转向蜗杆是汽车上的关键零件之一 ,它是变螺距、变直径的一种形状比较复杂的轴类零件。目前 ,对转向蜗杆加工的数控编程仍停留在手工编程阶段。而且由于转向蜗杆形状的复杂性 ,加工转向蜗杆一般要采用四轴 (X、Y、Z轴与绕X旋转的A轴 )联动的数控铣床铣削 ,手工编程计算量大 ,且容易出错 ,严重影响生产周期。另外 ,针对在线编程能够直接利用CRT和图形对话功能编程的特点 ,借助于VC + +、OpenGL的强大功能 ,我们开发了在微机上运行的转向蜗杆数控在线自动编程及三维仿真系统。实践表明 ,它大大降低了制造成本 ,提高了加工生产效率。1系统的组成结构该系统主要包括参数设定 (包括图形编辑 )、数据运算处理、三维图形显示、三维动态加工仿真和后置处理五大模块 ,各模块包括多个子模块 (如图 1)。图 2为该系统的主界面 ,参数设定模块采用图形人机对话的方式输入加工转向蜗杆的几何参数和工艺参数 ,得到图形数据文件和工艺描述文件 ;数据运算处理模块将输入的参数转化为实际加工转向蜗杆所需要的符合G代码插补指令的NC图形数据 ;三维图形显示模块根据图形数据文件 ,绘制出要加工的转向蜗杆的三维图形 ;三维动态仿真模块进行刀具轨迹的仿真 ;后置处理模块用于NC程序的生成和完成与数控机床之间的通讯。2系统主要功能模块(1)参数设定模块转向蜗杆的加工 ,由于其变螺距、变直径 ,一般图纸会提供传动比和工件旋转角度关系曲线上的几点坐标、蜗杆直径变化尺寸、刀具旋转半径 、蜗杆旋转半径、机床设定、刀具设定等几何参数和工艺参数。参数设定模块提供了比较方便的人机交互方式,用户可根据界面 ,输入对应的数据。系统为每一个参数数据设计了存储单元 ,用规定的格式存入 ,形成了数据文件。(2 )数据运算处理模块由于图形数据文件中的参数数据主要是根据传动比和蜗杆旋转角度的关系和蜗杆直径变化尺寸确定的 ,数据运算处理模块会根据图形数据文件中传动比和蜗杆旋转角度的关系坐标点的数据 ,得到对应的刀具旋转角度与蜗杆旋转角度的关系坐标点数据 ,并根据这些数据利用三次样条函数拟合 ,得到刀具旋转角度与蜗杆旋转角度的关系曲线。同时 ,利用蜗杆直径变化尺寸 ,拟合得到直径变化曲线。再根据加工精度 ,设定加工步长 ,离散以上两曲线数据点 ,得到最终的符合G代码指令的NC图形数据。(3)三维图形显示模块经过数据运算处理模块后得到NC图形数据 ,三维图形显示模块会利用这些数据 ,自动生成刀具与工件的相对运动轨迹 ,进而得到描述转向蜗杆几何形状的几何参数 ,再利用OpenGL实现高品质、交互式的三维转向蜗杆图形显示。如图3所示。其中 ,转向蜗杆螺旋面的最终显示是用每三个点就组成的一个三角形面片 ,分别求出每个面片的法向量 ,这个法向量决定该面片接受光的强度。最后调用OpenGL函数逐一将这些面片绘出 ,由这些面片逼近出转向蜗杆螺旋面 ,得到转向蜗杆的三维图形。(4)三维动态仿真模块该模块的工作原理是 :当执行该模块时 ,首先对编辑控件内的数控源代码逐行扫描。如果有分号或回车符 ,认为该行结束 ,并计算行数 ;如果没有行结束符 ,则提示用户修正。逐行扫描以后 ,对每行进行单词分解 ,查找出预先设定的参数数值。识别出功能代码后 ,转到相应的程序 ,进行编号识别 ,例如识别出是G代码后 ,要判断随后的数字 ,并将这些数字存储到程序中设定的参数中。模块接着根据读到的数字 ,执行各功能代码 ,转移到具体指令执行程序 ,如画圆和直线等。比如G0 0X10 0Y10 0 ,仿真时则把刀具快速移动到坐标是X10 0Y10 0的点。该模块最终根据读到的数字 ,模拟加工显示刀具实时的轨迹。(5 )后置处理模块系统采用的后置处理方法是一种较普遍的专用化形式 ,根据不同的数控系统的编码写出风格给出了具体的数控代码接口程序。即由NC图形数据得到在线加工转向蜗杆的数控加工程序 ,并通过该模块的通讯接口子模块 ,完成将NC代码发送到数控铣床。3应用举例图 4为我国从捷克进口的太脱拉 815重型载重汽车上的关键零件T815转向蜗杆的零件图 ;图 5为传动比的曲线图 ;图 6为变直径的曲线图。