[转帖]五轴联动数控工具磨床加工模拟系统的开发

研磨者 · 发表于 2007-12-5 13:19:10

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在加工领域，随着生产发展和技术进步，迫切需要采用先进的加工模拟系统来提高加工质量和效率。目前已有多种加工仿真软件系统(如Mater-CAM，ProE等)投入实际使用，但由于它们提供的加工工艺类型有限，尚不能完全满足实际生产需要。为此，需要针对一些专用数控机床设计出效率更高、适应性更好的加工模拟软件。本文的研究内容就是针对某厂生产的五轴联动数控工具磨床开发方便适用的切削加工过程模拟系统。

AutoDesk公司开发的AutoCAD设计软件是CAD市场的主流产品，利用它可进行各种用途的二次开发，但将其用于加工模拟软件的开发还不多见，本文在这方面作了一些探索。

1 加工模拟系统的主要功能及结构框图

与一般的数控加工模拟软件一样，本文开发的加工模拟系统也具有加工任务选择、工艺分析、工具轨迹形成、图象图形模拟仿真、结果分析及数据保存等主要功能。五轴联动数控工具磨床的主要加工对象是各种异形回转面刀具(如旋转锉、模具铣刀等)，所用砂轮主要有碟形、碗形、平形、单角和双角锥面等形状。由于工件和砂轮的形状比较复杂，所以开发该加工模拟系统的主要难点在于图象图形模拟仿真，而该模块的功能水平将直接影响系统的实际使用效果。针对这种情况，我们建立了参数化工件库和砂轮库，既方便了用户使用，又可使系统自动生成砂轮轨迹或导入已有砂轮轨迹数据，增加了系统的灵活性和适用性。该加工模拟系统的结构框图如图1 所示。

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图1 加工模拟系统结构框图

2 用VB、AutoCAD开发切削加工模拟系统的关键技术

2.1 VB 与AutoCAD的接口

为使应用程序具有通用性，将与AutoCAD连接的程序放在一个通用模板中，命名为MautoCAD，其程序代码如下：

’定义autocad 变量
Public acadApp As Object’应用程序
Public acadDoc As Object’当前应用程序
Public moSpace As Object’模型空间
Public Sub LoadAutocadR14()’调用AutocadR14
On Error Resume Next
Set acadApp = GetObjec(t “，AutoCAD.Application”)
If Err Then ’如果没有一个autocad 副本在运行
Err. Clear
Set acadAp = CreateObjec(t“AutoCAD.Application”)
If Err Then
MsgBox Err.Des cription ’如果失败给个提示
Exit Sub
End If
End If
Set acadDoc = acadApp.ActiveDocument
Set moSpace = acadDoc.ModelSpace
End Sub

2.2 参数化零件库的建立

为使软件系统具有较好适用性，在参数化零件库中，各类零件以带入口参数的公用子函数的形式存在。同时，为了便于准确控制零件，必须给定零件的初始位置。由于该加工模拟系统的对象零件均为回转体，因此可根据零件上一点坐标和零件轴线方向来确定零件的空间位置。为符合实际加工情况，对于砂轮，这一点可取大圆中心点；对于零件，则可取位于零件轴线上的柄部末端端点。以所选点作为坐标原点(0，0，0)，以零件轴线为Z 轴，通过移动这些点的位置和零件轴线方向即可控制模拟加工过程。

根据造型方式的不同，可将零件库中的零件分为两类：第一类是标准实体(如圆柱、球、圆锥、立方体等)，可通过VB直接调用AutoCAD提供的函数生成；第二类是复杂实体，可根据实体特征通过标准实体布尔运算、平面切除或面域拉深、旋转等操作而得到。对于五轴联动数控工具磨床，砂轮可分别通过平面切圆锥、面域旋转、直接调用等方法生成；零件可根据实际情况生成。最后将砂轮和零件均放入同一单独的零件库模板中，在软件中作为一个数据库存在。

现以单角锥面砂轮为例说明其生成过程。造型入口参数包括锥角、大圆直径和厚度。首先根据入口锥角及大圆直径直接调用AutoCAD命令生成圆锥体，然后用距离等于入口厚度且平行于大圆的平面切去该平面以上的圆锥部分，即可得到所要求的单角砂轮。

2.3 加工过程的模拟

以加工等螺旋角等法向前角球头旋转锉(直径

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