虚拟数控车削加工误差建模技术研究
数控车削加工仿真技术研究与实现
● Ｉ
中国斋 新技术 企生
一
数 控 车 削 加 工 仿 真 技 研 究 与 实 现
◆ 文 ／许 晶
【 要】 摘 本 文 对数 控 车 削 中的 加 工 仿真 技 术 进行 了研 究 ， 并给 出 了 实现 数 控 代 码词 法和 语 法分 析 、 工轨 加
进 行 刀 具 轨 迹 动 态 仿 真 时 。 序 读 入 ＮＣ 坐 标 信 息 文 件 ， 取 数 顺 获
直 圆 螺 和 起 终 行 词 法 和 语 法 规 则 分 析 ． 过 对 Ｎ 程 序 进 行 两 次 扫 描 分 析 ， 完 成 控 指 令 （ 线 、 弧 、 纹 指 令 等 ） 命 令 参 数 （ 点 、 点 和 圆 心 坐 通 Ｃ 来
满 足 实 际 刀 具 实 际 加 工 过 程 仿 真 和 刀 具 与 工 件 间 的 干 涉 碰 撞 检 查
的要 求 。
４、 刀 具 切 削 作 流 程
为 了 实 时 显 示 加 工 刀 具 的 形 状 和 运 动 过 程 。 要 建 立 一 个 刀 具 切 削 加 工 模 型 。 车 削 加 工 刀 具 分 为 粗 车 刀 、 车 刀 、 槽 、 纹 刀 和 钻 精 切 螺 头 等 。 为 了 简 化 建 模 过 程 。 对 于 标 准 ＩＯ 刀 具 和 非 标 准 刀 具 采 用 统 Ｓ
对 Ｎ 程 序 的 编 译 解 释 和 对 Ｎ 程 序 的 语 义 分 析 与 坐 标 变 换 ， 成 一 标 等 ）。 后 执 行 相 应 的 轨 迹 处 理 。 对 于 直 线 和 圆 弧 命 令 ， 要 根 据 Ｃ Ｃ 生 然 则
个 Ｎ Ｃ坐 标 信息 文 件 。 Ｎ Ｃ坐 标 文 件 解 释 程 序 从 Ｎ Ｃ坐 中读 取 加 工 其 起 止 运 动 坐 标 ， 行 直 线 和 圆 弧 的 插 补 运 算 ［５ ， 散 得 到 运 动 过 进 ９ ］离
面向虚拟制造的数控加工仿真技术研究
面向虚拟制造的数控加工仿真技术研究一、本文概述随着信息技术的飞速发展和制造业的数字化转型，虚拟制造技术作为一种前沿的制造模式，正在逐渐改变传统的生产方式。
数控加工仿真技术作为虚拟制造技术的核心组成部分，其在产品设计、工艺规划、生产流程优化等方面具有广泛的应用前景。
本文旨在探讨面向虚拟制造的数控加工仿真技术的研究现状与发展趋势，分析其在提高制造效率、降低生产成本、保证产品质量等方面的重要作用，并展望未来的研究方向和应用前景。
本文将首先介绍虚拟制造技术和数控加工仿真技术的基本概念、原理和特点，阐述其在制造业中的应用价值和意义。
然后，重点分析当前数控加工仿真技术的研究热点和难点问题，包括仿真模型的建立、仿真精度的提高、仿真效率的优化等方面。
接着，探讨数控加工仿真技术在产品设计、工艺规划、生产流程优化等具体应用场景中的实践应用，分析其在实际生产中的效果和影响。
展望数控加工仿真技术的未来发展趋势，提出相应的研究建议和发展方向，以期为推动虚拟制造技术的发展提供有益的参考和借鉴。
二、数控加工仿真技术基础数控加工仿真技术是以计算机图形学、虚拟现实技术、数控编程技术和机械加工技术为基础，通过软件模拟数控机床的实际加工过程，对数控编程进行验证和优化的一种技术手段。
数控加工仿真技术能够模拟机床的运动、切削过程、材料去除以及工件的最终形状等，为数控编程人员提供一个直观、高效的验证环境。
计算机图形学：计算机图形学是数控加工仿真的重要基础，它负责将机床、工件、刀具等三维模型进行渲染和显示，以及模拟切削过程中材料的去除和工件的形状变化。
通过高精度的图形渲染，可以为用户提供逼真的虚拟加工场景。
虚拟现实技术：虚拟现实技术使得用户能够沉浸于数控加工的仿真环境中，通过头戴式显示器、手柄等交互设备，用户可以模拟真实的机床操作，包括工件的装夹、刀具的选择和更换、加工参数的调整等。
虚拟现实技术增强了用户与仿真环境的交互性，提高了仿真的沉浸感和真实性。
虚拟数控加工仿真及其误差分析研究论文
虚拟数控加工仿真及其误差分析研究 摘要虚拟制造在加工过程中的重要应用之一就是数控机床加工仿真。
数控加工仿真分为几何仿真和物理仿真两类。
前者主要研究现实世界物体如何以实体的形式在计算机中表现。
其实体属性有几何、材质、光照等，其作用主要有碰撞检验、数控加工程序和加工轨迹检验。
后者主要研究加工过程中，由于切削力、切削热、机床运动误差、加工系统颤振以及负载变化引起加工结果变化的预测问题。
这是虚拟制造最具魅力的地方。
随着金属切削加工不断向高精度、高效率、自动化方向发展，因此对数控加工的物理仿真要求就变得日益迫切。
在此背景下，本文提出了虚拟数控加工仿真及误差分析，即在虚拟状态下通过对数控切削加工的物理过程进行建模、仿真、分析，有效的指导于实际的制造业。
首先本文探讨了国内外虚拟制造技术的研究现状，并在此基础上提出了虚拟数控加工仿真系统的构建，阐述了虚拟数控加工误差分析的理论基础，并通过典型的数控铣削虚拟仿真加工系统VERICUT，针对典型播放器凸模零件全面阐述了机床、刀具、夹具建模过程，同时利用PRO/E完成了零件的造型、走刀路径模拟及自动编程，最终实现了虚拟数控加工仿真，在此基础上充分利用VERICUT对零件的残留高度、精度误差等进行了全面的分析，为典型零件合理的数控加工工艺规划提供了有效的参考。
关键词：数控加工仿真，加工误差分析，刀具路径优化Research on hypothesized numerical control processingsimulation and error analysisAbstractOne of the important applications on hypothesized manufacture in processing process's is the numerically-controlled machine tool processing simulation. The numerical control processing simulation have two kinds which are the geometry simulation and the physical simulation . How does the former mainly study the real world object to display by the entity form in the computer. Its entity attribute has geometry,material quality, illumination and so on, its function mainly has the collision to examine, the numerical control processing program and the processing path examination. The latter