由图 4可知 :T815是左旋螺杆 ,由左端止点到右端止点 ,刀具运动轨迹是一段圆心角为 80°,半径R为12 7mm的圆弧。由图 5可知 :从左端止点到右端止点传动比是变化的 ,先由小到大 ,再由大到小 ,平均传动比 :2 0 4 0 / 80 =2 5 5 ;另一方面 ,欲加工出左旋的蜗杆 ,刀具走完这段圆弧的同时 ,工件应旋转 2 0 4 0° ,要实现这些动作 ,至少要三轴三联动控制而且必须要有一个数控的回转轴。由图 6可知 :从左端止点到右端止点螺杆的直径是变化的 ,两端的直径小 ,到杆的中间 ,直径由小到大逐渐均匀地变化 ,变化最多的直径量为 0 9mm左右。当用本系统加工该转向蜗杆时 ,根据对以上图形的分析 ,提取出了加工T815转向蜗杆所需要的几何参数 ,利用该系统的在线编程特点 ,采用人机对话模式输入这些几何参数和设定实际加工的工艺参数 ,系统自动地绘制出了该转向蜗杆的三维图形 ,并顺利地完成了刀具轨迹仿真 ,得到数控加工程序代码。最后 ,将得到的数控加工代码通过该系统的后置处理模块输送到了我校的MCV - 12 5 0加工中心中进行实际加工 ,得到了完全合格的产品。4结语利用VC和OpenGL开发的基于Windows的转向蜗杆数控在线自动编程及三维仿真系统 ,是针对转向蜗杆这一类零件的专用系统。它采用面向对象程序设计方法 ,使所开发的程序具有封装、继承、多态等优点 ,减少了程序的数据污染 ,增加了程序的易开发性、可读性和可维护性 ,大大提高了系统的编程效率。本系统界面友好 ,操作易学 ,通过与MCV - 12 5 0加工中心结合使用效果良好。同时通过该加工中心试用表明 :该系统可以生成较为正确、实用的数控加工代码 ,数控代码仿真能动态、直观地显示出刀具切削运动轨迹 ,并且及时、准确地发现错误代码 ,实现了非实际切削加工中的数控程序验正。转向蜗杆数控自动编程及三维仿真系统的研究@唐刚$南昌大学机械电子学院!江西南昌330029
@罗良玲$南昌大学机械电子学院!江西南昌330029转向蜗杆;;自动编程;;OpenGL;;三维仿真采用Windows作为开发平台,选择VC + +、OpenGL作为开发工具开发了转向蜗杆在线自动编程及三维仿真系统。该系统具有转向蜗杆 图形显示、三维模拟加工和自动生成数控代码等功能,在实际生产实践中使用效果良好。1郑小光,梁锡昌等.圆柱凸轮数控自动编程系统.机械电子,1998(1)
2罗良玲.转向蜗杆的等间距法编程.南昌大学学报(工科版),1997(3)？槭渌偷搅宋倚５腗CV - 12 5 0加工中心中进行实际加工 ,得到了完全合格的产品。4结语利用VC和OpenGL开发的基于Windows的转向蜗杆数控在线自动编程及三维仿真系统 ,是针对转向蜗杆这一类零件的专用系统。它采用面向对象程序设计方法 ,使所开发的程序具有封装、继承、多态等优点 ,减少了程序的数据污染 ,增加了程序的易开发性、可读性和可维护性 ,大大提高了系统的编程效率。本系统界面友好 ,操作易学 ,通过与MCV - 12 5 0加工中心结合使用效果良好。同时通过该加工中心试用表明 :该系统可以生成较为正确、实用的数控加工代码 ,数控代码仿真能动态、直观地显示出刀具切削运动轨迹 ,并且及时、准确地发现错误代码 ,实现了非实际切削加工中的数控程序验正。转向蜗杆数控自动编程及三维仿真系统的研究@唐刚$南昌大学机械电子学院!江西南昌330029
@罗良玲$南昌大学机械电子学院!江西南昌330029转向蜗杆;;自动编程;;OpenGL;;三维仿真采用Windows作为开发平台,选择VC + +、OpenGL作为开发工具开发了转向蜗杆在线自动编程及三维仿真系统。该系统具有转向蜗杆 图形显示、三维模拟加工和自动生成数控代码等功能,在实际生产实践中使用效果良好。1郑小光,梁锡昌等.圆柱凸轮数控自动编程系统.机械电子,1998(1)
2罗良玲.转向蜗杆的等间距法编程.南昌大学学报(工科版),1997(3)
More reviews about the 转向蜗杆数控自动编程及三维仿真系统的研究