圖1 加工模擬系統結構框圖

1 加工模擬系統的主要功能及結構框圖

與一般的數控加工模擬軟件一樣，本文開發的加工模擬系統也具有加工任務選擇、工藝分析、工具軌跡形成、圖象圖形模擬仿真、結果分析及數據保存等主要功能。五軸聯動數控工具磨床的主要加工對象是各種異形回轉面刀具(如旋轉銼、模具銑刀等)，所用砂輪主要有碟形、碗形、平形、單角和雙角錐面等形狀。由于工件和砂輪的形狀比較復雜，所以開發該加工模擬系統的主要難點在于圖象圖形模擬仿真，而該模塊的功能水平將直接影響系統的實際使用效果。針對這種情況，我們建立了參數化工件庫和砂輪庫，既方便了用戶使用，又可使系統自動生成砂輪軌跡或導入已有砂輪軌跡數據，增加了系統的靈活性和適用性。該加工模擬系統的結構框圖如圖1 所示。

2 用VB、AutoCAD開發切削加工模擬系統的關鍵技術

1. VB 與AutoCAD的接口
   為使應用程序具有通用性，將與AutoCAD連接的程序放在一個通用模板中，命名為MautoCAD，其程序代碼如下：
   ’定義autocad 變量
   Public acadApp As Object’應用程序
   Public acadDoc As Object’當前應用程序
   Public moSpace As Object’模型空間
   Public Sub LoadAutocadR14()’調用AutocadR14
   On Error Resume Next
   Set acadApp = GetObjec(t “，AutoCAD.Application”)
   If Err Then ’如果沒有一個autocad 副本在運行
   Err. Clear
   Set acadAp = CreateObjec(t“AutoCAD.Application”)
   If Err Then
   MsgBox Err.Description ’如果失敗給個提示
   Exit Sub
   End If
   End If
   Set acadDoc = acadApp.ActiveDocument
   Set moSpace = acadDoc.ModelSpace
   End Sub
2. 參數化零件庫的建立
   為使軟件系統具有較好適用性，在參數化零件庫中，各類零件以帶入口參數的公用子函數的形式存在。同時，為了便于準確控制零件，必須給定零件的初始位置。由于該加工模擬系統的對象零件均為回轉體，因此可根據零件上一點坐標和零件軸線方向來確定零件的空間位置。為符合實際加工情況，對于砂輪，這一點可取大圓中心點；對于零件，則可取位于零件軸線上的柄部末端端點。以所選點作為坐標原點(0，0，0)，以零件軸線為Z 軸，通過移動這些點的位置和零件軸線方向即可控制模擬加工過程。
   根據造型方式的不同，可將零件庫中的零件分為兩類：第一類是標準實體(如圓柱、球、圓錐、立方體等)，可通過VB直接調用AutoCAD提供的函數生成；第二類是復雜實體，可根據實體特征通過標準實體布爾運算、平面切除或面域拉深、旋轉等操作而得到。對于五軸聯動數控工具磨床，砂輪可分別通過平面切圓錐、面域旋轉、直接調用等方法生成；零件可根據實際情況生成。最后將砂輪和零件均放入同一單獨的零件庫模板中，在軟件中作為一個數據庫存在。 #p#分頁標題#e#
   現以單角錐面砂輪為例說明其生成過程。造型入口參數包括錐角、大圓直徑和厚度。首先根據入口錐角及大圓直徑直接調用AutoCAD命令生成圓錐體，然后用距離等于入口厚度且平行于大圓的平面切去該平面以上的圓錐部分，即可得到所要求的單角砂輪。
   

   
   圖2 加工位置示意圖

   
   圖3 加工模擬結果示意圖

3. 加工過程的模擬
   以加工等螺旋角等法向前角球頭旋轉銼(直徑Ø12mm，螺旋角20°)為例說明加工模擬過程。單角錐面砂輪大圓直徑為50mm，錐角為60°，厚度為5mm，所需刀具軌跡數據可通過本系統程序生成，也可直接導入格式為ASCII 的數據文件(包括x、y、z三個方向的直線運動數據和繞A、C 兩個軸的旋轉運動數據)。在模擬過程中，工件在水平面內繞Z軸旋轉(C 軸)，同時又繞自身軸線以角度A 回轉；砂輪中心點(x，y，z)的位置坐標在加工過程中不斷變化，而砂輪軸線方向不變，且與Y 軸平行，如圖2所示。模擬過程中的每一加工位置點均可利用砂輪與工件進行相減布爾運算而得到，最終即可實現對磨削加工的模擬。圖3 所示為加工模擬結果示意圖。

3 結語