基于虛擬現實技術的螺旋錐齒輪CNC加工仿真理論與方法研究.pdf

1、螺旋錐齒輪是機械產品中的基礎件，應用廣泛。但其復雜的齒面形狀給三維實體造型帶來了一定的困難。雖然市場上有許多加工模擬商用軟件，可是很難提供螺旋錐齒輪的精確造型。如采用數值計算并借助商用軟件生成三維實體，需要做大量繁瑣的工作，且最大的缺點還在于其重用性差，一旦需要改變參數時，就必須從頭開始。此外，在實際生產中，為了加工出合格的齒面，需要進行大量的試切來調整設計加工數據，這一過程費工費時，也無法適應目前市場對產品發(fā)展的要求。因此，有必要開發(fā)

2、專用的仿真系統。本文根據螺旋錐齒輪數控加工特點，運用計算機圖形學、空間運動學、面向對象技術與虛擬現實技術等方法，對螺旋錐齒輪數控加工仿真的理論與方法進行了深入的研究，建立了具有真實感的加工仿真系統。通過切齒實驗證明了仿真理論和方法是正確有效的。 本文提出了傳統機械式銑齒機與CNC銑齒機的運動轉換原理。并由此原理推出了精確的轉換公式。與其它轉化方法比，原理清晰，公式簡單。 從空間運動學角度，把轉換前后的運動關系通過牽連運動

3、和相對運動的合成聯系起來，提出了速度求導法。該方法求解機床各運動軸表達式系數的精度比直接求導法高。而且此法為分析復雜系統開辟了一條新的路徑，在分析方法學上具有一定的普遍性意義。 利用Matlab簡潔而高效的編程方式，將其所編寫的各運動軸表達式系數的求解程序嵌入VC的主程序中，既解決了VC不善于處理復雜數學模型的問題，也解決了機床加工調整參數無法實時傳送的問題。 用三維真實感造型技術，提出了簡化的整體光照明模型。該模型可以

4、比較真實、準確地模擬數控加工場景。 從工件和刀具的空間位置對金屬切削進行了分析，提出了通過控制刀具和工件毛坯實體的相對位置關系驅動機床運動；并將連續(xù)的運動離散成一定時段，在這些時段上刀具和工件毛坯實體進行相減布爾運算來模擬切削過程。 根據實際生產情況提出了盤銑刀和齒坯實體造型的簡化原理，建立了開放式盤銑刀和齒坯實體數據庫。面向對象思想滲透到系統的所有模塊，使系統具有開放性、可擴充性，為系統的升級提供了便利條件。