CNC銑削加工零件模擬

1. 介紹
虛擬實境, 作為一項新興的高科技技術, 已廣泛應用於航空等多個領域, 航太, 和製造. 該技術的一個重要應用是模擬製造業中的一些現象. 最典型的是CNC加工過程的模擬. 現在, 基於曲面建模和實體建模的模擬技術在數控模擬中已廣泛應用, 三軸數控銑床單面加工模擬也有很好的演算法.
提出一種新型的實體模型即時修改演算法, 可以解決數控銑床多面加工的實現問題, 此演算法在CNC加工模擬軟體中得到了很好的應用. 本文將詳細闡述多面處理演算法的具體想法以及圖形的真實處理, 並給出具體的圖形描述.

2. CNC編程演算法的特點及其實現步驟:
2.1 CNC編程的演算法特點
此方法主要利用矩陣網格來建構被加工工件的表面, 並透過及時修改銑刀所經過的節點深度來顯示加工物體的形狀. 同時, 該演算法也可以輕鬆實現加速, 銑刀的減速和暫停, 以及加工工件的即時縮放和旋轉, 為使用者提供不同的視角和觀察方式.
我們提出的實體模型即時修改演算法的主要特點如下:
1) 實體的修改速度與處理程式碼的數量無關.
2) 計算過程穩定可靠.
3) 程式計算結果的顯示與觀察方法和視線方向無關. 它可以變焦, 修改期間或修改後即時旋轉和平移.

使用矩陣網格來表示零件毛坯的表面

2.2 編程演算法的結構定義
三軸數控銑床在X軸上移動, 和軸, 和Z軸. 加工出來的毛坯一般是長方體. 在電腦模擬過程中, 我們選擇比較常用的平頭銑刀. 毛坯表面表示為m×n矩陣網格如圖所示 1. 每個交點稱為一個節點. 對於每個節點, 其相對上表面點座標是固定的, 改變的是它的深度和繪畫方法. 在模擬過程中, 節點的深度不斷變化，以表達毛坯被加工的實際情況. 透過增加 m 和 n 來增加矩陣網格的密度, 從而提高模擬精度.

首先利用相關鍊錶保存落刀點及其相關屬性. 使用二維數組記錄每個面上所有相關點以及每個點對應的鍊錶資訊. 這個列表用來儲存這個空白的起始點, 垂直處理到表面的直線上的所有點. 鍊錶中的節點記錄了加工點的座標.

軌道面Y-Z平面投影

2.3 演算法步驟:
步驟1: 初始化, 讀入CNC程序, 待加工毛坯的屬性以及刀具和刀具落點的相關信息, 包括要加工的表面的選擇.
步驟2: 根據初始化訊息, 運行取點演算法, 記錄已處理的點和未處理的點, 那是, 節點選擇.
在計算機的計算中, 銑刀直線移動了一段距離. 只有軌跡表面上的那些節點才應該考慮其深度的修改, 並將這些點稱為修改點. 如果加工面選擇為ZOY, 平頭銑刀沿直線行走, 其軌道面在X-Y平面上的投影是由一個矩形和兩個半圓組成的區域. 為了簡化計算, 我們可以移動座標系如圖所示 2:

平銑刀軌跡面縱剖面

式中S為銑刀起點在Z-Y平面上的投影, E為銑刀終點在Z-Y平面上的投影, S和E之間的距離是2L, 原點是S和E的中點. 對於任意節點P(y, z) 滿足以下條件之一, 它成為一個修改點:
我. －R<= z <=R和－L<= y <=L
II.-R<= z <=R 和 | 聚苯乙烯|<=R
III.-R<= z <=R 和 | 聚乙烯醇|<=R
相似地, 如果您選擇處理其他表面, 方法類似, 只是對應的座標改變了.
步驟3: 修改點的深度計算
平底銑刀的軌跡面具有這樣的性質: 如果加工面選擇為XOY, 平面 z=Z0 將是半徑為 R 的表面 (如圖 3). 假設 SE 與 X-Y 平面之間的角度為, 修改點為P(X,y,z),

零件兩側的銑削顯示

然後我. 如果 P 和 S 之間的水平距離小於 R, P 的深度應與 S 相同.
二. 如果P和S之間的水平距離不小於R, 那麼P的深度Z可以透過方程式得到 |(PS)-(Z-Zs)/思南|=R.
相似地, 如果您選擇處理其他表面, 方法類似, 只是對應的座標改變了.
步驟4: 連接零件表面各行、各列上加工的區間, 以及區間內對應的最大加工深度, 分別為按行鍊錶及按列鍊錶的形式. 並記錄該行中區間對應的最大深度 (或列) 在對應鍊錶的頭節點.

CNC加工座標設計鍊錶

如圖 4, 適合任何臉型, 第 m 行: 假設在這一行, data1和data2之間的最大深度是h1, data3和data4之間的最大深度是h2, 和 h1>小時2, 將產生以下鍊錶:

鍊錶的產生是動態的, 並且會隨著處理的進展而不斷修改. 然後為每個表面製作一個雜湊表，記錄每個表面上所有相關點以及每個點對應的深度點資訊的鍊錶.
步驟5: 零件圖的實現.
流程分為兩部分: 塗裝件未加工的外表面及塗裝後所形成的包絡面. 零件加工時, 必須連續採集包絡面的側邊邊界點. 此時, 使用每個人臉對應的哈希表信息. 繪圖時, 根據不同表面的加工, 應轉換座標以使它們出現在同一空間中.
2.4 逼真處理:
該演算法的實作工具為VC++6.0和OpenGL. 矩陣網格只是構建 “結構” 物體的. 如果你想讓電腦上的物體變得真實, 你必須考慮光的處理. 對於每個節點, 為其定義一個法向量. 透過修改法線向量的值同時修改節點的深度, 可以將光處理添加到模擬中.
在圖中描述的例子中 5, 毛坯尺寸為300mm×300mm×200mm, 矩陣網格為256×256. 兩個不同直徑的平端銑刀 (直徑: 14毫米和6毫米) 被使用. 不同表面毛坯加工後的結果.

零件三面CNC加工

3 結論
CNC加工模擬中, 除了模擬精度的要求外, 加工過程必須隨時受控. 在本文的方法中, 改變矩陣網格的密度可以提高模擬精度. 滿足一般需求, 512╳512 的密度網格就足夠了. 由於使用矩陣網格來表示加工工件, 工件的縮放和旋轉操作變得非常簡單, 有利於使用者仔細觀察. 該演算法已應用於實際並取得了良好的效果.