mainly studies in the processing process, because the cutting force, the cutting heat, the engine bed kinematic error, the processing system flutter as well as the variation of load cause the processing result change forecast question. This is the hypothesized manufacture most charming place. Along with the metal removal processing to the high accuracy, the high efficiency, the automated direction develops unceasingly, therefore becomes to the numerical control processing's physical simulation request day by day urgent. Under this background, this article proposed the hypothesized numerical control processing simulation and the error analysis, namely through carrying on the modelling, the simulation, the analysis under the virtual state to the n umerical control machining's physical process which are effective instruction in actual manufacturing industry.Firstly, this article has discussed its present situationthe of domestic and foreign hypothesized technique on manufacture research and that based on this and proposed the hypothesized numerical control processing simulation system's construction, elaborated the hypothesized numerical control processing error analysis's rationale, and through model numerical control milling hypothesized simulation processing system VERICUT, elaborated comprehensively in view of the typical player plunger components the engine bed, the cutting tool, the jig modelling process, simultaneously completed the components modelling using PRO/E to feed the way simulation an d the automatic programming. Finally,it has realized the hypothesized numerical control processingsimulation ,which was based on this remained using VERICUT to the components, the curacy error and so on to carry on the comprehensive analysis highly fully,which has provided the effective reference for the typical components reasonable numerical control processing craft plan.Keywords：numerical control processing simulation，processing error analysis, optimization of cutting tool way,插图清单 图２－１数控加工虚拟加工误差分析系统的总体结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１７ 图２－２加工误差分析系统模型建立步骤．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１８ 图２－３数控加工仿真系统的基本工作流程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１９ 图２－４三角片离散化结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．２０ 图２－５数控机床的几何模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．２２ 图２－６机床机构简图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．２３ 图３－１数控加工中误差的来源．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．２７ 图３－２数控机床坐标系．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．３０ 图３－３ 工艺系统坐标系．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．３１ 图４－１ 播放器凸模零件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．３６ 图４－２ 机床／切削模型视图及组件树．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．３７ 图４－３ 设置各工作组件尺寸及位置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．３８ 图４－４ 机床结构模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．