基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的螺旋錐齒輪CNC加工仿真理論與方法研究.pdf

1、螺旋錐齒輪是機(jī)械產(chǎn)品中的基礎(chǔ)件，應(yīng)用廣泛。但其復(fù)雜的齒面形狀給三維實(shí)體造型帶來了一定的困難。雖然市場上有許多加工模擬商用軟件，可是很難提供螺旋錐齒輪的精確造型。如采用數(shù)值計(jì)算并借助商用軟件生成三維實(shí)體，需要做大量繁瑣的工作，且最大的缺點(diǎn)還在于其重用性差，一旦需要改變參數(shù)時(shí)，就必須從頭開始。此外，在實(shí)際生產(chǎn)中，為了加工出合格的齒面，需要進(jìn)行大量的試切來調(diào)整設(shè)計(jì)加工數(shù)據(jù)，這一過程費(fèi)工費(fèi)時(shí)，也無法適應(yīng)目前市場對(duì)產(chǎn)品發(fā)展的要求。因此，有必要開發(fā)

2、專用的仿真系統(tǒng)。本文根據(jù)螺旋錐齒輪數(shù)控加工特點(diǎn)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、空間運(yùn)動(dòng)學(xué)、面向?qū)ο蠹夹g(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等方法，對(duì)螺旋錐齒輪數(shù)控加工仿真的理論與方法進(jìn)行了深入的研究，建立了具有真實(shí)感的加工仿真系統(tǒng)。通過切齒實(shí)驗(yàn)證明了仿真理論和方法是正確有效的。 本文提出了傳統(tǒng)機(jī)械式銑齒機(jī)與CNC銑齒機(jī)的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換原理。并由此原理推出了精確的轉(zhuǎn)換公式。與其它轉(zhuǎn)化方法比，原理清晰，公式簡單。 從空間運(yùn)動(dòng)學(xué)角度，把轉(zhuǎn)換前后的運(yùn)動(dòng)關(guān)系通過牽連運(yùn)動(dòng)

3、和相對(duì)運(yùn)動(dòng)的合成聯(lián)系起來，提出了速度求導(dǎo)法。該方法求解機(jī)床各運(yùn)動(dòng)軸表達(dá)式系數(shù)的精度比直接求導(dǎo)法高。而且此法為分析復(fù)雜系統(tǒng)開辟了一條新的路徑，在分析方法學(xué)上具有一定的普遍性意義。 利用Matlab簡潔而高效的編程方式，將其所編寫的各運(yùn)動(dòng)軸表達(dá)式系數(shù)的求解程序嵌入VC的主程序中，既解決了VC不善于處理復(fù)雜數(shù)學(xué)模型的問題，也解決了機(jī)床加工調(diào)整參數(shù)無法實(shí)時(shí)傳送的問題。 用三維真實(shí)感造型技術(shù)，提出了簡化的整體光照明模型。該模型可以

4、比較真實(shí)、準(zhǔn)確地模擬數(shù)控加工場景。 從工件和刀具的空間位置對(duì)金屬切削進(jìn)行了分析，提出了通過控制刀具和工件毛坯實(shí)體的相對(duì)位置關(guān)系驅(qū)動(dòng)機(jī)床運(yùn)動(dòng)；并將連續(xù)的運(yùn)動(dòng)離散成一定時(shí)段，在這些時(shí)段上刀具和工件毛坯實(shí)體進(jìn)行相減布爾運(yùn)算來模擬切削過程。 根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況提出了盤銑刀和齒坯實(shí)體造型的簡化原理，建立了開放式盤銑刀和齒坯實(shí)體數(shù)據(jù)庫。面向?qū)ο笏枷霛B透到系統(tǒng)的所有模塊，使系統(tǒng)具有開放性、可擴(kuò)充性，為系統(tǒng)的升級(jí)提供了便利條件。