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數(shù)控加工仿真技術(shù)綜述
閱讀：128 發(fā)布時間：2020-8-12伯特利數(shù)控 加工中心 鉆攻中心
前言：
隨著社會的發(fā)展，計算機技術(shù)也在不斷的進(jìn)步，從而使加工制造業(yè)等領(lǐng)域更加廣泛普遍的運用了計算機仿真技術(shù)。而數(shù)控加工仿真技術(shù)則是由于零件的數(shù)控加工中引入了計算機仿真技術(shù)而形成的。數(shù)控加工仿真技術(shù)在檢驗數(shù)控加工程序是否可靠以及預(yù)測加工過程等方面取得了重要的進(jìn)展，是一種非常有效率的輔助工具。
一、 物理仿真技術(shù)
物理建模是物理仿真技術(shù)的核心和應(yīng)用基礎(chǔ)，其建立的模型主要包括表面粗糙度模型、切削力模型、切削溫度場模型、振動模型以及刀具磨損模型等。在加工的過程中,物理建模的傳統(tǒng)方法有解析、數(shù)值、解析以及機械等。
物理模型非常好用并且簡單，模型的基礎(chǔ)是工程實踐，比較著名的公式VT"=C,V代表的是切削速度，T代表的是刀具壽命,n代表工件材料刀具材料的指數(shù)，C代表工件材料刀具材料及其幾何參數(shù)有關(guān)的常數(shù)。此物理模型將切削速度與刀具壽命在一起，刀具的壽命是依據(jù)切削的速度來預(yù)測的。
通過實驗證明，此物理公式具有很強的實用性，而且在其余的模型中如切削深度、切削溫度、切削力以及切削功率等也有所運用。但是如果加工要素發(fā)生了改變，公式模型中所需要的數(shù)據(jù)就需要從實驗中來獲取，然而實驗所需要的成本卻比較高，不能適應(yīng)刀具和機床工件等關(guān)系的變化。模型的另一個短處是不能過去的加工不能給以后的學(xué)習(xí)提供經(jīng)驗，從而在此基礎(chǔ)上產(chǎn)生了解析法模型。
理論預(yù)測模型是在剪切面和剪切區(qū)的基礎(chǔ)上進(jìn)行預(yù)測切削力的一種方法，物理學(xué)家提出了有關(guān)切削力的滑移線場理論。盡管當(dāng)前有50多種剪切角的關(guān)系，但是在切削的時候會發(fā)生比較復(fù)雜多樣的變化，導(dǎo)致物理模型在運用過程中不能將眾多因素進(jìn)行綜合考慮，到目前為止，也沒有適合我們進(jìn)行研宄的理論預(yù)測物理模型。
數(shù)控仿真技術(shù)在動畫圖像運用方面多用于產(chǎn)品加工和驗證方面，并且仿真效果很真實，終能實現(xiàn)驗證切實加工的目的。從而，圖像數(shù)控編程中用來刀位驗證的重要方式之一就是動態(tài)圖形的仿真技術(shù)。
二、 幾何仿真技術(shù)
隨著幾何建模技術(shù)的不斷進(jìn)步，幾何仿真技術(shù)也得到了很大的進(jìn)步與發(fā)展。的有直接實體造型法、離散矢量求交法、基于圖像空間和曲面技術(shù)的方法。
(1) 直接實體造型法
人們在仿真數(shù)控切削中使用實體造型技術(shù)己經(jīng)有20年的歷史，在幾何仿真的加工過程中使用直接布爾運算法，能夠精確地將切削的幾何信息表達(dá)出來。在使用直接實體造型法的時候主要有體素法和八叉樹法進(jìn)行切割。
(2) 離散矢量求交法
此方法是將要加工的實體根據(jù)一定的精確度將其轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)點，再將這些數(shù)據(jù)點根據(jù)曲面法來求交運算.，離散矢量法與像素沒有，所以其仿真的實時性較好，能進(jìn)行放大、旋轉(zhuǎn)等，并且能夠準(zhǔn)確的測得誤差。使用這種方法能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)更新，這種方法是的方法之一。
•■二）以圖像空間為基礎(chǔ)的方法
以圖像空間為基礎(chǔ)的幾何仿真技術(shù)是將圖像空間的消隱法作為基礎(chǔ)進(jìn)行布爾運算。這個方法的有點是節(jié)省成本，有較好的實時性。但同時此方法也存在缺點，即當(dāng)人們進(jìn)行加工時，不能放大、旋轉(zhuǎn)加工的結(jié)果，另外，由于毛坯的原始數(shù)據(jù)己經(jīng)被轉(zhuǎn)化為像素數(shù)據(jù)，并且被轉(zhuǎn)化的像素點都是靠屏幕顯示的，不能將誤差準(zhǔn)確的檢驗出來。
三、 圖像可視化技術(shù)
上個世紀(jì)末，人們開始在NC切削加工的動畫仿真技術(shù)中引進(jìn)了 CG技術(shù)，并且取得了很好的研宄成果◊很多科學(xué)家將隱面消除法進(jìn)行擴展,從而開發(fā)了一種新型的存儲器，能夠更好的將動畫的仿真效果展現(xiàn)出來。在集合過程中是根據(jù)像素運行的，所以在計算定量程序時很難直接運用工件形狀的模型。后來，人們又發(fā)明出了另一種仿真的方法，即NC加工仿真，這個方法是通過框素來顯示的，并且在框素中的寫像是利用工件形狀以及NC刀具進(jìn)行的，在運算的時候利用刀具的移動來完成顯示仿真。通過使用這種方法能夠免除使用數(shù)學(xué)公式進(jìn)行解析推導(dǎo)的過程，但是此方法也有一定的缺點，就是框素存儲量會制約對模型精確度的預(yù)測。
根據(jù)以上所述，動態(tài)仿真就是運用可視化技術(shù)以及動畫來研究的加工過程。通過分析運動的數(shù)據(jù)，來生成運動的軌跡這是實現(xiàn)圖像可視化技術(shù)的關(guān)鍵部分，這種模型可以運用于加工產(chǎn)品、刀位軌跡仿真以及仿真數(shù)據(jù)驗證等過程上。
四、 數(shù)控加工仿真技術(shù)未來發(fā)展的趨勢
隨著制造業(yè)的發(fā)展，生產(chǎn)過程也逐漸變得高智能化以及高效率化，簡單的幾何仿真已經(jīng)不能滿足人們對高品質(zhì)的追求。加工生產(chǎn)中的關(guān)鍵是對產(chǎn)品質(zhì)量的準(zhǔn)確預(yù)測以及對參數(shù)的準(zhǔn)確的評價。所以，在加工之前要對切削的過程進(jìn)行預(yù)測、仿真并且進(jìn)行合理的分析。但是在加工過程中存在著多種不確定性因素，比如形式的多樣性以及過程的復(fù)雜性。所以在以后的研宄過程中應(yīng)注重以下幾個方面：
1) 建立切削試驗參數(shù)數(shù)據(jù)庫。
2) 將實際加工機理與仿真機理融合到一起。
3) 將研宄內(nèi)容的重點放在質(zhì)量仿真模型的精確度上。
4) 在數(shù)控加工仿真過程中要注重對物理仿真和幾何仿真的運用。
五、 總結(jié)
通過對數(shù)控加工仿真技術(shù)的綜合研宄，明白了此技術(shù)是驗證數(shù)控加工程序的強有力的工具，能檢驗其可靠性以及精確性，并且在以后的也有更好的發(fā)展方向。