３９ 图４－５三轴铣床初始化设置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．３９ 图４－６ 数控机床模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４０ 图４－７ 刀具切削刃部分参数的设置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４１ 图４－８ 与刀具柄部相连接的刀夹部门参数设置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４１ 图４－９ 与主轴孔相适应的刀具柄部参数设置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４２ 图４－１０ 刀具库文件窗口．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４２ 图４－１１ 保存刀具库文件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４３ 图４－１２ 播放器凸模加工刀具库．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４３ 图４－１３ 数控程序对话框．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４４ 图４－１４ 选择机床库数控系统对话框．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４４ 图４－１５ 创建工件坐标系．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４５ 图４－１６ 【设定】选项参数设置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４５ 图４－１７ 【表】选项卡及参数设置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４６ 图４－１８ ￠１２圆鼻铣刀粗加工轮廓走刀路径．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４６ 图４－１９ ￠６圆鼻铣刀精加工轮廓走刀路径．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４７ 图４－２０ 播放器凸模仿真加工结果．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４７ 图４－２１ 播放器凸模曲面贝高的测量．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４８ 图４－２２ ￠１０球头铣刀粗加工表面残留走刀路径．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４９ 图４－２３ ￠６圆鼻铣刀精加工拐角走刀路径．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．５１ 图４－２４ 【数控程序】及【换刀名单】对话框．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．５４ 图４－２５刀具参数优化对话框．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．５４ 图４－２６ 【优化控制】对话框参数设置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．５５ 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
虚拟数控车削加工系统探讨
虚拟数控车削加工系统探讨虚拟数控车削加工系统是一种通过计算机软件模拟现实车削加工的方法。
它可以在计算机中对复杂的加工路径进行分析和优化，从而实现高效的加工，并且可以减少因为误差和缺陷造成的损失。
当前，虚拟数控车削加工系统是先进的制造业技术之一。
它可通过模拟机床和模拟工件进行加工模拟，以实现加工道具的计算、切割轨迹优化等，并可以通过三维CAD电路图来实现图形式的操作界面。
虚拟数控车削加工系统优势包括：1. 减少设备停机时间。
传统的加工方式需要中途换刀和对加工道具进行调整，而虚拟加工可以在计算机中进行预先模拟和优化，从而可以在实际加工操作中减少停机时间。
2. 提高加工精度。
虚拟加工可以去除机床等加工设备的误差，从而提高加工精度。
3. 实现快速生产。
虚拟加工可以进行高效的准确计算并实现快速加工，如比较复杂的三维加工，可以借助虚拟加工进行快速生产。
4. 节约成本。
虚拟加工减少了机床等加工设备的运行成本和人工成本，并且不需要生产原材料和成品加工过程中的废品，从而实现产品的低成本生产。
5. 提高产能。
虚拟加工可以在计算机中模拟代工零件加工过程，因此可以提高设备处理能力，实现生产效率和产能的提高。
虚拟数控车削加工系统在使用过程中也有许多值得注意的问题。
例如，技术依赖性高，需要进行技术培训才能掌握；很多情况下需要在计算机上进行模拟加工，在物理过程中尚不能代表现实情况；因此，人员在模拟加工时应谨慎操作，以避免出现质量问题等。
在虚拟数控车削加工系统的应用中，合理安排生产辅助系统可以有效提高虚拟制造的实效和生产效率。
例如，可以配合机床自动换刀的机制，实现可靠的工艺自动化；同时，也可以利用虚拟加工与机器人控制系统相结合，实现加工成品的自动选择、装载与卸载，从而实现自动化生产。
总之，虚拟数控车削加工系统是一种快速生产、提高精度、降低成本和提高产能的先进技术，但也需要在使用和实践中掌握技术点，根据需求合理安排生产和辅助系统才能发挥出其最大作用。
数控机床综合几何误差的建模及补偿研究
关键词：数控机床
综合几何误差模型
误差检测与识别
误差补偿
快速检测装置
III
华
中
科
技
大
学
博
虚拟制造中的数控车削仿真加工
虚拟加工环境和虚拟加工过程。虚拟加工环境主要包
括数控机床模 型、 工件模型 、 具模 型及夹具模 型等。 刀 虚拟加工过程是数控机床接受数控代码 、 驱动机床运 动加工工件并能够进行碰撞和干涉检验的过程。
现制造中可能 出现的问题 ， 在产 品实际生产前就采取 预防措施 ， 从而达到产品一次性制造成功 ， 以达到降低 成本、 缩短产品开发周期 ， 增强产品竞争力 的 目的… 。
控车床仿真系统 开发” 文 中， 出了一个基 于构造 论 提 单元 的工件分解表达模型 ， 用此模型与刀具实体模 利
０ 引 言
虚拟制造 （ ｉｕｌ ａｕ ｃ ｒ ｇ 又叫拟实制造 ， Ｖａ ａ Ｍ ｎｆ ｔ ｎ ） ａｕ ｉ
关注。目前 ， 已有许多 国家科研机构 、 高等院校和企业 正在开展这方 面的研 究工作。在 国内， 天津大学 “ 数
