基于NX平臺(tái)建立機(jī)床ISV仿真與切削驗(yàn)證

高奎強(qiáng)

摘要：數(shù)控切削加工中，NC程序是否正確、合理，直接影響零件的加工質(zhì)量。通過NX平臺(tái)建立機(jī)床模型，過模型進(jìn)行機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)的配置和對所編制的加工程序進(jìn)行軌跡模擬與虛擬機(jī)床的切削加工，有效地提高加工程序的正確性，進(jìn)一步提升加工效率。

Abstract： In NC cutting， whether the NC program is correct and reasonable directly affects the machining quality of parts. The machine tool model is established through the NX platform， and the kinematic configuration of the machine tool and the trajectory simulation of the programmed machining program and the cutting of the virtual machine tool are performed through the model， which effectively improves the correctness of the machining program and further improves the machining efficiency.

關(guān)鍵詞：UG仿真ISV;虛擬機(jī)床;運(yùn)動(dòng)建模

Key words： UG simulation ISV;virtual machine tool;motion modeling

中圖分類號(hào)：TG659 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2020）06-0251-02

0 ?引言

NX 集成化加工切削驗(yàn)證與機(jī)床運(yùn)動(dòng)仿真（ISV）提供刀具路徑驗(yàn)證和機(jī)床運(yùn)動(dòng)仿真，并在核心制造環(huán)境中配備動(dòng)態(tài)查看控制和除料顯示。ISV允許用戶在部件制造流程的早期驗(yàn)證刀具路徑信息，以提高對最終NX生成的NC程序的信心。

1 ?機(jī)床3D模型建模與定義機(jī)床裝配

1.1 建立機(jī)床模型 ?根據(jù)機(jī)床結(jié)構(gòu)利用ug三維建模通過實(shí)際測量畫出機(jī)床各個(gè)關(guān)鍵部件等。該機(jī)床型號(hào)為DMU 65 monoBLOCK立式搖籃五軸加工中心是德國德馬吉公司生產(chǎn)的，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：擺動(dòng)/回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，帶有三個(gè)直線軸為X軸、Y軸、Z軸，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸A軸擺動(dòng)±120°、C軸360°無限回轉(zhuǎn)。如圖1所示。

1.2 建立機(jī)床裝配 ?在ug中把機(jī)床的每一個(gè)運(yùn)動(dòng)部件分別建好模型后，并且存為單獨(dú)的部件，新建一個(gè)文件并且把所有的部件裝配進(jìn)去，每一個(gè)部件的位置應(yīng)該是機(jī)床靜止時(shí)候的狀態(tài)。利用裝配功能，定義機(jī)床幾何體模型為一個(gè)裝配部件文件，符合主模型概念即總的裝配部件文件應(yīng)該引用組件部件或子裝配而不應(yīng)該直接含有幾何體元素，特別是將成為運(yùn)動(dòng)學(xué)元件的機(jī)床組件必須作為個(gè)別組件部件存在。如圖2所示。

2 ?機(jī)床模型的運(yùn)動(dòng)定義

運(yùn)動(dòng)學(xué)模型是在機(jī)床裝配部件內(nèi)建立，這個(gè)用機(jī)床構(gòu)建器Machine Tool Builder模塊來完成，可以按照實(shí)際的運(yùn)動(dòng)設(shè)定機(jī)床模型以及設(shè)定這些運(yùn)動(dòng)如何顯示，然后這個(gè)部件成為機(jī)床模型（裝配+運(yùn)動(dòng)模型）包括：線性移動(dòng)，旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，還有機(jī)床行程等。

2.1 建立床身 ?首先從裝配導(dǎo)航器切換到機(jī)床導(dǎo)航器-機(jī)床構(gòu)建器里：雙擊名稱改為SIM08_MILL_5AX，右擊名稱處插入機(jī)座組件名稱為MACHINE_BASE，選擇幾何體為床身，聯(lián)接名稱為MACHINE_ZERO，分類聯(lián)接為機(jī)床零點(diǎn)，指定坐標(biāo)系X-422、Y400、Z500，添加新集名稱為A-ROT，分類聯(lián)接無，指定坐標(biāo)系X-613、Y70、Z70確定完成。

