数控加工中心仿真系统研究与开发硕士论文(11)

浙江大学硕士学位论文绪论特征和行为。

利用数控仿真技术，可以快速、安全和有效的对数控程序的正确性进行比较准确的评估，并可根据仿真结果对数控程序进行迅速修改，免除了反复试切的过程，降低了材料消耗和生产成本，缩短了产品开发周期，提高了产品质量和生产效率【５】。

１．２．２数控仿真技术的分类

从试切环境的模型特点来看，目前数控仿真技术可分为几何仿真和力学仿真两个方面【６１。几何仿真不考虑切削参数、切削力以及其他物理因素的影响，只仿真刀具和工件的几何运动，来验证ＮＣ程序的正确性。它可以减少或消除因程序错误而导致的机床损伤、夹具或者刀具损坏、工件报废等问题，避免造成损失，同时可以减少从产品设计到制造的周期，降低生产成本。切削过程的力学仿真属于物理仿真范畴，它通过仿真切削过程的动态力学特性来预测刀具损坏、刀具振动，控制切削参数，从而达到优化切削过程的目的。

（１）几何仿真技术

数控仿真技术始于从上世纪七十年代，其目标是以图形的方式直观地将数控加工过程表现出来，从而验证加工程序的正确性，即几何仿真。

１）线框图表示法

早期多数ＣＡＤ／ＣＡＭ系统采用了一种比较简单的方法，即用线框图来实现数控加工的仿真和验证。在实际验证时，刀具轨迹通过显示刀位点之间的矢量来进行模拟，并以线框的形式来显示。同时，所加工的工件也以线框来表示，从而可以较为清楚地反应刀具所加工的部位和切削效果。但是，一旦零件比较复杂，刀路较多，表示工件和刀具轨迹的线框图就会相互重叠，难以辨认工件实际形状和刀具的加工轨迹，使得检查工作变得十分困难，甚至完全不可能。

线框图由于表示方法比较简单，所以运算速度很快，在早期的数控加工仿真和验证中得到了应用。但是单一的线框模型存在几个不可克服的缺陷，如图１．１所示，用三维线框模型表示的三维形体常具有二义性。此外，由于不存在面的信患，三维线框容易构造出无效形体，而且，由于不能表示出曲面的轮廓线，所以不能正确表达曲面信息。４

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