它利用信息技术 、 仿真技术 、 计算机技术对现实制造活 动 中的人 、 、 物 信息及制造过程进行全面的仿真， 以发
和干涉检验 ， 能够提高工件的加工表 面质量 ， 减少刀具的磨损 。
关键词 ： 虚拟 制造 ； 数控 加 工 ； 真 ； 撞 ； 涉 仿 碰 干
中图分类号 ：Ｐ９ ． Ｔ ３ １９
文献标识码： Ａ
文章编号：０８— ３０ ２０ ）２ ０４ Ｏ １０ ５０ （０６ ０ — ０ ７一 ３
ＮＣ Ｌ ｔ ｅ Ｓｍｕ ａｅ ｃ ｉｉ ｇ ｉ ｒｕ ｌＭａ ｕ ａ ｔｒｎ ｙ ｔｍ ａｈ ｉ ｌｔｄ Ｍａ ｈ ｎｎ ｎ Ｖｉｔａ ｎ ｆｃｕ ｉ ｇ Ｓ ｓｅ
由于计算机技术的不断发展和计算机图形学的飞速发
展， 计算机仿真技术在制造系统中得到了广泛的应用 。 采用仿真加工来代替或减少实 际中的试切工作 ， 对数 控加工有十分重要的意义。数控仿真加工在虚拟制造 中占有重要地位 ， 它通 过对机床一工件一刀具构成的
数控车加工虚拟仿真实验教学研究
数控车加工虚拟仿真实验教学研究【摘要】本文主要研究了数控车加工虚拟仿真实验教学，通过对虚拟仿真技术、实验教学模式、实验效果等方面进行探讨和分析。
在实验教学模式探讨中，本文比较了虚拟仿真实验与传统实验的差异，并对虚拟仿真实验的教学效果进行评价和改进策略提出建议。
研究认为数控车加工虚拟仿真实验教学具有可行性，能够提高学生的学习效果和实践能力。
未来的研究方向包括进一步优化虚拟仿真实验教学模式，探索更多的教学改进策略，以及持续评估虚拟仿真实验教学的效果和意义。
通过本研究，可以为数控车加工虚拟仿真实验教学提供一定的借鉴和指导。
【关键词】数控车加工、虚拟仿真、实验教学、教学研究、技术概述、教学模式、对比分析、教学效果评价、改进策略、可行性、研究成果、展望。
1. 引言1.1 研究背景数控车加工是现代制造业中一种重要的加工方式，它具有高效、精度高、自动化程度高等优点。
随着数控技术的不断发展和普及，数控车加工在工业生产中得到了广泛应用。
传统的数控车加工实验教学存在一些问题，如设备成本高、实验时间长、安全风险大等。
探索一种高效、安全、成本低的数控车加工实验教学模式具有重要意义。
虚拟仿真技术是一种基于计算机的数字化技术，可以在虚拟环境中进行真实感观的体验。
在数控车加工实验教学中引入虚拟仿真技术，可以有效解决传统实验的种种问题，提高教学效率和效果。
对数控车加工虚拟仿真实验教学进行研究和探讨具有重要的现实意义和实践价值。
在这样的背景下，本研究旨在通过对数控车加工虚拟仿真实验教学进行深入研究，探索一种新的实验教学模式，并评估其教学效果，进一步提高数控车加工实验教学的质量和效果。
通过这一研究，可以为数控车加工实验教学提供新的思路和方法，促进该领域的教学改革和发展。
1.2 研究意义数控车加工虚拟仿真实验教学的研究意义在于可以提供学生一个更加安全、灵活和高效的学习环境。
通过虚拟仿真技术，学生可以在仿真环境中模拟真实的数控车加工操作，练习操作技能和解决实际问题，从而提高其实践能力和应对复杂工艺的能力。
关于虚拟车床的建模及其应用的研究
图 1 虚拟机床的模型
虚拟机床与实际机床一样, 可以认为是一组相互 连接得活动部件得集合, 它们完 成要求 得相 对运动, 提供工件和工件刀具系统上相关点的瞬间空间位置关 系。因为机床的类型各式各样, 品种千变万化, 要想 能够表达各种机床, 就需要采用模块化的原理, 定制 各种标准的模块, 这样经过少量的修改就可以建立各 种机床的 模型。 各 模块 应 该 标准 化、 通用 化、 集成 化、层次化、灵便化、经济化、并具有互换性、相容 性和相关性, 使系统具有开放性和适应性。加工过程 模块根据机床动力学和 热力学的 理论预 测加 工结果, 其中包 括 切削 力、刀 具磨 损、表 面质 量 及加 工 误差 等。利用虚拟机床, 用户输 入 NC 程 序、工件 模型和 刀具模型, 就可以得到加工质量、加工效率、刀具状 况等信息。通过这些参数对虚拟加工过程及虚拟的加 工产品进行评价。
2 2 xFx yFx z Fx
f v
(
z2 ( L - z ) 1 + + 3 EI K1 ( 3)
式中 k 为主偏角, k 为副偏角。y i 为刀具与工 件之间的相对位移, f 为进给量。 由刀尖圆弧部分形成的工件表面不平度样本为: R maxi = r b 图2 虚拟工件的误差信息模型
r2 b-
把式 ( 2) 代入式 ( 1) , 就 得到 x 方 向 变形 的超 越方程: Ex = CFx ( ap - Ex ) 1 2z z z + + ) K t LK 1 L 2 K 1 L 2 K 2 解此方程就可得到工件尺寸的加工误差。 3 表面误差模型 在实际的加工过程当中, 切削振动存在时的动态 切削状态下由刀尖圆弧部分形成的工件表面切削状态 下由刀尖的直线部分形成的工件表面不平度样本为: R maxi = f - y i ctg k + yi ctg k + ctg k ( 4)
数控车削仿真系统的研究和开发
仿真数控车床即可展现在人们的面前。
必要的构件有床身、导轨、卡盘、尾架等。
图３一１２是一台数控车床的仿真模型。
图３．１２数控车床的仿真模型（３）刀具设计模块刀具的定义包含几何信息、种类、名称（或编号）及物理参数等。
完整地定义刀具的各种参数是卜分必要的，因为它可以作为深入研究数控加工过程仿真的基础。
目前，数控车床上广泛采用可转位车刀，它由可转位刀片、刀体、刀垫及其他夹紧元件所组成。
从设计数据库的角度看，把刀片、刀体各视为一个实体集，实体间的关系是一种装配关系。
其中刀具号、刀片号、刀体号为各自的主关键字，这样就完成了可转位车刀刀具基本数据的管理。
在数控机床的加工中，建立刀具系统的目的是能用较少种类的刀具满足各种零件加工的要求，减少刀具冗余，提高加工效率。
为了保证自动化加工系统正常工作，必须综合考虑刀具编码、刀具装配、装卸和刀具数据管理等问题。
在数控加工仿真系统中，刀具库为系统提供适合的加工刀具，并实现对各种刀具信息的管理。
它能实现对符合ＩＳ０标准的刀具进行管理，包括刀具的输入、删除、浏览和选择等。
对于非标准刀具，允许用户自己定义刀具，并能对给定的刀具和加工轮廓进行干涉、碰撞检查等。
在定义刀具和加载刀具时，需要对刀具库进行各种操作，它们包括：排序、查找、删除、修改和插入等。
所有这些对刀具库的操作称为刀具库的管理。
刀具的编码和几何信息等数据繁杂而几缺乏直观的效果，应该建立刀具库的图形库，从而可以直观地在计算机屏幕上显示刀具的图形以及有关的参数。
图形库将各把刀具型号所对应的图形以幻灯片的形式记录下来，供用户测览、选择、添加或删除刀具，这样可以使用户的操作更容易并一目了然。
用户根据显示的ｆｊＥ｜形来选中所需刀具的刀具号，在一把刀具确定后，就可以由刀具的具体参数生成实际的刀具三维实体模型。
图２－３是两把虚拟刀具。
图３·１３外圆车刀（４）毛坯设计模块该模块的功能是构建毛坯的形状、指定毛坯各部分尺寸，最终获得能够以图像的方式显示的设计结果。
