虚拟数控机床加工系统设计.pdf

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1、第33卷第10期计算机仿真2016年10月文章编号：1006—9348(2016)10一0412—05虚拟数控机床加工系统设计关洋，隋秀凛，葛江华，王亚萍(哈尔滨理工大学机械动力工程学院，黑龙江哈尔滨150080)摘要：虚拟数控机床加工系统可以模拟实际加工过程，用于评估加工过程对产品质量的影响。由于在仿真自由曲面过程中三角片离散法需要大量渲染三角片，造成仿真速度降低的问题。所以在三角形二叉树模型的基础上，提出两层嵌套二叉树，通过嵌套二叉树对自由曲面嵌套划分，可以实时调入可见数据并且缩减搜索空间数据；并对可见数据设计出节点误差评

2、定函数，通过误差二叉树、强制分裂及强制合并算法控制三角片的数量，实现了cLOD模型快速动态建立，提高了数控加工仿真的实时性和真实性。通过实验验证了改进算法的有效性和可行性。关键词：嵌套二叉树；加工仿真；自由曲面；节点误差评定函数中图分类号：TP391．9文献标识码：BDesigIlofVi咖alN哪berControlMacllineToolMachiIlingSystemGUANYang，SUIXIU—lin，GEJIANG—hua．，WANGYA—ping(CollegeofMechanical锄dPowerEn舀neer

3、ing，HarbinUniversityofScienceaIldTechnology，HarbinHeilon西iaJlg150080，China)ABSTRACT：Basedonthetrian出ebinaI_)rtreemodel，two—layernestedbinarytreewaspmposedinthepaper．ThenestedbinarytI．eewasusedtodividethefke—fo珊su—．ace，whichcanbe呦sfonnedintovisibledatainrealtimetored

4、ucethesearchspacedata．Anodeermrmetricfunctionw鹳desi伊edforvisibledata，theerrorofthebinarytree，eIlfbrcementdivisionandmandatorymergingalgorithmwereusedtocontrolthenumberoftriandes，whichrealizeda‰tdynamicestablishmentofCLODmodelandimpmvedthereal—timepeIfo瑚anceandauthen

5、ticityofNCmachi·ningsimulation．neexperimentsshowthatthealgorithmise＆ctive蛐dfeasible．KEYWoRDS：Nestedbinree；Processingsimulation；Free—f0珊sud-ace；Nodeermrmetric1引言虚拟数控机床加工系统加工实质就是在不消耗实际材料、不占用机床设备的情况下利用计算机模拟实际加工过程，进行机床的运动仿真、模拟工件加工过程、检查碰撞干涉等各项工作。其核心就是仿真的实时性以及真实性的问题¨】。数控铣

6、削仿真算法大体上可以分为实体仿真算法旧1和离散仿真算法旧。41两大类，仿真算法的选取直接影响仿真的实时性以及真实性。目前无论哪种实体仿真算法和离散仿真算法，它们优缺点都是非常明显的。三角片法先将工件上表面离散为均匀点阵，再将这个点阵连接成三角网络，仿真时候再对其进行网格渲染，这种算法没有考虑自由曲面起基金项目：哈尔滨市科技创新人才研究专项基金优秀学科带头人项目(2013RFx)(J064)收稿日期：2015一11—25修回日期：2015—12—23—412一伏状态、特征大的地方，增加了渲染三角片的数量口1。二叉树可实现整个零件

7、的实时构网，但这种算法是基于整个零件的三角形二叉树建模，数据量很大，占用大量存储空间，降低了绘制速度∞J。利用等值面剖分准则剖分三角片，只有当视点进入这个球内时，三角形剖分，否则三角形不剖分，这种算法的缺点是绘制地形时不能改变等值面¨J。本文针对以上三角片数量大、渲染时间长以及三角片剖分准则等问题和自由曲面数控仿真加工的特点，提出了嵌套二又树算法，通过索引这种二又树来实时调人数据及缩减搜索数据空间，减少渲染三角片的时间，通过改进节点误差评定函数和连续细节层次模型来快速建立动态仿真模型，提高加工仿真的实时性和真实性。2数控机床加

8、工动力系统的原理虚拟数控机床加工系统的仿真系统主要由数据库、Nc代码编辑、加工过程仿真组成。该数控机床动力系统的核心部分是机床加工仿真图形绘制模块。其原理模型如图l所示。首先把数据库中的刀具信息、Nc代码库、加工参数存储文件用于生成加工零件的Nc代码；其次确定每条代码轨迹下的