虚拟机床加工系统研究

　　rW=Ai1Ai2…Aij…AinrT (1)

　　式中rW——工件坐标系中工件的位置向量

　　rT——刀具坐标系中刀具的位置向量

　　Aij——工件至刀具的运动链组件标架的齐次坐标变换矩阵

　　在此，可用一定的代码表示多轴机床。如控制工程网版权所有，一台五轴机床可表示为W/baxyz/T(Z)，则成形函数为

　　rW=A(φ)5A(φ)4A(x)1A(y)2A(z)3rT  (2)

　　式中，x、y、z为X、Y、Z轴的移动量，φ、Φ为A、B轴的转动量。

　　这个成形函数便构成了拓扑结构的雏形。后续的一切工作都是以它为基础的。

　　2) 虚拟机床加工系统的初始化

　　虚拟机床加工系统的初始化的主要作用是使虚拟机床加工系统能够更加真实地

　　3) 工件属性模型的研究

　　虚拟机床加工系统的最终目标是要得到对工件属性进行预测的能力。因此工件属性模型的建立对虚拟机床加工系统的成功是非常重要的。这其中所涉及的领域包含工件表面数据的表示方法、刀具的模型化、单点刀具及多点刀具的性能、表面成形的模型化方法等。同时也着重注意机床系统误差的影响。

　　具有真实感的加工表面的数据组织形式以及对如粗糙度这样的误差的直接拾取的计算方法还在进一步进行研究。统一数据的描述格式是必要的。因为它将对虚拟机床加工系统的所有环节产生影响。目前描述工件数据的方法主要有CSG、STEP法等。另外对图形数据的处理过程以及加工表面微观形貌特征的描述也可使用分形方法。总之，将现有方法与各种可能的因素综合考虑，总结出一种适当的方案是目前的主要工作。

　　4) 运动、几何误差模型及动力学问题的考虑

　　对于多轴机床运动学模型的建立，目前大多数采用D—H方法或对D—H方法进行一定的修正。在应用其进行误差分析时CONTROL ENGINEERING China版权所有，又有使用四参数模型和五参数模型的方法。尽管D—H方法可将运动、变换和映射与矩阵运算联系起来，但其对误差标定及速度、力等问题的求解，则不是十分方便。旋量方法能够明显简化计算程序的编制，并可同时对自由矢量和线矢量进行处理。该方法的使用不仅可使此方面的研究难度降低，而且会更加清晰。

　　除此之外，由于机床加工系统是一个非常复杂的加工工艺系统，自从其问世以来对它的研究虽已有相当长的历史，但其中仍有很多疑难问题并没有得到很好的定量解释，起主导作用的仍然是经验和实验数据；同时它的各个组成部分，又具有非常强的联系，各种联系因素错综复杂。这就给虚拟工作带来了相当大的难度。特别是动态误差对加工质量的影响是非常大的。振动和加工温度的变化在一定范围内将对粗糙度起着关键性的作用。采用一种简化的方法，将其分解为各个相对独立的组成部分去研究，已经成为普遍认可的研究策略。

　　4 结束语

　　在国内www.cechina.cn，虚拟制造技术研究开展得比较早，也取得了一定的成绩。但对虚拟机床加工系统的研究尚未见报道。我们在对虚拟机床加工系统的部分关键技术进行深入研究的基础上，完成了一个以车削加工为基础的虚拟机床加工系统的软件系统。该软件系统具有完成NC代码的转换、虚拟加工以及加工质量的监测等功能控制工程网版权所有，具有了一定的实际意义。目前正在进行多轴机床的虚拟机床加工系统的研究。针对多轴机床的特点以及加工工件的特点，我们将工作重点放在工件属性的描述、切削力的建模以及工件加工后的表面轮廓的描述和检测以及Agent技术的研究上。

　　基于Agent的技术的研究CONTROL ENGINEERING China版权所有，对虚拟机床加工系统这样一个软件工具的建立是非常有价值的。实践表明，在虚拟制造及分布网络化制造中，基于Agent的结构将发挥巨大的作用。