数控车加工虚拟仿真实验教学研究
DOI：10.16661/ki.1672-3791.2018.06.204数控车加工虚拟仿真实验教学研究①窦沙沙 夏建生 周海 陈青（盐城工学院机械优集学院 江苏盐城 224051）摘 要：采用“虚实结合”的方法，结合数控车加工的特点，开设了数控车编程和数控车虚拟机床仿真实验，掌握数控车编程方法及数控车操作，让学生在实际的虚拟仿真操作过程中，了解并掌握注塑模智能制造的关键环节，加强对所学知识的理解，提高课程教学效果。
关键词：数控车 虚拟仿真 实验教学中图分类号：G71 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2018)02(c)-0204-02数控车主要用于轴类、盘类等回转体零件的加工。
虚拟数控车床，是以沈阳机床、凯达机床等行业领先企业的机床为载体，嵌入了西门子和法兰克数控系统，能够模拟各种虚拟车削加工，如车削内外圆柱面、圆锥面及其它旋转面、端面及各种常用的螺纹还能进行拉削油槽、键槽等工作。
通过对虚拟数控车床的对刀、工件装夹、刀具设置、数控程序的编辑与检验，启动数控机床，模拟模具零件加工的整个过程。
模拟过程不仅能配置刀具和夹具，检查刀具和夹具与被加工零件的干涉，碰撞情况，还能对加工过程进行实时仿真，真实反映加工过程的实际情况。
按照“能实不虚，虚实结合”的理念，注重知识传授与技能训练相结合，设计实验教学内容，在实验之前，学生先学习掌握数控车床的基本结构、基本特点、数控车床的各种刀具选择、正确的操作方法和步骤，然后结合学习的知识点，通过虚拟数控车床的演示，进一步将所学的知识感性化，在此基础上，学生利用虚拟仿真设备，模拟注塑模零件加工过程，在模拟程序执行时，程序段、坐标值以及工件与刀具的相对移动的切削过程均模拟显示，学生可以即时发现操作加工过程存在的缺陷，并相应进行调整，从而不断提升自己的能力。
1 数控车编程仿真通过数控车编程仿真模块，模拟数控车削加工过程，掌握注塑模典型回转体零件的车削自动编程，包含粗加工、精加工、切槽、螺纹切削和中心线钻孔。
数控机床几何误差建模及误差补偿的研究
!
引
言
误差 ! 并通过误差合成的算法得到刀尖的实际位置与理 论位置之间的差异 ! 通过软件来消除或缩小这个差异 ! 实 现加工精度的提高
)5*
随着工业和国民经济的高速发展 ! 对数控机床质量 的要求越来越高 " 而目前在我国大多数制造企业中 ! 中低 档数控机床仍广泛应用 ! 随着生产的发展 ! 这些机床的加 工精度有待于进一步提高 " 但一旦机床部件制造和组装 完毕 ! 几何误差就确定下来了 ! 只有通过误差补偿的方法 来提高这些机床的精度 " 采用数控机床误差补偿技术 ! 无需对数控机床硬件 进行改造 ! 便可以较大幅度地提高数控机床的加工精度 ! 逐步发展成为提高数控机床加工精度的主要方法 " 误差 补偿技术的核心思想就是预先检测出机床各组成部件的
关键词 # 几何误差 + 误差模型 + 误差补偿 中图分类号 #$%#&# 文献标识码 #$
文章编号 #%""!&!’’’ %!""#&"!&""%(&"’
#$%&’()*+(),$ ,- .&,/&(0)1 200,0 3,4&5)$* +$4 200,0 6,/7&$’+(),$ ,- 686 3+19)$& :,,5’
" 本文就是针对在机床误差中占重
要地位的几何误差进行分析 ! 建立误差模型并给出补偿 算法 !最后验证补偿效果 "
"
误差模型的建立 数控机床空间误差建模方法 ! 一直是国内外学者研
究 的 重 点 ! 并 先 后 经 历 了几 何 建 模 法 $ 误 差 矩 阵 法 $ 二 次 关系模型法 $ 机构学建模法 $ 刚体运动学法 )6!7*几个发展阶 段 " 但这些方法都存在着通用性差 $ 表达困难 $ 易产生人 为推导错误等问题 ! 因此 ! 本文以多体系统运动学理论 )1*
虚拟加工物理仿真中的误差分析研究
ｗ ｒｐｅｅｕ ｄｒａｔ ｎｏ ｅｔｒｉｇｆ ｔ ｓ ｃ ｔｎ ｒｅ ｃａ ｉ ｒｅ ｃ ｔｎ ｍ ｅ ｔｒ） ｈ ｏｌ－ ｏｋ ｉｃ ｎ ｅ ｃｉ ｆｈ ｎ ｎ ｃｏ （ ｕｔ ｇｆ ｃ ， ｌ ｎ ｆ ｃ ， ｕｔ ｇｔ ｐ ｒ ｕｅ ．Ｔ ｅｂ ｏ ｏ ｔ ｕ ａ ｒ ｉ ｏ ｍｐ ｇ ｏ ｉ ｅ ａ ｅ
关键 ｉ 虚拟 制造 ； ｒ ｑ： ， 物理 仿真 ； 工误 差 ； 小二 乘法 加 最
中图分类号：Ｇ １Ｔ ３ １９ Ｔ ５ ；Ｐ ９ ．
文献标识码 ： Ａ
文章编号：０８— ３０ ２０ ）２— ０ ６ ０ １ ０ ５０ （０ ６ ０ ０５ — ４
Ｓｕ ｙ ｏ ｒｒＡｎ ｌｓｓ ｏ ｓ ａ ｎ ｆｃｕ ｉｇ Ｐｒｃ ｓ ｙ Ｐ ｙ ｉａ ｉ ｌｔ ｎ ｔ ｄ ｎ Ｅｒｏ ａｙ ｉ ｆＶｉｕ ｌＭａ ｕ ａ ｔ ｒｎ ｏ ｅ ｓｂ ｈ ｓｃ ｌＳｍｕａｉ ｏ
工精度分析 ， 这已成为解决此问题 的热点研究方 向。 虚拟加工仿真要做到精度分析这一步 ， 需要对加
过程内部各 因素的变化过程 ， 研究其切削机理 ， 供生产 实际与研究应用 ； 另一种则是将加工过程仿 真作为系
统的一部分 ， 重点在于构造完 整的虚拟制造系统。这 两种方式的仿真方法是相同的 ， 即首先对机 加工艺 系
邵晓东， 王海洲 ， 林朝旭 （ 西安 电子科技大学 ， 陕西 西安 ７０７ ） １０ １
摘
要 ： 于虚拟制造的理论与方法， 基 模拟真 实加工条件 ， 建立了面向虚拟数控 车削加 工环境的加 工精
度分析 系统。该 系统基于有限元方法， 用有 限元法计 算刀具 一工件在切 削要素 （ 削力、 切 夹紧力、 削 切 温度等） 作用下的变形， 通过求工件 一 刀具的布 尔差集获取切削后的工件轮廓 ； 利用 Ｍ Ｔ Ａ Ａ Ｌ Ｂ优化工具 箱， 分析工件轮廓 ， 预测零件加 工误差。
数控车加工虚拟仿真实验教学研究
数控车加工虚拟仿真实验教学研究【摘要】数超过或不足的提醒等。
本文旨在探讨数控车加工虚拟仿真实验教学的研究。
在分别介绍了该研究的背景、意义和目的。
正文部分首先概述了数控车加工技术，然后介绍了虚拟仿真技术在数控车加工中的应用和实验教学的重要性。
接着分析了数控车加工虚拟仿真实验教学的现状和研究内容。
在总结了数控车加工虚拟仿真实验教学的意义，并探讨了未来的发展方向。
通过本文的研究，可以更好地促进数控车加工技术的教学与实践，提高实验教学的效果和水平，推动相关领域的发展。
【关键词】关键词：数控车加工、虚拟仿真、实验教学、研究、技术、应用、现状、内容、意义、发展方向、总结。
1. 引言1.1 背景介绍当前数控车加工虚拟仿真实验教学仍存在一些问题和挑战，如虚拟仿真软件功能不完善、操作界面不友好、学生缺乏实际操作经验等。
研究如何将虚拟仿真技术与实际教学相结合，提高教学效果和学生的实际操作能力至关重要。
本研究旨在探讨数控车加工虚拟仿真实验教学的现状和存在的问题，从而为进一步的研究提供理论和实践基础。
