虚拟数控车削加工误差建模技术研究.pdfVIP

学兔兔 第4期 (总第167期) 机 械 工 程 与 自 动 化 No．4 2011年8月 MECHANICAL ENGINEERING ＆ AUT0MATION Aug． 文章编号 ：1672—6413(2011)04—0035—02 虚拟数控车削加工误差建模技术研究 李春雷 (苏州工业职业技术学院 机电111程系，江苏 苏州 215104) 摘要 ：对虚拟数控车削加工中影响加工误差的因素进行了分析，并建立了加工误差模型。在Vi sual c++6．0平台上结合0penGL~形库对该模型进行了分析验证，结果表明该模型可以有效地计算虚拟数控车削 加工中的加工误差，为多重复杂因素物理仿真打下了基础。 关键词 ：虚拟数控车削；加工误差；工艺系统坐标系；误差变换矩阵 中图分类号 ：TG659：TH16 5 文献标识码 ：A I 影响加工误差的因素 差就是最终的加工误差。 如果没有加工误差，那么虚拟加工后的实际几何 建立如图l所示的简化的工艺系统坐标系，其 模型应与理论几何模型相符合。但由于在实际加工中 中，P点是零件加工中心在工艺系统坐标系中的坐标； 存在着机床的各种误差以及各种物理误差，实际的切 ∑O。是绝对坐标系，其可放置在虚拟场景中的任何 削点与理论点是不符合的，其位置的距离就是加工误 位置上，为便于变换将其放置在理想零件坐标系上； 差。 ∑O 是零件坐标系，用来表示零件的位置；∑ 是 影响加工误差的因素很多，如机床本身存在的几 主轴坐标系，用来表示主轴旋转的精度和夹具安装误 何误差和运动误差。这些误差会使实际的刀尖轨迹偏 差；∑ 是导轨坐标系，用来表示与导轨有关的误 离按数控指令运动的理想轨迹，这类误差主要是由切 差；∑O，是刀架坐标系，用来表示刀具安装误差、动 削运动中刀具和零件实际的相互位置来确定的。 态调整误差、切削力引起误差等直接影响刀尖位置的 物理误差主要是由切削过程中发生的各种物理变 误差。图1中位于场景理论正确位置的理想坐标系用 化所产生的，如刀具本身会发生磨损，若超过磨损极 实线描述其坐标轴，而带有各种误差的实际坐标系用 限则会影响零件的表面质量；切削产生的各种形状的 虚线描述其坐标轴。实际坐标系可由理想坐标系通过 切屑会绕在刀具上，使零件的表面粗糙度下降；机床 坐标变换得到，而由于每个理论坐标系和实际坐标系 本身和切削过程产生的热会使零件产生热变形；切削 之间的变换量相对于各局部坐标系之问的变换量来说 力会使零件发生弹性变形并引起振动等。所以，在虚 是微小的，所以图1中简化为原点重合，在场景实际控 拟加工中研究建立加工误差模型非常必要，能更好地 制时再将其分开。 用虚拟加工来研究实际加工。 ∑Or中的向量r唧 坐标变换到∑O。中即为零件的 2 加工误差模型的建立 瞬时半径： 在实际车削中，影响零件形状和尺寸的主要因素 t o = T T” 。 ……………(1) o 是刀位点与零件加工中心之间的距离，该距离是瞬时 其中：7as、 、To,为各局部理想坐标系之间的坐标变 变化的，称为瞬时半径，瞬时半径需要经过很多的尺