CBN砂轮的硬度仅低于金刚石砂轮,且具有韧性好、刃口锋利、热稳定性好、与铁族金属反应不活泼等优点。因此,在滚珠丝杆、导轨、轴承、曲轴、凸轮轴及钛合金等磨削加工上的应用日益扩大。陶瓷结合剂CBN砂轮磨削作为一种先进的加工技术,在现代机械加工领域中发挥日趋重要的作用。砂轮的磨损、加工工件质量情况不仅与砂轮速度、工件速度、磨削深度、进给速度等因素有关,而且这些因素都表现为模糊性、不确定性。传统的磨削研究不但浪费大量人力、物力,而且延续了砂轮研究开发与生产周期,增加了砂轮产品开发成本,降低了研究效率。如果采用虚拟现实与仿真技术来替代实际的试验工作,可以降低砂轮的制造成本,增加研发单位竞争能力,尤其是金刚石、CBN等成本较高的超硬磨具。虚拟现实仿真技术是近年来迅速发展的一门高新技术,它具有学科面广、综合性强、应用领域宽、安全、经济、无破坏性、可无限重复、可控、不受环境限制等众多独特优点,已成为现代实验工程和科学研究的主要技术手段。基于这三方面因素,利用计算机进行磨削基本参数及磨削工艺的模拟仿真成为一个重要的研究课题。本文提出一种以桌面式虚拟现实技术虚拟再现CBN砂轮磨削过程场景来观察、预测砂轮和工件在不同磨削条件参数下变化情况的方法。主要工作如下:(1)在研究CBN砂轮磨削的基础理论上,对砂轮基体、磨粒、工件、磨削过程中各磨粒与工件碰撞干涉、砂轮磨削过程中在Y方向震动信号进行数学建模。接着在VisualC++6.0开发平台上,结合OpenGL图形库对砂轮、工件进行实体建模。(2)采用三角形网格来表示工件模型的加工表面。通过磨削加工过程的数学描述,研究分析了虚拟磨削加工仿真时,磨粒与工件节点之间的碰撞干涉检测。以三角形节点的空间位置变化来反应虚拟加工后工件表面的三维形貌。(3)在陶瓷结合剂CBN砂轮磨削力的模型建立上,本文引入遗传基因算法,首先阐述了遗传算法的原理与优点,遗传算法的应用步骤;然后设立三因素的磨削力模型,按照遗传算法的步骤、流程来求得磨削力模型。(4)最后在Microsoft Visual C++6.0开发平台上的MFC下,对陶瓷CBN砂轮磨削加工过程进行建模、仿真系统开发及试验,预测并分析虚拟磨削加工仿真系统在不同磨削条件参数下仿真出的磨削力以及工件表面情况。