通过对该领域的深入研究，将有助于推动数控车加工虚拟仿真实验教学的发展，提高教学质量和效果。
1.2 研究意义数控车加工虚拟仿真实验教学具有重要的理论和实践意义。
随着工业化进程的加快和提高，数控车加工技术在制造业中的应用越来越广泛，对于培养高素质的数控车加工人才具有重要意义。
通过虚拟仿真实验教学，可以提高学生对数控车加工技术的理解和应用能力，培养他们的实际操作技能和解决问题的能力，从而满足现代工业发展对技术人才的需求。
数控车加工虚拟仿真实验教学也有助于提高教学质量和效率。
传统的实验教学存在受环境、设备等限制的问题，虚拟仿真技术可以实现实验环境的数字化、虚拟化，为教师和学生提供更加方便、直观的学习平台，有助于提高教学效果和教学过程的实时监控和评估，促进教学模式的转变和教学质量的提升。
数控车加工虚拟仿真实验教学具有重要的教育意义和应用前景，对于推动数控车加工教学改革、提高教学质量和培养优秀技术人才具有积极的促进作用。
数控机床热误差建模新方法及其应用研究
数控机床热误差建模新方法及其应用研究
近年来，数控机床热误差建模备受重视，其中新的方法和应用研究也得到了越来越多的关注。
这些研究不仅能够有效提高数控机床的加工精度，更重要的是能够改善其加工质量。
本文分析了数控机床热误差建模新方法及其应用研究，包括动态参数热误差建模、基于改进方程的热误差建模、基于神经网络的热误差建模等。
首先，动态参数热误差建模作为一种新型模型，它利用了含可变参数的动态方程，以期实现更准确的热误差预测。
在该建模过程中，采用了适当的数据采集策略，以获取由CNC机床内部温度变化情况，以及机床和附件的动态特性，并将这些信息输入到含可变参数的动态模型中，以计算CNC机床的热误差，可以准确的预测CNC机床的热误差变化，极大的提高了机床的运行精度。
其次，基于改进方程的热误差建模是在动态参数热误差建模的基础上引入改进方程，该模型可以根据机床加工条件和现场环境参数，实时计算CNC机床的热误差，因此，该模型可以更好的解决机床的热误差问题，提高机床的加工精确度。
此外，基于神经网络的热误差建模是一种利用机器学习技术来建立热误差预测模型的方法。
结合实际状况，采用神经网络技术来对机床热误差进行建模，以便获取更精确和可靠的数据，可以有效降低热误差，实现较高的加工精度和质量。
总之，数控机床热误差建模新方法及其应用研究可以帮助我们有效控制机床的热误差，对提高机床的精度和质量有重要的意义。
它不仅可以加强热误差建模的准确性，还可以更好地满足CNC机床的加工要求，为CNC机床的工作提供更高的精度。
《2024年多轴数控机床精度建模与误差补偿方法研究》范文
《多轴数控机床精度建模与误差补偿方法研究》篇一一、引言多轴数控机床作为一种高精度、高效率的加工设备，其加工精度的稳定性与可靠性对制造业的发展具有重要影响。
然而，由于多种因素如机械结构误差、热变形、切削力等的影响，多轴数控机床在实际加工过程中往往存在精度损失的问题。
因此，对多轴数控机床的精度建模与误差补偿方法进行研究，对于提高机床的加工精度和稳定性具有重要意义。
二、多轴数控机床精度建模多轴数控机床的精度建模主要包括几何精度建模和运动学精度建模。
几何精度建模主要考虑机床各部件的几何形状误差、装配误差等，通过建立数学模型，反映这些误差对机床加工精度的影响。
运动学精度建模则主要研究机床的运动学特性，包括各轴的运动精度、速度和加速度等，通过建立运动学模型，分析各轴运动对加工精度的贡献。
在精度建模过程中，需要利用多种实验方法和数据分析技术，如激光干涉仪测量、误差分离技术等，对机床的各项精度指标进行测量和分析。
通过建立准确的精度模型，可以全面了解机床的加工性能和精度状况，为后续的误差补偿提供依据。
三、误差补偿方法研究针对多轴数控机床的误差补偿，主要包括软件补偿和硬件补偿两种方法。
软件补偿主要通过优化数控系统的控制算法和参数，对机床的误差进行实时补偿。
硬件补偿则主要通过改进机床的结构设计、采用高精度传感器等方法，从硬件层面提高机床的加工精度。
在软件补偿方面，可以采用自适应控制、神经网络控制等先进控制方法，通过实时监测机床的加工状态和误差情况，自动调整控制参数，实现误差的实时补偿。
在硬件补偿方面，可以通过优化机床的结构设计、提高各部件的加工精度、采用高精度传感器等方法，从源头上减少误差的产生。
四、实验与分析为了验证多轴数控机床精度建模与误差补偿方法的有效性，我们进行了相关实验。
首先，通过对机床进行几何精度和运动学精度的测量，建立了机床的精度模型。
然后，采用软件补偿和硬件补偿方法对机床的误差进行补偿，并对比补偿前后的加工精度。
《2024年多轴数控机床精度建模与误差补偿方法研究》范文
《多轴数控机床精度建模与误差补偿方法研究》篇一一、引言随着制造业的快速发展，多轴数控机床在机械加工领域的应用越来越广泛。
然而，由于机床的制造、装配以及工作环境等因素的影响，机床的精度问题一直是制约其性能的关键因素。
为了提升多轴数控机床的加工精度，对其进行精度建模与误差补偿方法的研究显得尤为重要。
本文将就多轴数控机床的精度建模及误差补偿方法进行深入探讨。
二、多轴数控机床精度建模多轴数控机床的精度建模主要包括对机床的几何精度、热误差以及力学误差等进行建模。
这些误差源对机床的加工精度有着重要影响。
1. 几何精度建模几何精度是机床的基本精度指标，主要包括机床各轴的运动精度、定位精度以及重复定位精度等。
通过对这些精度的建模，可以了解机床的静态精度特性。
建模过程中，需要收集机床的各种几何参数，如导轨的直线度、轴的回转精度等，然后利用数学模型进行描述。
2. 热误差建模热误差是机床在长时间工作过程中，由于温度变化引起的误差。
这种误差对机床的加工精度影响较大。
为了建立热误差模型，需要监测机床各部分的温度变化，同时收集由温度变化引起的机床几何形状变化数据。
通过这些数据，可以建立温度与机床误差之间的数学关系。
3. 力学误差建模力学误差主要由机床的刚度、热变形以及振动等因素引起。
为了建立力学误差模型，需要分析机床的力学结构，了解其刚度分布、热传导以及振动特性等。
然后，通过实验数据，建立力学误差与机床性能之间的数学关系。
三、误差补偿方法在建立了多轴数控机床的精度模型后，需要对模型中的误差进行补偿。
常见的误差补偿方法包括软件补偿和硬件补偿。
1. 软件补偿软件补偿主要通过修改数控系统的控制参数或添加补偿算法来实现。
这种方法不需要改变机床的硬件结构，成本较低。
软件补偿的关键在于准确地识别出误差源，并建立相应的数学模型。
然后，通过修改控制参数或添加补偿算法，对误差进行实时补偿。
2. 硬件补偿硬件补偿主要通过改进机床的制造工艺、优化装配过程以及添加辅助装置等方法来实现。
基于多体系统运动学的数控机床运动建模及软件误差补偿技术的研究
基于多体系统运动学的数控机床运动建模及软件误差补偿技术的研究1.引言1.1 概述概述：数控机床作为现代制造业中的重要设备，其运动准确性和精度直接影响到加工零件的质量和尺寸精度。