2.2 建立A軸 ?點(diǎn)擊MACHINE_BASE，右鍵插入機(jī)床組件名稱為A-TABLE，幾何體選擇A軸模型，連接名稱為A-TABLE_JCT，分類聯(lián)接無，指定坐標(biāo)系無，分類組件無點(diǎn)擊確定。點(diǎn)擊A-TABLE右鍵插入軸，軸名稱為A，聯(lián)接名稱選MACHINE_BASE@A-ROT，方向選擇“X”軸設(shè)置類型為旋轉(zhuǎn)NC軸，軸編號(hào)為7，初始值0°，上限120°，下線0°，動(dòng)態(tài)屬性可根據(jù)機(jī)床參數(shù)填寫，點(diǎn)擊確定。

2.3 建立C軸 ?點(diǎn)擊A-TABLE，右鍵插入機(jī)床組件名稱為C-BASE，聯(lián)接名稱為C-ROT，分類連接無，點(diǎn)擊確定。點(diǎn)擊C-BASE，右鍵插入機(jī)床組件名稱為C-TABLE，幾何體選擇對象為C軸，聯(lián)接名稱為C-TABLE_JCT，分類聯(lián)接無，確定完成。點(diǎn)擊C-TABLE，右鍵插入軸，軸名稱為C，聯(lián)接名稱選C-BASE@C-ROT，方向選擇“-Z”軸，設(shè)置類型為旋轉(zhuǎn)無限制旋轉(zhuǎn)NC軸，軸編號(hào)為9，初始值0°，軟上限57295779°，下線-5729577°，動(dòng)態(tài)屬性可根據(jù)機(jī)床參數(shù)填寫，點(diǎn)擊確定。

2.4 建立安裝工件/夾具 ?點(diǎn)擊C-TABLE，右鍵插入機(jī)床組件名稱為SETUP，幾何體無，聯(lián)接名稱為PART_MOUNT，分類聯(lián)接無，指定坐標(biāo)系為X0、Y0、Z0，分類組件_SETUP_ELEMENT，確定結(jié)束。點(diǎn)擊SETUP，右鍵插入機(jī)床組件名稱為PART，幾何體選擇對象無，聯(lián)接名稱為PART_JCT，分類聯(lián)接無，指定坐標(biāo)系無，分類組件選擇_PART、_SETUP_ELEMENT，點(diǎn)擊確定。點(diǎn)擊SETUP，右鍵插入機(jī)床組件名稱為WORKPIECE，幾何體選擇對象無，聯(lián)接名稱為WORKPIECE_JCT，分類聯(lián)接無，指定坐標(biāo)系無，分類組件選擇_WORKPIECE、_SETUP_ELEMENT，點(diǎn)擊確定。點(diǎn)擊SETUP，右鍵插入機(jī)床組件名稱為FIXTURES，幾何體選擇對象無，聯(lián)接名稱為FIXTURES_JCT，分類聯(lián)接無，指定坐標(biāo)系無，分類組件選擇_SETUP_ELEMENT，點(diǎn)擊確定。

2.5 建立Y軸 ?點(diǎn)擊MACHINE_BASE，右鍵插入機(jī)床組件名稱為Y-SLIDE，幾何體選擇Y軸模型，連接名稱為Y-SLIDE_JCT，分類聯(lián)接無，指定坐標(biāo)系無，分類組件無，點(diǎn)擊確定。點(diǎn)擊Y-SLIDE右鍵插入軸，軸名稱為Y，聯(lián)接名稱XUMACHINE_BASE@MACHINE_ZERO，方向選擇“Y”軸，設(shè)置類型為線性NC軸，軸編號(hào)為2，初始值0mm，上限0mm，軟下限-700mm，下線-700mm，動(dòng)態(tài)屬性可根據(jù)機(jī)床參數(shù)填寫，點(diǎn)擊確定。

