3.2數(shù)控加工仿真數(shù)據(jù)流模型
   
    在數(shù)控加工仿真系統(tǒng)中，首先選定加工所用的刀具和刀柄，調(diào)入毛坯，根據(jù)所要加工零件的模型進(jìn)行刀具的軌跡規(guī)劃，生成相應(yīng)的NC代碼;然后經(jīng)并聯(lián)機(jī)床的后置處理器將其轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)桿的桿長值，用驅(qū)動(dòng)桿的桿長值控制機(jī)床虛擬加工，仿真過程中將刀具和毛坯模型進(jìn)行布爾差運(yùn)算，模擬材料的去除過程，同時(shí)記錄加工過程，并進(jìn)行干涉碰撞檢驗(yàn)，主要檢驗(yàn)加工過程中各桿件的桿長極限約束，球鉸和虎克鉸的轉(zhuǎn)角極限約束;最后給出仿真報(bào)告，并生成并聯(lián)機(jī)床加工所用的數(shù)控代碼。仿真系統(tǒng)數(shù)據(jù)流如圖3所示，其中翻譯模塊設(shè)計(jì)了一個(gè)通用繪圖函數(shù)包，此函數(shù)包是仿真系統(tǒng)與三維CAD軟件SolidWork，的直接通訊接口，將SolidWorks的底層圖形函數(shù)封裝為翻譯模塊可以直接調(diào)用的高級(jí)繪圖指令。
   
    3.3運(yùn)動(dòng)仿真的實(shí)現(xiàn)
   
    按照機(jī)床的實(shí)際尺寸在三維CAD軟件SolidWorks平臺(tái)下建立并聯(lián)機(jī)床樣機(jī)實(shí)體模型;然后，讀取仿真NC程序，提取其中的刀位數(shù)據(jù)，并對(duì)刀位數(shù)據(jù)進(jìn)行粗插補(bǔ)后得到細(xì)化的刀位數(shù)據(jù)，應(yīng)用反解數(shù)學(xué)模型得到對(duì)應(yīng)刀具位姿時(shí)各個(gè)驅(qū)動(dòng)桿的桿長值;最后調(diào)用三維CAD軟件SolidWorks的API函數(shù)把各個(gè)驅(qū)動(dòng)桿伸長到規(guī)定的值。由于裝配約束的作用，刀具在5個(gè)驅(qū)動(dòng)桿的驅(qū)動(dòng)下將得到正確的位姿。
   
    3.4刀具軌跡顯示的實(shí)現(xiàn)方法
   
    零件的數(shù)控加工程序經(jīng)過粗插補(bǔ)得到細(xì)化的刀位數(shù)據(jù)以后，從中取出刀尖點(diǎn)位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)，將刀尖點(diǎn)位置坐標(biāo)按樣條曲線連接形成刀具軌跡線，并在圖形顯示器上顯示出來。運(yùn)動(dòng)仿真過程中刀具模型與刀位軌跡組合顯示，隨著刀具模型單步或連續(xù)地移動(dòng)，刀具軌跡也單步或連續(xù)地顯示。
   
    3.5材料切除過程三維實(shí)體圖形仿真的實(shí)現(xiàn)
   
    采用計(jì)算機(jī)圖形仿真數(shù)控設(shè)備的加工過程，就是模擬刀具在一定形狀的毛坯上按照數(shù)控程序所規(guī)定的走刀路線對(duì)毛坯進(jìn)行切削加工的過程，從圖形處理的角度來看，就是刀具沿規(guī)定路徑走刀所形成的掃描體與坯實(shí)體的布爾減運(yùn)算。在三維機(jī)械CAD軟件SolidWorks環(huán)境下，根據(jù)NC程序中刀尖點(diǎn)的坐標(biāo)值創(chuàng)建刀具路徑，據(jù)所選刀具類型創(chuàng)建刀具縱向截面后，使用"切除-掃描"命令即可形成刀具沿規(guī)定路徑對(duì)毛坯的切削模擬顯示。這樣形成的刀具掃描體還不完整，在路徑的終點(diǎn)處還應(yīng)有一個(gè)刀具本身所形成的包絡(luò)體與毛坯的布爾減運(yùn)算，如此連續(xù)掃描切除即可產(chǎn)生完整、真實(shí)的切削過程。NC加工過程的動(dòng)畫顯示是以單條加工指令的處理來分步實(shí)現(xiàn)的，沒有采用多幀連放的完全動(dòng)畫顯示，而是直接將每步加工結(jié)果顯示出來。
   

    3.6三維刀具和刀柄庫的開發(fā)
   
    刀具和刀柄標(biāo)準(zhǔn)件庫系統(tǒng)主要由三維參數(shù)化標(biāo)準(zhǔn)件圖素庫、標(biāo)準(zhǔn)件特性參數(shù)庫、用戶界面及管理系統(tǒng)組成。通過對(duì)標(biāo)準(zhǔn)球頭銑刀和標(biāo)準(zhǔn)平底銑刀名稱的選擇，自動(dòng)顯示出該刀具的關(guān)鍵參數(shù)，并在機(jī)床裝配體中設(shè)計(jì)出該刀具的三維實(shí)體模型;根據(jù)自定義刀柄(與刀具相連)的關(guān)鍵參數(shù)，在機(jī)床裝配體中自動(dòng)生成刀具和刀柄的三維裝配體模型，完成對(duì)機(jī)床樣機(jī)中刀具和刀柄的參數(shù)化設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)5-UPS/PRPU并聯(lián)機(jī)床數(shù)控加工仿真中自動(dòng)換刀的操作。平底銑刀設(shè)計(jì)和安裝刀柄的平底銑刀設(shè)計(jì)的操作過程與球頭銑刀的相同，生成的實(shí)體模型如圖4,5所示。