葉輪刀位軌跡的后置處理與數(shù)控仿真

【摘要】研究了在VERICUT中構(gòu)建葉輪的虛擬加工仿真平臺，通過葉輪整個加工過程的仿真模擬，驗證NX8.0加工模塊后處理器生成的專用VHP800-5AX五軸聯(lián)動加工中心加工葉輪數(shù)控程序的正確性，優(yōu)化了加工程序，防止干涉和過切，提高了數(shù)控程序的可用性與通用性。

【關(guān)鍵詞】葉輪；數(shù)控加工仿真；VERICUT；后處理構(gòu)造器

Abstract：This paper studies of build a virtual machining simulation platform of impeller based on VERICUT，Verified the correctness of the impeller NC program of VHP800-5AX linkage machining center generated by NX8.0 POST_BUILDER，through the whole simulation of machining process of impeller，Optimized the process，to prevent interference and cutting，improves the NC program is available and generalied.

Key words：Impeller；CNC Machining and Simulation；VERICUT；POST_BUILDER

1.引言

目前用來編制數(shù)控加工程序的軟件有NX、POWERMILL等，雖然這些軟件生成的刀具軌跡考慮到了加工過程中刀具與零件、毛坯的干涉問題，但由于機(jī)床的具體結(jié)構(gòu)和數(shù)控系統(tǒng)不同，在實際加工中往往出現(xiàn)機(jī)床其它部件的碰撞與干涉，不能適應(yīng)具體機(jī)床的要求，為了提高編程的效率與適用性，本文特通過NX“后處理構(gòu)造器”生成VHP800-5AX五軸聯(lián)動加工中心的數(shù)控程序。

2.葉輪工藝分析

整體葉輪的加工主要包括葉片流道面粗加工，葉片、葉根圓角粗加工，葉片、葉根粗加工，流道面的精加工，去除的毛坯材料要占到一半以上，把葉輪的加工過程分成粗精加工兩個過程，粗加工是為了盡快的去除多余的材料，得到葉輪的大致輪廓，為精加工做準(zhǔn)備。精加工的是為了獲得設(shè)計的加工精度和表面質(zhì)量[1]。

3.基于NX8.0后處理器生成專用的數(shù)控程序

本文采用NX8.0生成加工葉輪的刀具軌跡。生成刀具軌跡后[2]導(dǎo)入NX后處理模塊。NX后處理模塊MILL-5-AXIS默認(rèn)生成的五軸數(shù)控程序都是XYZAB，但考慮到普通處理器模板沒有針對特定的機(jī)床，且B軸的回轉(zhuǎn)半徑會因為機(jī)床的型號不同而改變，影響生成的數(shù)控程序的可用性與通用性，從而嚴(yán)重影響了數(shù)控設(shè)備的使用效率。專用后置處理器由于針對具體數(shù)控機(jī)床并且加入了用戶的具體要求，所以生成的數(shù)控程序可以直接用于機(jī)床進(jìn)行加工。本文特別通過NX加工工具下的“后處理構(gòu)造器”生成VHP800-5AX五軸聯(lián)動加工中心專用的數(shù)控程序[3]。

操作過程如下：

①啟動UG/POST BUILER，開始創(chuàng)建后處理程序。

②創(chuàng)建后處理文件VHP800-5AXIS，后處理輸出單位選擇毫米，機(jī)床設(shè)置為5軸帶雙轉(zhuǎn)盤，控制器選擇一般。

③在“機(jī)床”選項旋轉(zhuǎn)軸分別設(shè)置為A軸和B軸，之后根據(jù)VHP800-5AX五軸聯(lián)動加工中心設(shè)定具體的參數(shù)。在“程序和刀軌”選項中設(shè)置“程序起始序列”下的“程序開始”，修改刪除G17和G71。

④通過后處理VHP800-5AXIS生成數(shù)控程序[4]