2.6 建立X軸 ?點(diǎn)擊Y-SLIDE，右鍵插入機(jī)床組件名稱為X-SLIDE，幾何體選擇X軸模型，連接名稱為X-SLIDE_JCT，分類聯(lián)接無，指定坐標(biāo)系無，分類組件無，點(diǎn)擊確定。點(diǎn)擊X-SLIDE右鍵插入軸，軸名稱為X，聯(lián)接名稱XUMACHINE_BASE@MACHINE_ZERO，方向選擇“X”軸，設(shè)置類型為線性NC軸，軸編號(hào)為1，初始值0mm，上限800mm，軟上線800mm，軟下線0mm，下線0mm，動(dòng)態(tài)屬性可根據(jù)機(jī)床參數(shù)填寫，點(diǎn)擊確定。

2.7 建立Z軸 ?點(diǎn)擊X-SLIDE，右鍵插入機(jī)床組件名稱為Z-SLIDE，幾何體選擇Z軸模型，連接名稱為Z-SLIDE_JCT，分類聯(lián)接無，指定坐標(biāo)系無，分類組件無，點(diǎn)擊確定。點(diǎn)擊Z-SLIDE右鍵插入軸，軸名稱為Z，聯(lián)接名稱XUMACHINE_BASE@MACHINE_ZERO，方向選擇“Z”軸設(shè)置類型為線性NC軸，軸編號(hào)為3，初始值0mm，上限0mm，軟上線0mm，軟下線-550mm，下線-550mm，動(dòng)態(tài)屬性可根據(jù)機(jī)床參數(shù)填寫，點(diǎn)擊確定。

2.8 建立主軸 ?點(diǎn)擊Z-SLIDE，右鍵插入機(jī)床組件名稱為SPINDLE，幾何體選擇無，連接名稱為S，分類聯(lián)接選擇刀具安裝，指定坐標(biāo)系為X-422、Y400、Z600，分類組件_DEVICE，點(diǎn)擊確定。點(diǎn)擊SPINDLE右鍵插入軸，軸名稱為S，聯(lián)接名稱SPINDLE@S，方向選擇“X”軸，設(shè)置類型為主軸，軸編號(hào)為10，初始值0°，軟上線57295779°，軟下線 -5729577°，動(dòng)態(tài)屬性可根據(jù)機(jī)床參數(shù)填寫，點(diǎn)擊確定。

2.9 建立刀具 ?點(diǎn)擊SPINDLE，右鍵插入機(jī)床組件名稱為POCKET_01，幾何體選擇無，連接名稱為T1，分類聯(lián)接無，指定坐標(biāo)系為X-422、Y400、Z600，分類組件選擇_DYNAMIC_HOLDER，點(diǎn)擊確定。如圖3所示。

3 ?仿真機(jī)床切削驗(yàn)證

把建好的文件放在以graphics命名的文件夾里進(jìn)行模型替換，替換到UG安裝目錄下的Siemens＼NX 11.0＼MACH＼resource＼library＼machine＼installed_machines＼sim08_mill_5ax＼graph里。打開ug軟件選擇編好程序圖檔，進(jìn)入加工模塊里選擇機(jī)床視圖雙擊GENRIC_MACHINE選擇通用機(jī)床庫，從庫中調(diào)用機(jī)床，雙擊MILL調(diào)用sim08_mill_5ax，選擇放置定位使用部件安裝聯(lián)接，指定部件安裝聯(lián)接，即可使用仿真。如圖4所示。

4 ?結(jié)束語

通過以上操作建立機(jī)床仿真與切削驗(yàn)證，具有真實(shí)的三維實(shí)體顯示效果，可以消除程序中的錯(cuò)誤。有效防止加工中折斷刀具或碰撞機(jī)床、損壞夾具、切傷工件等減少實(shí)際的切削驗(yàn)證，并減少廢品和重復(fù)工作，改善加工質(zhì)量、大幅度提高加工效率、并降低生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)高效數(shù)控加工有著重要意義。

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