虛擬工具機控制器

虛擬工具機仿真主要包括數控工具機建模和切削過程仿真，虛擬工具機控制器指對整個虛擬仿真過程進行控制的部分。

基本介紹

• 中文名：虛擬工具機控制器
• 套用領域：機械工程

研究背景

虛擬數控加工(VNC)過程物理仿真是虛擬製造(VM)單元和虛擬製造系統基礎核心技術，越來越受到各國學者的重視。虛擬數控加工過程的仿真包括數控(NC)代碼仿真，幾何仿真和物理仿真。數控代碼仿真是虛擬數控加工過程的一個重要環節，通過它可以檢查數控程式的正確性及實現碰撞、干涉檢驗，大大節省數控程式的調試時間，減少昂貴的試切用度，進步數控工具機的安全性等。幾何仿真是數控加工過程仿真的條件，通過刀具掃略體和工件模型連續的布爾運算可得切屑的往除加工過程仿真，它也提供了物理仿真評估切削力和加工誤差所需的主要參數。物理仿真主要是力學仿真，它是虛擬數控加工過程仿真的核心部分，其內涵就是綜合考慮實際切削中的各種因素，建立與實際切削擬合程度高的數學模型，從真正意義上實現虛擬加工與實際加工的“無縫連線”，滿足虛擬數控加工的沉醉感和互動性。只有對物理仿真的機理研究透徹，才能真正意義上的滿足虛擬製造的目的即實際加工過程在計算機上的真實映射。

研究內容體系

主要內容包括切削力仿真、加工誤差仿真、切屑的天生過程仿真、刀具的偏移、變形和磨損仿真、及數控切削工具機的振動與溫度仿真等。

虛擬工具機的振動模型

在大多數模型中，僅考慮靜態切削力動力可能引起的振動也將影響工件的加工表面精度。對振動的實時仿真可以提供避免或減少振動的依據公道地選擇加工條件。在這方面學者已做了大量工作並建立了主要的仿真理論。但存在的題目是很多重要的變數參數難以丈量且丈量精度也難以保證。有兩方面數據非常重要:

賴於工具機、工件及刀具和隨切削力向量的位置和方向變化的系統的動力學參數。

與切削力相關的加工材料、刀具外形和材料、切削狀況、刀具磨損類型和磨損量等變化的動力學行為。

一個二自由度銑削振動模型，在此模型中假設振動方向是沿相互垂直的X和Y方向，且進給方向是沿X軸。座標系被固定在NC銑床上，軸與主振幅對齊，銑刀有n個齒且均勻分布。

虛擬工具機的刀具的磨損模型

刀具的磨損仿真是估算刀具壽命的有效方法，它可以省往繁雜的切削試驗既經濟又省時，它也是選擇刀具與切削條件的有洲衣據。根據硬質滲碳鋼在數控銑床上的切削實驗，刀具的磨損既有坑狀磨損又有平面磨損。實驗數據表明每單位進給間隔和單位面積的刀具磨損體積與切削溫度和壓應力有關。