本发明涉及齿轮加工，具体涉及一种螺旋锥齿轮的加工仿真方法。
背景技术：
1、螺旋锥齿轮作为一种兼具复杂性与多功能的传动核心部件，具有承载力大、传动过程稳定和振动小等特点，优越的性能使其在复杂工程设计和制造中成为不可或缺的关键组件，被广泛应用在各个领域中，为提高机械传动系统的性能和可靠性做出了重要贡献。以两齿轮轴相交或者相错的形式进行传动，为机械系统传递动力。随着制造业的迅猛发展，在这背景下，为适应现代机械系统对于效率、精度和可靠性的不断提升的要求，使得螺旋锥齿轮的加工技术和制造工艺在不断发展中得到了显著提升与优化。
2、由于螺旋锥齿轮的齿形并非标准化设计，其在加工过程中是否会出现根切现象，往往难以仅凭理论计算准确预测。所以，需要在机床上对齿轮进行试切操作。试切的目的是通过对切削结果进行细致的分析和判断，进而确定机床调整参数的合理范围，以确保最终加工出的齿轮副能够满足设计要求。此过程复杂繁琐，不仅耗费时间长，还增加生产成本和浪费资源，极大了降低了制造效率。所以，提高生产效率、降低成本成为了机械领域迫切需要就解决的难题。随着计算机技术的日新月异，虚拟仿真技术已经深入渗透到齿轮加工领域，为解决传统加工中难以准确判断的问题提供了强有力的支持。在虚拟的三维环境中，建立机床、刀盘和齿坯模型，控制机床运动带动刀盘对齿坯进行切削，模拟实际的加工过程，代替传统的试切方法。这不仅可以验证相关参数的正确性，还提高了螺旋锥齿轮的生产效率，降低了生产成本。
3、然而，目前对于螺旋锥齿轮切削过程的仿真，大多中是在依赖于的国外公司开发的三维软件，或者在软件的基础上进行二次开发来实现三维仿真。这使得仿真必须要在软件中进行，增加了使用成本。另外，一些摆脱现有三维仿真软件的加工仿真算法存在计算量大、运算速度慢、效率低、计算过程不稳定等问题，甚至难以实现真正的实时仿真。所以，针对以上问题，研究一种能够实现螺旋锥齿轮快速加工仿真的方法显得尤为重要，不仅在学术上具有深远的意义，而且在实际应用中也具有重要的使用价值。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种螺旋锥齿轮的加工仿真方法，其能够准确、稳定且快速的进行螺旋锥齿轮的加工仿真，提高螺旋锥齿轮的加工仿真效率。
2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
3、一种螺旋锥齿轮的加工仿真方法，其包括：
4、构建齿坯stl模型和刀盘stl模型；
5、分别对齿坯stl模型和刀盘stl模型进行拓扑重建；
6、依据齿坯stl模型和刀盘stl模型中的坐标信息，调整齿坯stl模型和刀盘stl模型之间的相对位置，使得刀盘stl模型移动到预设的加工起始点；
7、利用布尔运算模拟齿轮齿面成形过程，得到螺旋锥齿轮齿面的加工仿真结果。
8、进一步，在螺旋锥齿轮齿面的加工仿真结果后，进行精加工仿真，包括：
9、提取螺旋锥齿轮齿面的加工仿真结果即粗加工齿坯模型中的凹、凸齿面点，并根据提取的凹、凸齿面点构建仿真实际齿面；
10、构建精加工刀盘面锥模型；
11、在预设刀位将粗加工齿坯模型旋转第一预设角度，判断仿真实际齿面与刀盘面锥模型是否相交；
12、若相交，则输出该预设刀位对应的粗加工齿坯模型旋转角度；若不相交，则再次将粗加工齿坯模型旋转一个微量的第二预设角度，直至仿真实际齿面与刀盘面锥模型相交；
