基于刀具扫掠体与Tri-Dexel模型布尔运算的铣削几何仿真与应用

来源 :华中科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lingyuehqu2009
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在数控铣削仿真研究中,如何在保证精度的前提下尽可能提高计算效率一直是该领域的关键问题。刀具扫掠体的构建往往需要复杂数学运算,效率较低。在仿真过程中,毛坯和扫掠体布尔交运算结果是刀具所切除材料最完整的几何信息表征,但受限于计算复杂和效率较低,因此并没有得到充分利用。针对上述问题,本文对数控铣削仿真技术进行研究,提出了一种基于刀具扫掠体和Tri-Dexel模型布尔运算的数控铣削几何仿真算法,具体内容如下:1.基于高斯映射实现刀具完整扫掠体的快速构建。该算法通用性较强,能够得到完整的刀具扫掠体,且具有较高的计算效率。通过该算法实现了平底刀、球头刀和环形刀的三轴运动扫掠体生成以及球头刀的五轴运动扫掠体生成。经测试,该算法在保证精度的前提下具有较高的计算效率。2.基于Tri-Dexel模型与三角网格的布尔减运算实现三轴铣削仿真。对一个自由曲面工件的数控程序进行仿真,效率较高,将仿真结果和专业化仿真软件仿真结果对比,结果准确。3.基于Tri-Dexel模型与三角网格的布尔交运算计算出瞬时切削几何体,提出了基于瞬时切削几何体的工艺参数计算方法。设计了测试案例,针对此案例使用该算法提取出切深切宽,和理论切深切宽比较,最大误差在3.5%以内,耗时3.66s。进一步地,实现了基于MRR最大值约束的进给速度优化算法,经过加工实验发现加工效率得到显著提升,且主轴负载更为均衡。上述算法实现了刀具完整扫掠体的快速求解;实现了三轴数控铣削几何仿真,精度和效率均有良好表现;实现了切削几何数据的计算和应用。综上,针对数控铣削仿真存在的问题,本文提出并实现了一种精度和效率均表现良好的铣削仿真算法,并实现了对仿真过程数据的合理应用。
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