基于多分辨率的三轴数控铣削几何仿真技术研究

摘要

随着制造业的发展，数控技术在工业领域中得到了越来越广泛的应用。由于针对外形复杂的产品而编写的数控加工程序变得越来越复杂，因此对数控程序的合法性、正确性验证成为了数控加工中不可缺少的一道环节。数控几何仿真技术成为了目前对编制的数控加工程序验证的唯一手段，其根据所编制的数控加工程序并利用计算机图形显示技术进行模拟加工，极大地降低了生产成本、提高了生产效率。
　　 本文在对国内外现有数控仿真理论与方法的分析与研究基础之上，着重对仿真中工件及刀具建模进行了研究，并结合多分辨率技术实现了三轴数控铣削几何仿真系统原型。本文主要研究内容和成果概括如下：
　　 (1)基于Qt与OpenGL技术搭建了三轴数控铣削几何仿真系统所用的图形显示框架。基于四元数的虚拟跟踪球技术实现了图形交互中的自由旋转功能，并利用虚拟相机平移技术实现了场景的鼠标交互平移功能。此外还实现了场景缩放及图形真实感显示等功能。
　　 (2)对数控程序格式及功能指令进行了深入分析，提出了“基于模式匹配的逐词解析算法”进行NC程序文件的词法分析，还提出了“基于主动搜索的模糊匹配与精确匹配算法”进行NC程序文件的语法分析，并基于上述两种算法给出了数控仿真中间代码的生成方法。
　　 (3)提出了基于多分率模型的实体仿真建模方法，并对刀具的扫掠体模型进行了详细设计。针对部分平面加工区域的模型显示提出了“合并等高节点优化算法”。
　　 (4)搭建了三轴数控铣削几何实体仿真软件原型系统，通过仿真实例及结果分析验证了仿真软件的可靠性。