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维普资讯 第38卷第2期 机 械 工 程 学 报 Vol38No,2 2002年 2月 CHINESEJOURNALOFMECHANICALENGFNEERING Feb． 2002 虚拟数控车削加工精度预测研究 卢碧红 葛研军 团 江 渡 (大连铁道学院机械工程系 大连 116028) 摘要：加工质量预测是虚拟制造实用化的重要标志之一 基于虚拟数控加工环境研究车削加工直径尺寸形成机理， 简化工艺系统尺寸链得出三瞬心法预测工件加工精度的理论模型：在对工艺系统运动误差和切削力变形误差检测 与辨识的基础上，给出了可视化交互式的仿其界面、实现对虚拟数控车削加工精度在线预测；通过试验验证了预 测模型的有效性。该研究方法可以用于其他切削加工方式的加工精度预测。 关键词：虚拟制造 精度预测 数控车削 虚拟测量 中围分类号：TP391 1．1 简化工艺尺寸链 0 前言 车削加工时，参加切削的工作刃为直线或 曲 线，而影响工件尺寸精度的关键是刀尖相对工件工 数控机床由于其加工成本高，需要严格控制 艺中心的位置。为研究问题方便，将刀尖抽象为 “切 废品率。因此在实际加工之前，迫切需要对所选定 点”，则 “切点”相对工艺中心的距离即为工件瞬 的加工工艺进行加工结果预测 J。目前生产实际中 时半径 。由于切点与工艺中心的距离是通过刀 采用软材料试切法，由于耗费机时 同时所切材料 具、溜板、导轨、机床主轴、夹具和工件等装置组 与被加工材料不一致，预测结果不理想。本文试图 成的工艺系统通过运动关系以及动力学关系形成 在虚拟加工环境中建立加工精度预测模型，模拟真 的，因此机床、夹具、刀架以及工件的相对位置及 实加工条件，为预测加工结果、优化切 0参数、提 其运动关系在加工过程中的状态均影响着工件撮终 高生产效率与加工精度提供技术支持。目前文献提 尺寸的形成，建模不仅要考虑到运动误差，也要考 供的加工预测模型大多基于机床的运动误差，并且 虑受力变形误差。 很少给出加工精度的评价结果，因此无法指导生产 通过分析工艺尺寸链得知，在形成工件瞬时 实际 -4]事实上，加工过程始终处于动态负荷下， 半径的工艺尺寸链中存在诸多组成环，若将其均考 尤其 目前 自动化加工正朝着高速、高硬及难加工材 虑进去，则使分析和计算变得十分困难，甚至不可 料发展，切削力对加工精度的影响就更不可忽视。 能。为方便检测和分析，可将工艺尺寸链并为几组， 为此，本文在对数控车削加工精度预测方法进行研 即工件、主轴、床身和刀架，通过建立各 自坐标系， 究的基础上．给出了基于运动误差和切削力误差的 形成一个封闭的工艺尺寸链，工件的是终尺寸便是 加工精度预测模型，并通过试验验证了模型的有效 该尺寸链的封闭环。 性。采用面向对象的编程技术实现在线、可交互、 1．2 建立工艺系统坐标系 可视化预测。 车削加工中，为确定工件的位置，通过其工 艺基准引出