資源描述：
《自由曲面加工理論與應用(第05講--自由曲面加工精度與質量控制).pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、HUAZHONGUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGSCHOOLOFMECHANICALSCIENCE&ENGINEERING自由曲面加工理論與應用第05講--自由曲面加工精度與質量控制4July20111講授內容§基于幾何的刀具軌跡仿真與驗證§切削仿真與加工工藝參數優(yōu)化基于幾何的刀具軌跡仿真與驗證§數控加工幾何仿真的驅動數據￠CL數據§即刀位點數據。基于刀位點數據的仿真通常在刀具軌跡的后置處理前進行。只仿真刀具的運動，主要是為了檢驗刀具軌跡的正確性，保證零件的加工質量。￠NC代碼§基于NC代碼的仿真和機床實際加工
2、的指令保持一致，更接近實際，能夠檢驗機床的實際運動過程和切削加工過程?；趲缀蔚牡毒哕壽E仿真與驗證§刀具運動軌跡仿真分類￠按仿真模型的表達分：§1）線框仿真§2）基于實體造型的方法§3）基于空間分割的方法§4）基于離散矢量求交的方法基于幾何的刀具軌跡仿真與驗證§1）線框仿真￠以邊界線表示刀具。刀具沿刀具軌跡運動，用戶可以觀察刀具的加工路線和加工順序。早期的CAD/CAM系統大都采用這種仿真方式?！閮?yōu)點：§幾何表達簡單，編程容易§算法簡單，速度快￠缺點：§檢查手段比較單一。依靠編程人員用肉眼從宏觀上觀察，只能檢驗比較明顯的軌跡錯誤。§沒有任何
3、對加工過程幾何數據的處理和記錄，不能提供仿真后的結果數據和報告?；趲缀蔚牡毒哕壽E仿真與驗證§2）基于實體造型的方法￠采用實體模型表示方法（CSG模型或B-rep模型）直接建立和描述毛坯、刀具和刀具運動包絡體的實體特征，加工中的材料切除過程可由毛坯實體和刀具運動包絡體之間的實體布爾運算來模擬，即從毛坯實體模型中減去刀具運動包絡體。計算刀具在每一段刀具軌跡上的運動包絡體，與當前毛坯模型進行布爾差運算，隨著切削過程不斷更新毛坯實體，最終得到被加工零件的實體模型?！樽钤缬蒝eolcker和Hunt提出并采用?！殛P鍵技術：刀具掃掠體構造計算，布爾求
4、交運算基于幾何的刀具軌跡仿真與驗證§2）基于實體造型的方法（續(xù)）基于幾何的刀具軌跡仿真與驗證§2）基于實體造型的方法（續(xù)）￠優(yōu)點§計算結果精確，應用范圍廣§算法實用性廣，可進行2軸到5軸的加工仿真§可以對加工過程的錯誤進行檢測§仿真過程可放大或縮小顯示，可任意旋轉視角§仿真結果的真實感顯示效果好?！槿秉c§算法復雜，設計大量數據的存儲和數據庫設計與管理§計算量驚人，計算速度慢。在仿真過程中全部進行的是實體間的布爾與運算，需要進行大量的曲面與曲面、實體與實體間的求交運算。時間復雜度為O(N4)，N為刀具運動段數。（加工軌跡成千上萬）§求交過程計
5、算的穩(wěn)定性會影響整個仿真過程的安全和速度。基于幾何的刀具軌跡仿真與驗證§3）基于空間分割的方法￠基于空間分割的方法就是將實體模型分解成簡單單元，從而將實體間的三維布爾運算簡化為單元間的一維布爾運算?！槟康模嚎朔趯嶓w布爾運算仿真算法的復雜性，對零件及毛坯模型進行簡化?！楦鶕指顔卧愋偷牟煌指羁臻g方法又分為：§基于Z-buffer結構的分割§基于Dexel結構的分割§基于八叉樹結構的分割§基于G-buffer結構的分割基于幾何的刀具軌跡仿真與驗證§基于Z-buffer的加工仿真算法￠Z-buffer實在幀緩沖區(qū)的基礎上發(fā)展起來的，主要
6、用于消隱算法中保存可見點的Z坐標值?！閭鹘y的Z-buffer只記錄了離視點最近的Z坐標，將形體分為可見與不可見部分，不能判斷一個物體是否在另一個物體內或外。而對于銑削加工，關鍵是要確定刀具實體與毛坯實體的相對位置關系?！樗詾榱伺袛嗟毒吲c毛坯的位置關系，簡單地記錄一個Z坐標值值得Z-buffer是不夠的，必須記錄最近和最遠兩個Z坐標（Znear和Zfar）的Z-buffer?；趲缀蔚牡毒哕壽E仿真與驗證§基于Z-buffer的加工仿真算法（續(xù)）￠刀具及毛坯的擴展Z-buffer構造§將刀具或毛坯實體三角化得到一批三角片及其對應定點處的法矢，
7、并向視平面投影?！鞂σ暺矫鎯鹊娜瞧M行掃描轉換（光柵化），同時保留離視點最近的Z坐標和最遠的Z坐標，得到刀具或毛坯的擴展Z-buffer表示?！鞂Φ毒呒懊鞯臄U展Z-buffer模型進行明暗處理?；趲缀蔚牡毒哕壽E仿真與驗證§基于Z-buffer的加工仿真算法（續(xù)）￠基于擴展Z-buffer的加工仿真原理§刀具切除材料的過程實際上是從毛坯實體中減去刀具實體的過程。由于通過掃描轉換得到了刀具及毛坯的擴展Z-buffer表示，即將刀具及毛坯實體簡化為像素為單位的簡單長方體集合表示，從而將刀具與毛坯的三維實體布爾運算簡化為簡單單元的長度之間的一
8、維運算?！煸谌我粫r刻，材料切除過程的仿真是通過刀具Z-buffer按刀具軌跡運動，不斷與毛坯Z-buffer進行位置比較，同時不斷修改和刷新毛坯Z-buffer。基于幾何的刀具軌