13、在得到每个刀位对应的粗加工齿坯模型旋转角度后，取旋转角度中的最大值θmax粗加工齿坯模型旋转角度进行精加工；
14、调整精加工刀盘模型和旋转角度θmax后粗加工齿坯模型之间的相对位置，使得精加工刀盘模型移动到预设的加工起始点；
15、利用布尔运算模拟齿轮齿面精加工成形过程，得到螺旋锥齿轮齿面的精加工仿真结果。
16、进一步，在齿轮齿面精加工成形过程中，对精加工刀盘模型和粗加工齿坯模型之间进行干涉检测，判断精加工刀盘模型非工作面与粗加工齿坯模型的非精加工齿面是否干涉，若干涉，则输出刀位点的位置。
17、进一步，利用隐式曲面的方法对提取的凹、凸齿面点进行重构，得到隐式曲面模型即仿真实际齿面。
18、进一步，所述拓扑重建包括：遍历齿坯stl模型或刀盘stl模型的每个三角面片上的顶点，将顶点在一个坐标系中进行排序；在排序的过程中，删除重复的顶点坐标，确保所有的顶点在重构后的三角网格中只存储一次。
19、进一步，在利用布尔运算模拟齿轮齿面成形过程前，利用包围盒算法检测当前刀位齿坯stl模型和刀盘stl模型是否相交；
20、若相交，则执行布尔运算，模拟齿轮齿面成形过程；若不相交，则执行下一刀位的仿真加工。
21、进一步，利用布尔求差运算，计算得到加工完成后的齿坯的新模型，即螺旋锥齿轮齿面的加工仿真结果；利用布尔求交运算，得到加工仿真过程中被去除的材料模型。
22、本发明的有益效果：
23、1、本发明通过对齿坯stl模型和刀盘stl模型进行拓扑重建，对模型进行数据冗余处理，减少了仿真计算量，提高了仿真效率。
24、2、本发明利用布尔运算模拟齿轮齿面成形过程，在每个加工刀位，通过布尔求差和布尔求交计算，对刀具与齿坯进行相应的操作，将刀具与轮坯的重叠区域切除，最终得到齿面的加工结果，能够准确、稳定且快速的进行螺旋锥齿轮的加工仿真。
1.一种螺旋锥齿轮的加工仿真方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的螺旋锥齿轮的加工仿真方法，其特征在于：在螺旋锥齿轮齿面的加工仿真结果后，进行精加工仿真，包括：
3.根据权利要求2所述的螺旋锥齿轮的加工仿真方法，其特征在于：在齿轮齿面精加工成形过程中，对精加工刀盘模型和粗加工齿坯模型之间进行干涉检测，判断精加工刀盘模型非工作面与粗加工齿坯模型的非精加工齿面是否干涉，若干涉，则输出刀位点的位置。
4.根据权利要求2所述的螺旋锥齿轮的加工仿真方法，其特征在于：利用隐式曲面的方法对提取的凹、凸齿面点进行重构，得到隐式曲面模型即仿真实际齿面。
5.根据权利要求1或2所述的螺旋锥齿轮的加工仿真方法，其特征在于：所述拓扑重建包括：遍历齿坯stl模型或刀盘stl模型的每个三角面片上的顶点，将顶点在一个坐标系中进行排序；在排序的过程中，删除重复的顶点坐标，确保所有的顶点在重构后的三角网格中只存储一次。
6.根据权利要求1或2所述的螺旋锥齿轮的加工仿真方法，其特征在于：在利用布尔运算模拟齿轮齿面成形过程前，利用包围盒算法检测当前刀位齿坯stl模型和刀盘stl模型是否相交；
7.根据权利要求1或2所述的螺旋锥齿轮的加工仿真方法，其特征在于：利用布尔求差运算，计算得到加工完成后的齿坯的新模型，即螺旋锥齿轮齿面的加工仿真结果；利用布尔求交运算，得到加工仿真过程中被去除的材料模型。
