2. 4車銑加工中心仿真結果與分析 基于虛擬樣機的車銑加工中心仿真主要包括運動學仿真,、動力學 仿真。運動學仿真可以檢驗所建的虛擬樣機模型是否正確,，是否發(fā)生 干涉,，同時可以對機床在運動中位移、速度,、加速度進行評估,。動力學 仿真可以預測在加工過程中電機的驅動力大小，同時可以通過多剛體 和多柔體系統(tǒng)在運動過程中對驅動力誤差分析,。因此對車銑加工中心 運動學和動力學進行仿真是非常有必要的,。 2.4.1車銑加工中心的運動學仿真分析 通過運動學仿真可以觀察機床在運動過程中干涉現(xiàn)象的發(fā)生，以 檢驗機構設計是否合理,，從而可以修改和完善機床的設汁,。其中運動 學仿真是使機床的虛擬樣機模型按照要求作機械運動，從而檢驗機床 的各運動部件的運動軌跡是否滿足設計要求,。運動學分析是在不考慮 力的作用情況下研究機械系統(tǒng)的各部件的位置,、速度。車銑加工中心 在空間上進行螺旋線軌跡的正逆運動仿真研究,。將上述運動規(guī)律按驅動方式加載到刀頭點,，進行逆動力學的仿真。 滑板,、橫滑板、動力刀架沿著X,、Y,、Z合成方向的位移曲線和速度曲 線，如圖2. 9和圖2. 10所示,。 按照刀頭點的運動規(guī)律可以在虛擬樣機的后處理模塊中求得滑 板,、橫滑板,、動力刀架的運動曲線，并通過后處理的函數(shù)功能,，利用函數(shù) 將三個部件運動曲線表示出來,，然后將所得運動曲線函數(shù)再加載到三 個部件的電機上，關閉刀頭點的驅動改為電機的驅動,，進行正運動學仿 真,，所得刀頭點的位移、速度和加速度曲線如圖2. 11所示,。 仿真結果分析:①由逆運動學可以看出,，對于刀具末端按所給的螺 旋線運動時，可以看出其曲線的形成是由滑板,、橫滑板,、動力刀架共同 完成的，存在相同的周期性,，仿真結果符合加工軌跡要求;②從正運動 學的仿真結果圖中可以看出,，運動平穩(wěn)。ADAMS對機構進行運動學仿 真,，符合正逆運動學的運動關系,，同時也驗證了虛擬樣機模型的運動部 件之間符合我們設計的機構運動關系，這為后續(xù)的車銑加工中心的動 態(tài)特性提供了基礎條件,。2.4.2基于多柔體的動力學仿真分析 通過動力學仿真可以獲得車銑加工中心電機驅動力,，為電機的參 數(shù)選擇提供了參考依據(jù)，通過多柔體和多剛體仿真可以獲得兩種情況 下的驅動力和刀尖位移軌跡,，因此進行動力學仿真分析是非常有意義 的,。在對剛體進行仿真分析時，其銑削加工可分為兩種情況:第一種是 空載,，機床在進給時的******速度和加速度達到該機床設計極限,，即****** 速度為〇. 5m/s,******加速度為1^，測得電機所需的******驅動力,；第二種 是刀具勻速進給i,，=〇.4m/s，同時受到銑削力的作用,。對于不同材質 的銑刀加工不同材質的工件,，當加工參數(shù)確定后，可利用相應的公 式1183來計算切削力,。下面以高速工具鋼（W18Ci4V)材質的立銑刀端 面銑削45#鋼工件為例進行切削力分析,。 經過汁算和仿真可知第一種的驅動力大于第二種驅動力，所以研 究第一種情況有重要參考價值的?，F(xiàn)在以第一種情況進行仿真,，圖2.12是刀具的******速度（0.5m/s)和加速度（lg)是以正弦和余弦曲線進給,。在ADAMS中給定位移運動方程以刀具沿X方向運動為例，具體設置如下:車銑加工中心在運動過程中,，以工作空間搜索的方法,，獲得滑板、 橫滑板,、動力刀架上的電機******驅動力,，具體仿真結果如圖2. 13所示， 該結果可以為電機參數(shù)的選擇提供參考依據(jù),。 在獲得驅動力基礎上,，按照上面方法分別進行多剛體和多柔體仿 真分析，具體結果如圖2. 14所示,，其中圖2. 14(a)為在Z方向上的多 剛體和多柔體的驅動力對比曲線圖,，為了對比清楚可以對兩條曲線做 差運算，從而獲得圖2. 14(h);圖2. 14(c)為F方向的驅動力對比曲線 圖,；圖2. 14( d)為Z方向的驅動力對比曲線圖,。 圖2. 15所示為在多剛體和多柔體模型中銑刀位移軌跡曲線圖，其中圖2. 15(a)為在Z方向的多剛體和多柔體的位移曲線對比圖,，為了 對比清楚可以對兩條曲線做差運算,，從而獲得圖2. 15(b);圖2. 15(c) 為義方向的差運算后的銑刀位移曲線圖；圖2. 15(d)為F方向差運算 后的銑刀位移曲線圖,。 從圖2. 14和圖2. 15仿真結果可以看出：①多柔性體受力明顯比 多剛件的大些,，獲得的仿真結果與實際更接近，因此對驅動電機參數(shù)的 選擇以多柔體仿真結果更準確,；②虛擬樣機在運動過程中開始的時候 受到的驅動力有突變現(xiàn)象的發(fā)生,，尤其在拐點處，可能是加速造成的; ③從切削原理角度講,，由于機床剛度是恒定的,，切削力越大，則產生的 柔性體差值也就越大;④根據(jù)在移動過程中刀具位移軌跡誤差添加到 精工系統(tǒng)中,，有利于補償車銑加工中心的形位誤差,，提高了機床加工 精度。 2. 5本章小結 (1)采用虛擬樣機技術和有限元方法相結合建立多柔體的仿真系 統(tǒng),。具體通過ADAMS和ANSYS軟件協(xié)同建模,，將車銑加工中心關鍵 部件轉化成柔性體，與其他部件形成剛柔耦合系統(tǒng),。 (2)基于多柔體系統(tǒng)的車銑加工中心運動學仿真分析和動力學仿 真分析,。不僅可以觀察機床在運動過程中是否干涉現(xiàn)象的發(fā)生，而且 為加工中心的電機參數(shù)的選擇提供了參考依據(jù)。通過多柔體與多剛休 虛擬樣機動力學仿真對比分析,，柔性體驅動力比剛性體驅動力大很多， 采用多柔休系統(tǒng)仿真更能反映實際情況,。本文由海天精工整理發(fā)表文章均來自網絡僅供學習參考,，轉載請注明！