下面是某零件經(jīng)過該后置處理器輸出的數(shù)控加工程序的一段：

……

N0580 X-80.519 Y-62.931 Z9.804 A49.875 C116.958

N0590 X-82.118 Y-61.693 Z8.58 A50.175 C117.786

N0600 X-83.654 Y-60.442 Z7.356 A50.493 C118.59

……

4.VERICUT平臺中的驗證

4.1 在VERICUT中構(gòu)建葉輪的虛擬加工仿真平臺

4.1.1 定義機(jī)床運動結(jié)構(gòu)和添加幾何模型

為了方便在VERICUT軟件中找到刀具到毛坯的偏置距離，在另存為前以毛坯底部圓心為原點，XYZ方向和機(jī)床坐標(biāo)方向一致，建立新的坐標(biāo)，把用PROE建立的機(jī)床模型如圖1所示和零件模型分別按機(jī)體、X軸、Y軸、Z軸、A軸、C軸、夾具、毛坯、主軸以上面建立的坐標(biāo)為參考坐標(biāo)另存為STL格式。

圖1 建立的機(jī)床模

新建項目樹文件，在機(jī)床機(jī)構(gòu)樹下定義機(jī)床部件結(jié)構(gòu)樹。

分成兩個傳動鏈依次添加：

①Base→Z→Spindle→Tool；

②Base→X→Y→A→C→Fixture→Stock。

4.1.2 機(jī)床參數(shù)設(shè)置

機(jī)床建模后還要對機(jī)床的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置包括：

①機(jī)床干涉檢查設(shè)置；

②初始化位置設(shè)置；

③機(jī)床形成設(shè)置。

4.2 刀具庫建立

按照前面的刀具參數(shù)，添加四把刀具分別是：

①R4球頭銑刀；

②R4球頭銑刀；

③R5球頭銑刀；

④R5球頭銑刀。

4.3 調(diào)入數(shù)控程序

在VERICUT要使用的數(shù)控程序中添加NX生成的數(shù)控文件：（①YELUNac1.txt；②YELUNac2.txt；③YELUNac3.txt；④YELUNac14txt）

4.4 葉輪在VERICUT平臺中的虛擬加工仿真

在VERICUT主窗口中，點擊Reset按鈕使各運動部件和數(shù)控程序復(fù)位，然后點擊Play to End按鈕，開始整體葉輪的數(shù)控加工過程仿真如圖2所示。仿真結(jié)果驗證了NX后置處理器生成程序的可用性，在加工過程中沒有出現(xiàn)過切與干涉[5]。

圖2 VERICUT仿真加工

5.結(jié)束語

本文利用NX加工模塊生成葉輪的加工刀具軌跡，經(jīng)后置處理器生成專用的五軸（XYZAC）數(shù)控程序，然后通過在VERICUT中模擬數(shù)控機(jī)床的實際加工過程，驗證了UG/POST BUILER生成的專用VHP800-5AX五軸聯(lián)動加工中心數(shù)控程序的正確性，提高了數(shù)控程序的適用性與通用性。

參考文獻(xiàn)

[1]孔德英，崇凱，王霄.基于UG/CAM和VERICUT的數(shù)控加工仿真與優(yōu)化[J].機(jī)床與液壓，2011（12）：147-149.

[2]姜海林，劉海濤，程學(xué)進(jìn).基于UG的專用后處理器的配置[J].機(jī)床與液壓，2011（9）：34-36.

[3]阮曉光，王寅晨，張黨飛.基于UG與VERICUT的數(shù)控加工仿真[J].煤礦機(jī)械，2012（3）：126-127.

[4]吳昊，王凌云，曹永潔.基于NX6和VERICUT的葉輪五軸車銑復(fù)合加工技術(shù)研究[J].復(fù)合機(jī)床及相關(guān)技術(shù)，2012（4）：35-38.

[5]陳文濤，夏芳臣，涂海寧.基于UGVERICUT整體式葉輪五軸數(shù)控加工與仿真[J].組合機(jī)床與自動化加工技術(shù)，2012（2）：102-104.

作者簡介：郝領(lǐng)斌（1986—），河北保定人，中北大學(xué)機(jī)械與動力工程學(xué)院在讀研究生。