模型的通用性差；仿真系统的实用性差；与几何仿真未充分结合；物理仿真的主要形式预测道具切削性能；预测切屑大小及形状；预测机床或工件热变形对加工精度的影响；预测切削力；仿真系统的体系结构输入层硬件环境运行环境数据仿真库刀具材料刀具几何参数切削参数工件材料工件几何参数工艺系统参数。。。。。。建模与仿真层切削力建模与仿真振动建模与仿真刀具磨损建模与仿真表面质量建模与仿