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1、銑削加工表面幾何特征的仿真研究水口鄭勐，口董永亨1．西安理工大學(xué)工程訓(xùn)練中心西安7100482．西安理工大學(xué)高等技術(shù)學(xué)院西安710082摘要：基于坐標(biāo)矩陣的齊次變換和矢量運(yùn)算法則。建立了銑削加工過程中刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡方程，并在工件離散、刀具離散和加工過程離散的基礎(chǔ)上．設(shè)計(jì)了銑削表面形貌仿真算法．并基于MATLAB的GUI功能開發(fā)了銑削加工表面形貌仿真系統(tǒng)。驗(yàn)證結(jié)果表明，仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致性程度高。可應(yīng)用于實(shí)際銑削加工表面幾何形貌的預(yù)測和分析之中。關(guān)鍵詞：銑削加工表面幾何形貌齊次變換離散模型仿真系統(tǒng)MATLAB中圖分類號：TH161文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章
2、編號：1000—4998f2014)08—0057—04Abstract：Toolpathequationduringthemillingprocessisestablishedbasedontheprinciplesofhomogeneoustransformationandvectoroperationofthecoordinatematrix．Simulationalgorithmformillingsurfacetopographyisdesignedonthebasisofdiscreteworkpiece，discretetoolandd
3、iscreteworkprocessandasimulationsystemformillingsurfacetopographyisdevelopedbyapp~ingGUIfunctionsinMATLAB．Verificationresultsindicatethatthesimulationresultsandtheexperimentalresultsarebasicallyidentical，theycanbeappliedtopracticalmillingprocesstopredictandanalyzethegeometrical
4、topographyofthemilledsurfaces．KeyWords：MillingProcessSurfaceTopographyHomogeneousTransformationDiscreteModelSimulationSystemMATLAB機(jī)械零件的加工質(zhì)量包括兩個(gè)方面：加工精度和的坐標(biāo)軸D與機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)軸線一致，并隨機(jī)床表面質(zhì)量。作為零件表面質(zhì)量的一個(gè)重要因素，即表面主軸一起相對于工件運(yùn)動(dòng)．稱為主軸隨動(dòng)坐標(biāo)系．簡稱粗糙度不但對機(jī)械系統(tǒng)的摩擦磨損、接觸剛度、疲勞強(qiáng){A}；坐標(biāo)系D。l，坐標(biāo)系固定在刀具上，其坐標(biāo)度、配合性質(zhì)和傳動(dòng)
5、精度等機(jī)械性能影響很大．而且直軸0與刀具中心軸線一致并繞機(jī)床主軸0以∞接影響機(jī)器的使用性能及壽命c(diǎn)。眾所周知，被加工表的角速度旋轉(zhuǎn)，稱為刀具局部坐標(biāo)系，簡稱{C}；坐標(biāo)面幾何形貌最能直接反映表面粗糙度_6J．如果能夠開系D廣XYigi的坐標(biāo)軸D與刀具局部坐標(biāo)系{C}的坐發(fā)出表面形貌仿真系統(tǒng)．將對預(yù)測被加工表面粗糙度標(biāo)軸0一致，均與刀具中心軸線重合，稱為刀齒局和提高零件的加工質(zhì)量具有重要指導(dǎo)意義部坐標(biāo)系，簡稱{}。假設(shè)坐標(biāo)系{}相對于坐標(biāo)系{C}銑削加工作為零件表面獲得的主要方法之一．近的變換矩陣為Ma。坐標(biāo)系{C}相對于坐標(biāo)系{A}的變年來針對銑削表
6、面幾何形貌仿真的研究比較多]．換矩陣為MA，坐標(biāo)系{A}相對于坐標(biāo)系{Wl的變換矩然而．這些研究大多是針對某一種銑削方法獲得表面幾何形貌的研究筆者從開發(fā)通用的銑削加工表面形貌仿真系統(tǒng)出發(fā)．研究不同銑削方法下通用的表面形貌仿真建模方法．開發(fā)出相應(yīng)的仿真系統(tǒng)．并通過仿真和實(shí)驗(yàn)對比．驗(yàn)證了所建立的仿真模型和系統(tǒng)的可靠性和有效性1銑削過程中刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡方程為了推導(dǎo)出銑削過程中刀具切削刃上任意切削點(diǎn)相對于工件的運(yùn)動(dòng)軌跡方程建立如圖1所示的直角坐標(biāo)系，其中D】，是固定在工件上的參考坐標(biāo)系，稱為工作空間整體坐標(biāo)系，簡稱{}；y國家973高技術(shù)研究計(jì)劃項(xiàng)目(編號：
7、2009CB724406)陜西省教育廳科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目(編號：2010JK707)收稿日期：2014年3月機(jī)械制造52卷第600期2014／8回陣為肘。垂直方向上的間距根據(jù)坐標(biāo)矩陣變換原理和矢量運(yùn)算法則．刀具的按照弧長計(jì)算公式．可得刀齒外緣的離散點(diǎn)在單第齒局部坐標(biāo)系I，}到工作空間整體坐標(biāo)系{W}的總位采樣時(shí)間間隔的掃掠弧長：變換矩陣為：As=N／x~2(t)+‰()△￡(5)M(t)=MwAMAcAIq(1)式中：(t)和(t)分別為刀齒離散點(diǎn)在工件坐標(biāo)系假設(shè)銑刀第齒上任意點(diǎn)P在刀齒局部坐標(biāo)系{W}中運(yùn)動(dòng)軌跡表達(dá)式；At為單位采樣時(shí)間間隔。中的齊次
8、坐標(biāo)為(，YpJ，zpj，1)，則點(diǎn)P在工作空間由式(4)、(5)可得為：整體坐標(biāo)系{}中的齊次坐標(biāo)為：△￡