而在数控机床的运动过程中，由于多种因素的综合影响，如机床结构刚度、传动系统的弹性、热变形等，会导致机床的实际运动与理论运动存在一定的误差。
为了解决这一问题，需要对数控机床的运动进行建模，并通过软件误差补偿技术来提高数控机床的运动精度。
本文旨在研究基于多体系统运动学的数控机床运动建模及软件误差补偿技术。
具体而言，本文将从多体系统运动学的基本原理入手，介绍多体系统的运动学模型，探讨多体系统在数控机床中的应用潜力。
随后，本文将详细介绍数控机床运动建模的方法，包括建立机床的力学模型、动力学模型以及控制模型等方面内容，以实现对机床运动过程的准确描述。
在介绍数控机床运动建模的基础上，本文将进一步讨论软件误差补偿技术在数控机床中的研究意义。
软件误差补偿技术通过建立数学模型，分析和预测机床运动过程中可能存在的误差，并通过相应的算法和补偿措施来消除或减小这些误差，从而提高机床的运动精度和加工质量。
综上所述，本文将基于多体系统运动学的数控机床运动建模及软件误差补偿技术进行研究，旨在提高数控机床的运动精度和加工质量，为现代制造业的发展做出贡献。
文章结构部分的内容如下：1.2 文章结构本文分为引言、正文和结论三个部分，每个部分都有具体的内容安排，下面对文章的结构进行介绍。
引言部分主要包括概述、文章结构和目的三个方面。
首先，我们会对研究内容进行概述，介绍多体系统运动学的基本原理以及软件误差补偿技术的研究背景。
其次，我们会明确文章的结构，即引言、正文和结论三个部分的内容。
最后，我们会明确本文的目的，即通过研究数控机床的运动建模及软件误差补偿技术，提高数控机床的运动精度和稳定性。
正文部分主要包括多体系统运动学的基本原理和数控机床运动建模的方法两个方面。
虚拟铣削加工中加工误差的产生机理与仿真的开题报告
虚拟铣削加工中加工误差的产生机理与仿真的开题报告一、研究背景随着数控加工技术的不断发展，虚拟铣削加工技术已经成为了现代工业加工领域中的一个重要方向。
相对于传统的机床铣削加工，虚拟铣削加工可以更加精确地模拟加工过程，减少加工误差。
但是在实际应用中，虚拟铣削加工仍然会受到各种因素的影响，产生加工误差。
因此，对虚拟铣削加工中加工误差的产生机理进行研究，进而探讨如何通过仿真技术来减少加工误差，是当前较为重要的研究方向之一。
二、研究内容及目的本课题旨在通过研究虚拟铣削加工中加工误差的产生机理，并结合现有的仿真技术，探讨如何在虚拟铣削加工中减少加工误差，提高加工精度。
具体研究内容包括以下几个方面：1. 虚拟铣削加工中加工误差的主要来源通过对虚拟铣削加工过程的分析，探讨虚拟铣削加工中加工误差产生的主要机理，包括机床误差、夹具误差、工具误差等方面，进而为后续的仿真研究提供基础。
2. 加工误差的仿真模型建立根据虚拟铣削加工中加工误差的主要来源，建立相应的仿真模型，研究不同误差源对加工误差的影响，以及它们之间的相互作用关系，为优化加工过程提供理论依据。
3. 加工误差的仿真优化通过对虚拟铣削加工中各种误差源的仿真模拟，结合常用的加工参数进行优化，探讨如何通过优化加工参数的方法来降低加工误差，提高加工精度。
三、研究方法与技术路线本课题研究方法主要包括以下几个方面：1. 理论分析通过对虚拟铣削加工中加工误差产生的机理进行理论分析，探讨不同误差源之间的相互作用关系，为后续的仿真研究提供基础。
2. 仿真模拟通过建立相应的仿真模型，模拟不同误差源对加工误差的影响，探究加工参数对加工误差的影响，为加工过程的优化提供理论依据。
3. 实验验证通过对实际加工过程的模拟与实验，验证虚拟铣削加工中加工误差的产生机理和优化方法，提高本研究的可信度。
技术路线：1. 调研文献，学习现有虚拟铣削加工技术的发展状况及加工误差的研究情况。
2. 分析虚拟铣削加工中加工误差的产生机理，建立相应的数学模型。
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。 ……… …… （） １
是 刀位 点与零件 加 工 中心之 间 的距离 ，该距 离是 瞬 时
变 化 的，称为 瞬 时半径 ，瞬 时半径 需要 经过 很多 的尺 寸环 来形成 。为方便 分 析 ，把 机床 当成 刚体 ，设各 项 误差 之 间满 足 叠加原 理 ，分别 在 关键零 部件上 建立 坐
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 ： Ｇ ５ ： Ｈ ６ ５ Ｔ ６ ９Ｔ １ 文献标识码 ： Ａ
Ｉ 影 响加工 误差的 因素 如 果没有 加工误 差 ，那 么虚拟 加工 后 的实 际几何
Ｋ ｅ ｏｒ ： ｖ ｒｕａ ｙｗ ｄｓ ｉｔ ｌＣＮＣ ｕｒ ｉ ｇ： ｐｒ ｃ ｓ ｉ ｇ ｅ ｒ ； ｐｒ ｃ ｓ ｙ ｔ ｍ ｏ ｄ ｎａｅ： ｅ ｒ ｒ ｎ６ｎ ｍ ｔ０ ｔｉ ｔ ｎｎ ｏ ｅ ｓｎ ｒｏｒ ｏ ｅ ｓｓ ｓｅ ｃ ｏｒ ｉ ｔ ｒｏｒｔａ ｆｒ ｉｎ ｍａ ｒｘ
Ｏ １ ０ Ｏ ０ １ Ｏ Ｏ
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０ ｓｎ ｉ ａ ｃ ｓ ０ ｏ ０ ｌ ０ Ｏ
差。
中，Ｐ点是零件 加工 中心在 工艺 系统坐 标 系中 的坐 标 ； ∑Ｏ 是 绝 对 坐 标 系 ， 其可 放 置 在 虚 拟场 景 中 的任 何 。 位 置 上 ，为便 于 变 换将 其 放 置在 理 想零 件 坐 标 系上 ；
∑Ｏ 是 零件 坐 标系 ，用 来 表示 零 件 的位 置 ； ∑ 是 主 轴坐 标系 ，用来表 示 主轴 旋 转的精度 和 夹具 安装 误 差 ； ∑ 是 导轨 坐标 系 ，用 来 表 示 与导 轨 有 关 的 误 差 ； ∑Ｏ 是刀 架坐标系 ，用 来表示 刀具 安装误 差 、动 ，
社 ， ０ ４． ２０
［ Ｏｅ Ｇ ４］ ｐ ｎＬ体 系 结构 审 核委 员 会 ． ｐｎ Ｌ编程 权 威指 南 ＯｅＧ
［ ］ 吴 斌 ， 海 波 ， 风 武 ， ． 京 ： 国 电 力 出 版 Ｍ． 段 薛 译 北 中
社 ， ０ １ ２０ ．
库对 所建立 的加工 误差模 型进行 了分析验证 。采用 稳 态切 削力作 为引起 误差 的主 要因素 ，对 细长轴 进行 了
（ ） 完工 后 的零 件 ｂ
采用这 种变换 方法 ，可 以求 出每个局 部坐标 系 问
的变换矩阵 、
、 、
、 ， ７？ 和 １ ，总的误 Ｐ ｏ
５ 结论 ຫໍສະໝຸດ 图 ２ 加工误差模型的验证
差变换矩阵 就是它们的连乘积 ，最后得它们代入
ｒ ０ 计算 出 即可 。
标系 ，如刀 架 、零件 、主 轴和 导轨 等 ，最 后通 过坐 标 变换 来形成 瞬 时半径 ，瞬时半 径与 零件 的理想 半径 之
收 稿 日期 ：２ １ ２ １ ；修 回 日期 ： ２ １－ ３ １ ０ 卜ｏ — ８ ０Ｉ０— ８
其 中 ：ａ 、Ｔ， 各局 部 理想 坐 标 系之 间 的坐 标变 ７、 ｓ ｏ 为 换矩 阵 ； 、 、 ”为各 理 想坐标 系与 其 自身 实
