數(shù)控凸輪軸加工過程不需進(jìn)行數(shù)控編程,由計(jì)算機(jī)直接控制,其仿真的關(guān)鍵技術(shù)就是用圖形動態(tài)直觀地顯示凸輪輪廓的形成過程和機(jī)床的加工效率。為了實(shí)現(xiàn)數(shù)控凸輪軸加工過程的仿真,系統(tǒng)采用了二維圖形技術(shù)。在功能上主要包括凸輪升程曲線的顯示、加工過程中運(yùn)動曲線的仿真葛窜、凸輪軸加工過程仿真、加工精度仿真虹悄、砂輪修整仿真和生產(chǎn)效率仿真等部分珊侍。系統(tǒng)的框圖如圖1。

該軟件采用TurboC2.0編寫,可在DOS5.0以上的486微機(jī)上運(yùn)行场魏。

在凸輪軸加工仿真窗口中,把整個顯示屏幕分為3個窗口,主窗口占屏幕左半部,用于顯示加工過程,屏幕右側(cè)被分為上下兩個窗口,分別顯示凸輪加工過程中的動態(tài)信息,以幫助操作者了解數(shù)控加工所處的狀態(tài)豹谎。如:凸輪軸的轉(zhuǎn)角、砂輪架與凸輪中心的距離姓迅、凸輪軸的轉(zhuǎn)速敲霍、砂輪架的移動速度俊马、砂輪轉(zhuǎn)速丁存、砂輪直徑、磨削余量、當(dāng)前加工時間解寝、凸輪的極徑誤差等扩然。

系統(tǒng)的菜單結(jié)構(gòu)

數(shù)控凸輪軸磨床的仿真系統(tǒng)采用菜單式驅(qū)動。主菜單提供了7個選項(xiàng):凸輪升程曲線顯示聋伦、運(yùn)動曲線仿真顯示夫偶、凸輪軸加工過程仿真、反轉(zhuǎn)法生成凸輪觉增、加工精度仿真兵拢、砂輪修整仿真和返回數(shù)控系統(tǒng)。

凸輪升程曲線顯示及加工運(yùn)動曲線的仿真

對于數(shù)控凸輪軸磨床而言,凸輪的升程表是由用戶輸入的或保存在系統(tǒng)的數(shù)據(jù)文件庫內(nèi),通過調(diào)用該模塊,系統(tǒng)打開文件庫用圖形方式顯示出凸輪的升程曲線,供用戶和操作者觀察,以驗(yàn)證升程表的正確與否逾礁。

按照凸輪升程表數(shù)據(jù)文件及其從動件類型,考慮加工過程中的加工余量说铃、修整后砂輪半徑的變化、加工時恒線速控制等因素,利用X-C聯(lián)動坐標(biāo)的數(shù)學(xué)模型計(jì)算出各種型值點(diǎn)的C軸轉(zhuǎn)動角速度及角加速度栗柴、X軸移動的移動速度和移動加速度,采取逐點(diǎn)讀取數(shù)值逐點(diǎn)繪圖的方式顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上,并存儲在相應(yīng)的文件內(nèi)碟荐。這樣通過觀察曲線的平滑性及連續(xù)性,對加工過程中可能出現(xiàn)的振動、沖擊及出現(xiàn)的時間與部位進(jìn)行預(yù)測,評估機(jī)床的動力學(xué)特性及沖擊的大小,便于設(shè)計(jì)機(jī)床的運(yùn)動部件憎材。

凸輪加工過程仿真

凸輪加工過程仿真是仿真的重要內(nèi)容未蚕。用戶通過該窗口觀察凸輪加工的全過程。工作過程如下:前后頂尖將凸輪夾緊,工作臺沿Z軸移動對刀,凸輪軸旋轉(zhuǎn)對刀,砂輪快進(jìn),凸輪輪廓加工開始投墩。當(dāng)一個凸輪加工完后,砂輪快退,工作臺沿Z軸移動,開始下一個加工循環(huán)辛啰。在仿真加工過程中,為了便于觀察加工時的各個部位,系統(tǒng)可以在凸輪加工時在機(jī)床上的軸向位置仿真窗口、生產(chǎn)效率仿真窗口和凸輪輪廓仿真加工窗口三個窗口間進(jìn)行切換彰畅。在圖形顯示的同動態(tài)地顯示加工時的各個參數(shù)赂燎、加工所需的時間,以驗(yàn)證加工時的生產(chǎn)效率是否達(dá)到要求。如圖2為加工汽車凸輪軸時的凸輪輪廓加工仿真結(jié)果潜路。

在圖形繪制過程中采用了畫—擦的計(jì)算機(jī)動畫技術(shù)向膏。凸輪軸、砂輪罚午、頂尖等分別用不同的顏色繪制,使圖形清晰逞迟、美觀。

加工精度仿真

加工精度是數(shù)控凸輪軸磨床的核心指標(biāo)恕沫。在仿真軟件系統(tǒng)中設(shè)有專門模塊進(jìn)行精度分析监憎。在數(shù)控加工過程中,影響凸輪輪廓精度的誤差有很多因素,其中主要有數(shù)學(xué)模型誤差和插值誤差。為了分析加工后凸輪的輪廓精度,把凸輪的理論輪廓與疊加了計(jì)算誤差和插值誤差的磨削加工后的凸輪輪廓進(jìn)行比較,并給出一個分析報(bào)告婶溯。如圖3為加工一個汽車用凸輪軸的加工精度仿真鲸阔。

砂輪修整仿真

數(shù)控凸輪軸的砂輪修整包括五個過程:1)砂輪后退;2)工作臺沿Z軸移動;3)對刀、砂輪快進(jìn)迄委、工進(jìn)褐筛、按修整量修整;4)修整時沿Z軸的往復(fù)移動;5)修整完畢,恢復(fù)原位。通過砂輪修整仿真,可以直觀地看到砂輪修整時是否干涉、碰撞,以及修整時所需的時間,為選擇砂輪的尺寸渔扎、砂輪的修整量提供依據(jù)硫狞。

為了滿足用戶的需要,系統(tǒng)設(shè)有熱鍵可以進(jìn)行窗口的快速切換。在仿真加工窗口,用戶通過菜單及功能鍵F1可以在輪廓仿真晃痴、生產(chǎn)效率仿真等窗口間進(jìn)行切換残吩。同時運(yùn)用畫—擦動畫技術(shù),以不同的顏色定義砂輪軸、砂輪倘核、砂輪修整器及機(jī)床頂尖,使仿真結(jié)果直觀清晰泣侮。

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