黃　金

摘要：碰撞和干涉檢查是加工過程彷真的主要內容，采用區(qū)域干涉檢查法，將車削仿真過程中三堆實體間的碰撞檢查簡化為二堆多邊形之間的碰撞檢查，并以UG為平臺對仿真過程中可能發(fā)生的碰撞干涉進行了實例分析，驗證了算法的正確性和有效性。

關鍵詞：車削加工，仿真，碰撞檢查

中圖分類號：TQ056.8文獻標識碼：A文章編號：1672-3198(2009)07-0288-01

數(shù)控車削過程仿真可以較真實地反映出實際的切削加工過程，檢查數(shù)控代碼的正確性，還可以檢查加工過程中刀具與工件、機床及夾具之間是否有干涉現(xiàn)象。具有提高生產(chǎn)效率。保證加工質量，適應現(xiàn)代市場對產(chǎn)品開發(fā)制造的要求而被廣泛的應用。碰撞和干涉檢查是加工過程仿真的主要內容，對避免在真實加工中發(fā)生碰撞，造成工件報廢和設備損壞，甚至威脅到操作者的人身安全具有重要意義。

本文以UG為平臺對車削加工中的碰撞和干涉檢查的算法進行了分析和研究，把三維實體間的碰撞檢查簡化為二維多邊形之間的碰撞檢查，即在車削仿真過程中將兩物體間的檢查變成平面內多邊形間的重疊性檢查，只要生成部件實體模型的多邊形之間沒有重疊現(xiàn)象，則兩個實體之間就不會存在碰撞干涉，反之則一定存在碰撞干涉，最后，通過仿真實例說明所提方法的合理性與有效性。

1碰撞干涉的定義

R·K·Culley從時空的角度給出了發(fā)生碰撞干涉的定義，即在某一個時刻t，如果空間中位于L₁，L₂，L₃，…，L_n的n個物體S₁，S₂，S₃…，S_n中，存在一對或多對物體同時占據(jù)某塊空間，那么就認為發(fā)生了碰撞干涉，在加工過程仿真中干涉檢查具體為檢查加工過程中的刀具、工件、夾具、機床元件以及環(huán)境物體之間的碰撞。由于干涉檢查往往都有實時性的要求，而且也是干涉回避及其它空間規(guī)劃問題的基礎，因此，算法的效率及可靠性(無漏判或誤判)是干涉檢查算法研究的核心。

2碰撞干涉檢查的算法

零件加工過程包括加工過程的碰撞監(jiān)測和加工過程干涉碰撞檢查，加工過程的碰撞監(jiān)測是考慮具體的加工環(huán)境因素的影響，包括機床工作加工空間、所用夾具和加工刀具等因素，加工過程的碰撞監(jiān)測可以采用區(qū)域干涉檢驗的方法，即在任意時刻，將切削刀具包圍輪廓和靜止件(機床和夾具等)包圍輪廓作二維布爾運算，如有相交情況，則說明該加工位置有碰撞情況發(fā)生，對應的加工指令需要修改。進行干涉檢查時需要在插值點將加工刀具主偏角和副偏角的直線傾斜角進行比較，對于圓弧段輪廓，則與該插值點在圓弧輪廓的切線的傾斜角進行比較。

對于圓弧段輪廓有順時針圓和逆時針圓兩種情況。干涉檢查時根據(jù)加工零件輪廓的內外表面和刀具切削加工方向(從左向右切削和從右向左切削)，對刀具角度和加工軌跡傾斜角度的比較要進行調整，以右手刀外輪廓加工為例，對于直線和圓弧的干涉檢查如圖1所示。圖中a，b，c分別是被加工表面為直線、外凸弧線和內凹弧線的情況，Kr為主偏角，kr^t為副偏角，E為刀尖角，A為與切削加工方向相反的傾斜角，月為與切削加工方向相同的傾斜角，當A＞kr^t時。刀具的副切削刃和零件表面就發(fā)生干涉，當180°+B＜180°－Kr時，刀具的主切削刃和零件表面干涉，這時車削就會發(fā)生過切。對于加工方向和加工輪廓的不同，以上判別式要進行調整，零件加工過程干涉碰撞檢查是刀具在切削加工過程中，刀具與已加工過的表面或待加工的表面間的干涉與碰撞檢查，其具體檢查算法流程如圖2所示。

3碰撞檢查的實例

本文以UG為平臺對數(shù)控車削仿真過程中的干涉檢查進行了理論分析和實例驗證，為了進行車削仿真過程中的干涉檢查，作者建立了車床，刀具，工件和夾緊裝置的三維模型，仿真過程中碰撞檢查的部件模型如圖3所示，分別為仿真系統(tǒng)中參與碰撞干涉檢查的各個部件的實體模型。端而發(fā)生的碰撞，此時，系統(tǒng)會彈出碰撞警告消息，并且在代碼顯示區(qū)域顯示錯誤的代碼行，在進行外表面車削時刀具與卡盤發(fā)生碰撞的檢查結果，系統(tǒng)同樣會彈出警告消息，并且在代碼顯示區(qū)域顯示錯誤的代碼行。

4結語

本文對車削加工仿真中碰撞干涉檢查的算法進行了深入的研究，并以UG為平臺，通過實例對車削加工仿真過程中可能發(fā)生的碰撞干涉進行了實例分析，進一步驗證了仿真算法的正確和有效性，這一算法的實際應用能減少加工中刀具和原材料的浪費，提高生產(chǎn)效率，對虛擬加工和制造也具有很重要的意義。