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｏ ｅ ｓｎｇ Ｅｒ ｏ ｏ ｌｎｇ Ｔｅ ｈｎｏ ｏ ｙ ｓ ａ ｃ ｎ Ｐｒ ｃ ｓ ｉ ｒ ｒ Ｍ ｄｅｉ ｃ ｌｇ
ｏ ｒ ｕａ ｆＶｉ ｔ ｌＣＮ Ｃ Ｔｕｒ ｉ ｎ ｎｇ
ＬＩＣｈｕ ｎ－ｌｉ ｅ
（ ｃ ａｉａ ＆ Ｅｅ ｔｃｌ ｎ ｉｅｒ ｇＤ ｐ ｒ ｎ，Ｓ ｚｏ ｓｉ ｔ ｆ ｎ ｕｔｉ ｅｈ ｏｏｙ ｕ ｈｕ２ ５ ０ ， Ｃ ｉａ Ｍｅｈ ｎｃｌ ｌｃｒ ａ Ｅ ｇｎ ｅｉ ｅ ａｔ ｔ ｕｈ ｕＩ ｔｕｅｏ ｄ ｓ ａ Ｔ ｃｎ ｌｇ ，Ｓ ｚ ｏ １ １４ ｉ ｎ ｍｅ ｎ ｔ Ｉ ｒｌ ｈｎ ）
第 ４期 （ 总第 １７期 ） ６
２ １ 年 ８月 ０１
机 械 工 程 与
自 动 化
ＡＵＴ０Ｍ ＡＴＩ ＯＮ
Ｎｏ ４ ．
Ａｕ ｇ．
ＭＥＣＨＡＮＩ ＣＡＬ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ ＆
文 章 编 号 ：６ ２ ６ １ ２ １ ）０ — ０ ５ ０ １ ７ — ４ ３（ ０ １ ４ ０ ３— ２
限则会 影响零 件 的表 面 质量 ；切 削产生 的各 种形状 的 切 屑会绕 在刀 具上 ，使 零件 的表 面粗糙 度下 降 ；机床
态 调整误 差 、切 削力 引起误 差 等直接 影 响刀尖位 置 的 误 差 。图 １中位于 场景 理论 正确 位置 的理 想坐标 系 用 实 线描述 其 坐标轴 ，而 带有 各种 误差 的实 际坐标 系用 虚线 描述 其坐 标轴 。 实际坐 标系 可 由理 想 坐标系 通 过
际坐 标 系 之 间 的坐 标 变换 矩 阵 。记 聪 为 总 的误 差 变
换 矩 阵 ，则 ：
＝ Ｔ Ｔ． ｔ Ｔｔ ｏ ｏ Ｔｔ Ｒ ｔ Ｏ ｒ 。 … … … … … … … （） ２
作 者 简 介 ：李 春 雷 （９３ ） 男 ， 苏 苏 州 人 ， 教 ， 学 硕 士 。 １８一 ， 江 助 工
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 力 会使 零件发 生弹 性变 形并 引起 振动 等。所 以，在 虚 拟加 工 中研 究 建立加 工 误差模 型 非常必 要 ，能更好 地
用虚 拟加工来 研 究实际 加工 。
Ｔ Ｒ ｔ ，） ａｓ ，，）ｏ（ ｆ ｒ ｓ ， ０ ｏｚ ０ ＝ ｏｘａＴ ｎ（ ００ ｔ ，） ａ （ ｍ，） ｔ ， （ ｒ ／ Ｒ ｙ１ ｎ ０ Ｔ Ｒ （ １
ｙＴａ ｓ ， ，１ ）ｒ （ ０ ｎ。 ｎ０ 为便 于控制 ，采用齐 次坐标表示 为 ：
１ ０ ０
０
１ Ｏ Ｏ
・
３ ・ ６
Ｏ １ 与 自 机 械 工 程 Ｏ 动 化 ０ ０ １
２ １ 年第 ４ ０１ 期
３ 总 误差变换 矩阵 的求解
Ｏ ｍ 虚拟 车削 图 Ｏ 如
２所示 。 图 ２中可发现不用 顶尖 加工 从
按 照逆 向的顺 序 ，将 ｋ号坐标 系转换 到 一 号坐 １
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 。
参考文献 ： ［ ］ 肖 田元 ． １ 虚拟 制 造 ［ ． 京 ： 华 大 学 出 版 社 ，０ ４ 砌 北 清 ２０．
［ ］ 葛研 军， ２ 卢碧红． 车削加工物 理仿真实现 技术 ［］ 机械 Ｊ． 图 ｌ 简化的工艺 系统坐标 系
ｔ ｅ ｐ ｏ ｅ ｓｎ ｒｏ ｓｉ ｉｔ ａ ＮＣ ｔ ｒ ｉ ｇ ｅ ｆ ｃ ｉｅ ｙ ａ ｄ ｌｙ ｔ ｅｆ ｕ ｄ ｔ ｎ ｆ ｒｃ ｍｐ ｅ ｈ ｓｃ ｌ ｉ ｌｔｏ ． ｈ ｒ ｃ ｓ ｉ ｇｅ ｒ ｒ ｎ ｖ ｒｕ ｌＣ ｕ ｎ ｎ ｆｅ ｔ ｌ ， ｎ ａ ｈ ｏ ｎ ａ ｉ ｏ ｏ ｌｘ ｐ ｙ ｉ ａ ｍｕ ａ ｉ ｎ ｖ ｏ ｓ
影 响加工 误差 的 因素很 多 ，如机床 本身 存在 的几 何 误差和 运动 误差 。这 些误 差会 使实 际的 刀尖轨迹 偏 离按数控 指令 运动 的理 想轨迹 ，这类 误差主 要是 由切
削运 动 中刀具和零 件实 际 的相 互位 置来确 定 的。 物 理误差 主要 是 由切 削过程 中发 生的各 种物 理变 化 所产 生的 ，如刀 具本 身会 发生 磨损 ，若超 过磨损 极
之 间 的变 换 量相对 于各 局 部坐标 系之 问 的变换量 来 说 是 微小 的 ， 以图 １ 简化 为原 点重 合， 所 中 在场 景 实 际控
制 时再将其 分开 。 ∑Ｏ 中 的 向量 ｒ 坐标 变换 到 ∑Ｏ 中 即为零 件 的 ｒ 唧 。
瞬 时半径 ：
ｔ ｏ ｏ
２ 加 工误差 模型 的建立 在实 际车削 中 ，影 响零件 形状和 尺寸 的主 要 因素
科 学 与 技 术 ，０ １ ３ ：２ — ２ ． ２ ０ （） ４ １４ ３
４ 加 工误差模型 的分析验证
在 Ｖ ｓ ａ ＋ ６ ０平 台上 结合 Ｏ ｅＧ ｉｕ ｌ Ｃ ＋ ． ｐ ｎ Ｌ三 维 图形
［ ］ 郑 阿齐 ． ｉｕ ｌ ｃ ＋实用教程 ［］ 北京： ３ Ｖ ｓａ ＋ Ｍ． 电子工业 出版
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０ ０
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１ ０ Ｏ ０ Ｏ １ ｓ Ｔ ０ ｉ ｎ ０ ０
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（） 虚 拟 车 削 细 长轴 ａ
ｓｎ ｉ ｙ ０ ｃ ｓ ０ ｏｔ
０ ００ １儿 ０ ０ ０
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Ａ ｂｓｒ ｔ Ｉ ｔ ｉ ｐ ，ｔ ａ ｔｒ ｎ ｌ ｅ ｉ ｈ ｐ ｏ ｅｓ ｉ ｒｏ ｎ ｖ ｒｕ ｌ ＣＮＣ ｕｒ ｉ ｇ ｒ ａ ｌｚ ｄ，ａ ｏ ｅ ｓｎｇ ｒｏ ｔ ａｃ ： ｎ ｈ ｓ ｐａ ｅｒ ｈｅ ｆ ｃｏ ｓ ｉ ｆｕ ｎｃｎｇ ｔ ｅ ｒ ｃ ｓｎｇ ｅ ｒ ｒ ｉ ｉｔ ａ ｔ ｎ ｎ ａ ｅ ｎａｙ ｅ ｎｄ ａ ｐｒ ｃ ｓ ｉ ｅ ｒ ｒ ｍｏｄ ｌｉ ｓａ ｉ ｈ ｄ．Ｔｈｅｍ ｏ ｅ ｓ ｖ ｒｆｅ ｎ ｔ ｌ ｔｏ ｍ ｆＯｐｅ ＧＬ ＆ Ｖｉｕａ ｅ ｓ ｅ ｔ ｂｌｓ ｅ ｄ ｌｉ ｅ ｉ ｄ ｏ ｈｅ ｐ ａｆ ｒ ｏ ｉ ｎ ｓ ｌＣ＋＋６０．Ｔｈ ｅ ｕ ｔ ｈ ｗ ｈａ ｈｅ ｍｏ ｌｃａ ａ ｃ ｌ ｔ ． ｅ ｒ ｓ ｌｓｓ ｏ ｔ ｔｔ ｄｅ ｎ ｃ ｌ ｕ ａ ｅ
本文对 虚拟 数控车 削加工 中影响加工 误差 的因素 进 行 了分析 ，建立 了简化 的工艺 系统坐标 系 ，通过 坐 标 系变换得 出了零 件瞬 时半 径 的计 算公式 ，并求解 了