基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)控加工表面質(zhì)量預(yù)測(cè)系統(tǒng)的研究

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1、76基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)控加工表面質(zhì)量預(yù)測(cè)系統(tǒng)的研究工具技術(shù)趙寧廉哲滿延邊大學(xué)摘要：提出了一種基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)控加工表面質(zhì)量預(yù)測(cè)系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)架，該系統(tǒng)具有響應(yīng)速度快、成本低、安全性好等特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)，數(shù)控，表面質(zhì)量StudyonNCMachiningSurfaceQualityPredictionSystemBasedon、ⅣebZhaoNingLianZhemanAbstract：Akindofsurfacequarrypredictionsystem曲w刪腳inNC111∞llillil【lgbaseonwebisproposed．Thesys

2、temhasmanycharacteristics。suchasfastresponse，lowcostandhighsafety．Keywords：Web，numericalcontrol，吼Ⅱ白cequ日lity1引言數(shù)控加工技術(shù)[I]具有自動(dòng)化程度高、加工精度高、柔性大等特點(diǎn)，而驅(qū)動(dòng)數(shù)控機(jī)床加工的數(shù)控代碼是否正確直接關(guān)系到加工工件質(zhì)量的優(yōu)劣以及機(jī)床和加工者的安全。因此，對(duì)數(shù)控代碼程序進(jìn)行加工前的錯(cuò)誤檢驗(yàn)顯得十分必要。傳統(tǒng)的代碼檢驗(yàn)方法是試切法，即在對(duì)代碼進(jìn)行基本語法檢測(cè)后，在機(jī)床上進(jìn)行試切加工，加工完后對(duì)工件進(jìn)行檢測(cè)，并根據(jù)結(jié)果修改數(shù)

3、控程序，再試切、再修改，直到數(shù)控程序達(dá)到要求為止。這使得產(chǎn)品的生產(chǎn)周期較長(zhǎng)，并且試切加工會(huì)提高生產(chǎn)成本。本系統(tǒng)通過計(jì)算機(jī)虛擬加工過程及輸出的工件形狀來判斷數(shù)控程序的正確性，簡(jiǎn)單易行，檢驗(yàn)周期短，效果好，能有效地控制生產(chǎn)成本和開發(fā)周期。2數(shù)控加工計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)研究現(xiàn)狀數(shù)控加工的計(jì)算機(jī)仿真主要有兩部分：一是幾何仿真，對(duì)加工零件表面形貌進(jìn)行仿真；--是物理仿真，仿真加工過程的物理數(shù)據(jù)，比如切削功率、切削熱、表面質(zhì)量等。后者具有仿真的真正意義，但幾何仿真是物理仿真的基礎(chǔ)。目前國內(nèi)外研究主要集中在基于本地服務(wù)和基于網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，互有優(yōu)劣，但后

4、者從成本、安全性、資源共享性等考慮均優(yōu)于前者。國外已研制出幾種仿真軟件或模塊，如CG—h公司的Vericut和法國Deimia公司的vNC。國內(nèi)有一定差距，也取得了一定研究成果，如南京航空航天收稿日期：2008年4月大學(xué)研究開發(fā)的Supennan2000CAD／CAM的仿真模塊、上海宇龍數(shù)控仿真系統(tǒng)。該類模塊已能實(shí)現(xiàn)代碼的檢驗(yàn)、視圖的移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、放大、縮小、視覺感受較好，但在物理仿真方面較為薄弱。國內(nèi)仿真發(fā)展走與國外相同的路子，如代碼的驗(yàn)證、幾何數(shù)控加工的模擬、尋求算法、編制程序來優(yōu)化幾何數(shù)控仿真【2I。劉曉輝等【3]采用Vc++與Open

5、GL結(jié)合的開發(fā)方式來完成數(shù)控仿真系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了基于本地服務(wù)的數(shù)控幾何仿真系統(tǒng)；陳秀生等HJ建立了基于表面粗糙度預(yù)測(cè)的數(shù)控車削加工物理仿真模型，實(shí)現(xiàn)了基于本地服務(wù)的數(shù)控物理仿真系統(tǒng)；霍志璞等【5J采用基于網(wǎng)絡(luò)的Java結(jié)合VRML方式實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化的遠(yuǎn)程仿真系統(tǒng)平臺(tái)，但僅停留在幾何仿真方面；陳冰等[6]開發(fā)了一種e．Service驅(qū)動(dòng)下的數(shù)控加工過程仿真系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了基于網(wǎng)絡(luò)的物理仿真，但物理仿真的條件有限。3系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境本系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下運(yùn)行，可對(duì)數(shù)控加工程序進(jìn)行檢驗(yàn)，并能對(duì)在該數(shù)控程序驅(qū)動(dòng)下加工的工件表面質(zhì)量進(jìn)行預(yù)測(cè)。所研究的表面質(zhì)量主要是工件的

6、表面粗糙度，因?yàn)楸砻尜|(zhì)量大大影響著相互接觸零件的機(jī)械和物理性能，如磨損、摩擦、潤(rùn)滑、連接件之間的密封性、接觸剛度、接觸應(yīng)力、承載能力和熱傳導(dǎo)性等。本系統(tǒng)還可實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控車削代碼的檢驗(yàn)，并能對(duì)加工出的工件表面質(zhì)量進(jìn)行預(yù)測(cè)，從而指導(dǎo)數(shù)控代碼編譯人員。系統(tǒng)開發(fā)版本有單機(jī)版和網(wǎng)絡(luò)版。單機(jī)版的知識(shí)產(chǎn)權(quán)難以保證，易遭到破解和篡改，移植能力差。網(wǎng)絡(luò)版分為c／S和B／S兩種模式。C／S(Client／Serv．2008年第42卷N08er，客戶端／服務(wù)器)模式的主體軟件資源仍在客戶機(jī)中，不能保證安全性。B／S(Browser／Server，瀏覽器／服務(wù)器)模

7、式以Web瀏覽器作為客戶端，操作界面友好，邏輯層向服務(wù)器端轉(zhuǎn)移，節(jié)省了開發(fā)時(shí)間，其最大優(yōu)勢(shì)在于強(qiáng)大的跨平臺(tái)移植能力一J。本系統(tǒng)采用B／S模式，選擇Java和VRML聯(lián)合開發(fā)。Java語言簡(jiǎn)單易用，跨平臺(tái)應(yīng)用性良好。三維場(chǎng)景顯示方面，VRML應(yīng)用簡(jiǎn)單，效果好。4系統(tǒng)開發(fā)模型本研究系統(tǒng)模型如圖1所示。用戶通過客戶端(瀏覽器)向服務(wù)器提交數(shù)控程序代碼，通過服務(wù)器端的轉(zhuǎn)換模塊對(duì)數(shù)控代碼進(jìn)行轉(zhuǎn)換和檢驗(yàn)，并向加工仿真模塊提交仿真主要參數(shù)，如主軸轉(zhuǎn)度、進(jìn)給量等信息，再由加工仿真模塊進(jìn)行數(shù)控加工仿真計(jì)算，將結(jié)果傳回客戶端。客戶端輸出內(nèi)容由幾何仿真結(jié)果和表面

8、質(zhì)量預(yù)測(cè)結(jié)果兩部分組成。最后用戶既可檢驗(yàn)數(shù)控程序的正確性，又可通過表面質(zhì)量的輸出結(jié)果來判定和改進(jìn)數(shù)控程序，優(yōu)化數(shù)控程序。t=t蔓腿世I數(shù)控代碼解l網(wǎng)I析模塊l岫IfInterne