关于OpenGL数控成形铣齿加工过程仿真研究.pdfVIP

机械设计与制造 第 7期 72 Machinery Design Manufacture 201】年 7月 文章编号：1001—3997(2011)07—0072—03 基于OpenGL的数控成形铣齿加工过程仿真的研究术 许朝阳 黄筱调 (南京工业大学 机械与动力工程学院，南京 210009) StudyofNC machiningsimulationforformingmillinggearbasedonOpenGL XUZhao-yang，HUANGXiao-diao (SchoolofMechanicalandPowerEngineering，NanjingUniversityofTechnology，Nanjing210009，China) 、■斤 ’ 十td ，d ’ 一 十 十、量 十 一 十 十 斤 十、§ 1、!巾 十 ／ §斤 ’ q、 十喜一 十、．一 十 十 、 十 川 ．、 t 十 斗 ^ 十 【摘 要】对某数控科技有限公司生产的SKXC一3000／20型高速数控铣齿机展开研究，深入分析成 形法铣齿加工过程 ，以OpenGL和VisualC++为开发工具，开发一个数控铣齿加工虚拟仿真系统。在虚 拟加工仿真系统界面中输入齿轮参数、刀具参数，经处理得到对应数控加工代码，并对代码进行检验和 翻译得到加工运动数据和状态数据，由运动数据驱动虚拟机床部件的运动。通过刀具扫描体模型与离 散工件模型进行布尔运算实现材料切除过程，发现铣齿加工过程中部件间的干涉碰撞等现象，有效的 检验NC程序的正确性。 中图分类号：TH16，TG547 文献标识码：A 1引言 对比三轴数控加工中的长方体块状毛坯，圆环柱体的齿轮毛坯 极坐标数控成形铣齿机床是一种用于大直径内、外齿轮加工 可以看成是长方块弯卷起来首尾相接而形成的。所以在三轴铣削加 的加工机床。我国成形铣齿切削加工的研究尚属起步，在高精、超 工的方法和思想可以经过改进应用到齿轮毛坯上面，如图1所示 大、超重齿轮的制造技术和国际水平还有一定的差距，有待进一步 发展。数控加工仿真技术作为虚拟制造的一个重要部分，为新产品 的设计、制造工艺过程、产品的性能等提供仿真和预测m。目前的数 控加工仿真研究主要都集中在车、铣、磨几种，而这些加工仿真系 统对其他种类的铣刀(如加工成形表面的盘铣刀)却无能为力。所 以有必要对数控成形铣齿加工仿真技术进行专门研究。 图1三轴铣削毛坯离散模型和齿坯三角化网格化离散模型类比图 2数控成形铣齿加工仿真的基本思路 根据上面的思想，将齿轮工件沿轴线方向离散成为一系列首 2．1齿轮毛坯离散算法 尾相接的小圆柱体，然后以任意小的角度为步长把每个小圆柱体均 数控加工仿真中对毛坯的离散方法必须考虑到机床的类型 匀分割为若干个等高的四棱柱。在仿真系统中绘制毛坯时，OpenGI 和毛坯的形状。常见的数控加工仿真是三轴铣削加工仿真，三轴 中的所有图形处理功能都是针对平面的，需要采用OpenGL提供的 铣削加工时只有毛坯的上表面被切削，并且平行于刀轴的一条直 三角形片绘制机制GU RIANGLE—STRIP将工件实体模型分割成 线与被加工毛坯的上表面有且仅有一个交点，因此可以通过一些 一 片片OpenGL可着色处理的平面 。OpenGI三角形片绘制机制， 分布于工件体在XOY面的投影包围盒中的离散点的不同高度来 如图2所示。沿轴向剖分后的小圆柱体，如图3所示。 近似描述工件体的上表面形状，程序运行时不断地按照刀具路径 2．2布尔运算思路 修改上表面相关三角片顶点的高度，再进行真实感渲染来完成实