基于OpenGL的数控成形铣齿加工过程仿真的研究.pdf

《基于OpenGL的数控成形铣齿加工过程仿真的研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、机械设计与制造第7期72MachineryDesign&Manufacture201】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)StudyofNCmachiningsimulationforformingmillinggearbasedonOpenGLXUZhao-yang，HUANGXiao-diao(SchoolofMechanicalandPowerEngineering，NanjingUniversityofTechnology，Nanjing210

2、009，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

3、序的正确性。中图分类号：TH16，TG547文献标识码：A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1引言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

4、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

5、制机制GURIANGLE—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加工仿真中布尔运算分为直接三维实体布尔运算求解和降时显示加工过程的效果，这种建模方法叫做Z_MAP法昀。维布尔运算两种。直接进行三维布尔运算求解计算量大，为简化布-k来稿日期：2010—0

6、9—19女基金项目：江苏省工业装备数字制造及控制技术重点实验室项目(BM2007201)第7期许朝阳等：基于OpenGL的数控成形铣齿加工过程仿真的研究73尔运算，针对加工的特点建立毛坯离散模型，把布尔运算降维后来在对话框中将ExportType设置为DisplayList(创建显示列表)。处理，只在实体变换的方向做布尔实体运算。如基于Z_MAP方法观察生成的tuoban。cpp文件，其中只有一个是对外接口：Glint的三轴铣削是一维的布尔运算。在铣齿加工过程中，工件实体在三GentuobanList()；个方向的形状都有改变，而把工件沿轴线离散成一系列的截面后，在截面上可看成刀具截形和工件截

7、面作二维布尔运算，再由所有的截面数据进行三维重构来实现工件实体的求解，如图4所示。顶点1图63DExploration打开托板模型图顶点5图2三角形片绘制机制图图3轴向离散的小圆环柱图图4齿轮的布尔运算求解过程2．3仿真系统总体框架及各模块功能图7保存对话框图在加工仿真系统设计过程中目前普遍采用模块化的设计思在vc++的初始化模块中调用函数Listnuml=GentuobanList想Is]，通过