基於VERICUT 的雙主（zhǔ）軸車削加工（gōng）中心虛擬仿真應（yīng）用研究-齒輪加工機床網-數控機床市場網

您現在的位置（zhì）：齒（chǐ）輪加工機床網> 加（jiā）工與維修>基於VERICUT 的雙主（zhǔ）軸車削加工中心虛擬（nǐ）仿真應用研究

基於VERICUT 的雙主軸車削加工中心虛擬仿真應用研究

2017-1-23 來源：陝西國防工業職業技術學院作者：曹旭妍

摘要：雙（shuāng）主軸（zhóu）車削加工中心加工（gōng）功能強大，能夠一次裝夾下完成（chéng）零（líng）件的（de）所（suǒ）有（yǒu）加工特征，但（dàn）由於其結構的複（fù）雜性，機床在進行新零件試切時容易發生幹涉、碰撞等危險情況。采用虛擬仿真加工技術，基於VERICUT 軟件構建機（jī）床的虛擬仿真（zhēn）加工係統，對工件進行（háng）仿真加工（gōng），能夠（gòu）方便、準確的檢測NC 程序的正確性，觀察加工過程，預（yù）知加工結果，進而完（wán）成NC 程序（xù）糾錯，保證（zhèng）實際加工的可靠進行。

關鍵詞：雙主軸車削（xuē）加工中心虛擬仿真VERICUT

0.引言

雙主軸車削加工中心是在車削機床基礎上添加了（le）動力銑（xǐ）、鑽、鏜以及副主軸等功能而形成的先進加工機床，該機床使得需要多個加工（gōng）工序的工件在車削加工中心上一次完成（chéng），不僅減少了因多次裝夾而導致的（de）加工誤差，還提高了加工效率，對（duì）機械產品的高質量、高效率加工產生巨大影（yǐng）響，促（cù）進了製（zhì）造業的快速發展（zhǎn）。然（rán）而由於雙主軸車削加工中心不僅結構複雜，且存在銑、車等不同模式，在實際應用中存（cún）在數控程序編寫困難、正確性檢測困難的問題，這些問題（tí）製約著車削中心的高效應用，給企業快速生產（chǎn）帶來障（zhàng）礙。通（tōng）過應用虛擬仿真技術，能夠快速（sù）、準確的（de）實現NC 程序的正確（què）性（xìng）檢測，同時完成工件的仿真加工，直觀的觀察工件加工過（guò）程，預知加工中可能出現的幹涉、碰撞的危險情況，降低機床使用中的風（fēng）險[1]。本文以TNR-200YS 雙主軸車削中心為研究對象，基於VERICUT仿真平台，構建該機（jī）床的虛擬仿真係統，介紹了在VERICUT 中建立雙主（zhǔ）軸車削加工中心虛擬仿真係統的一般方法及技術難點，並（bìng）對一回轉體零件進（jìn）行仿真加工，證實該虛擬仿真係統的正確性及可（kě）靠（kào）性。

1.雙（shuāng）主軸車削中心虛擬仿真加工原理

虛擬仿真加工係統是實際機床在不消耗能源和資源情況下在計算機中的完全映射。它由機床硬（yìng）件結構和控製係統兩部分組成。根據機（jī）床的結構及尺寸，在VERICUT中建立虛擬機床（chuáng）模型，使其（qí）具有與（yǔ）實際機床相同（tóng）的加工功能，滿足虛擬情況下加工的需要（yào）。其仿真原理及構建過程如圖1 所示。

2.構（gòu）建虛擬仿真係統

2.1 機（jī）床參數測量

虛擬機床模型（xíng）和實際機床模型的（de）一致性是（shì）虛擬加工仿真結果（guǒ）可靠性的（de）重（chóng）要保證[2]。雙主軸車削中心要在不停機狀態下完成換裝，對（duì）機床各部件的空間位置精確度提出了更（gèng）高的要求，獲取（qǔ）準確的機床參數便成為研究的關鍵之一。機床的尺寸主要通過實際測量以及查詢技術手冊（cè）來獲取，在實際測量時，主要通過（guò）激（jī）光測量儀、卷尺、板

圖1 雙主軸車削中心虛擬仿真加工原理

尺等工具來對機床各運動部件進行（háng）測（cè）量。建立（lì）虛擬模型所需主要尺寸有：①、機（jī）床主（zhǔ）軸、副主軸、工（gōng）作台、刀塔等組件的（de）外形尺寸；②、機（jī）床在初始狀態下（即X0Y0Z0C0時），各移動、旋轉組件的定位尺寸及相互間的內（nèi）部空間尺寸；③、機床其它部件的（de）裝配尺寸；④、機床外形輪廓尺寸。

2.2 構建虛擬機床硬件結構

要正確（què）建立機（jī）床的虛擬模型首先需要明確機床的運動關（guān）係即機床的（de）運動鏈。TNR-200YS 具有兩條運動鏈：基座———工件；基座———刀具，如圖 2。對運（yùn）動鏈上的各部件進行三維建模，並按照運動關係（xì）將其組合起來，即完成機床的硬件結構。由於該機床結構較複雜，在VERICUT 中對其建（jiàn）模存在一定的困（kùn）難，因此（cǐ）選擇在UG 中完成各部件模型的建立，然後將部件模型保存為STL 文件導入VERICUT 中（zhōng）。

圖2 機床（chuáng）運動鏈

完成機床各個結構部件的幾何模型後還（hái）需對其賦予運動（dòng）關係，這樣機床才具有與實際機床一（yī）致的運動特性。在VERICUT 中構建機床的運動樹，選擇相應的運動組件來實現運動（dòng）關係的添加。將UG 中建好的（de）.STL 文件加載到相應的組件下，並對照實際機床將各部件放在準（zhǔn）確位置[3]。如圖3 為基座—刀具（jù）模型機構圖。

用類似的方法（fǎ）完成主軸、副主軸、卡爪等部件的加載，如有模型的位置與（yǔ）實際模型位置不符的，利用VERICUT中的“配置模（mó）型”功（gōng）能調整模型位置。

2.3 建立（lì）刀具庫

VERICUT 中提供了豐富的（de）刀具（jù）設（shè）計樣本，根據刀具（jù）的具體特征（zhēng）及參數，選（xuǎn）擇所需（xū）結（jié）構及尺寸即可生成刀柄、刀（dāo）片。刀具生（shēng）成後，為保證加工的順（shùn）利進行（háng），還需設置刀具的驅動點（對刀點）、安（ān）裝點等參數如圖4 所示為（wéi）雙刃（rèn）車刀的設計（jì）。

2.4 控製係統配置

根（gēn）據實際機床的控製係（xì）統，在VERICUT 所（suǒ）提供的控（kòng）製係統庫中選擇FANUC21i 係統。由於雙主軸車削加工中心與通用機床有所不同，因此，需要針對實際機（jī）床中用到的代碼進行數控係統的（de）再開發（fā），使得開發後（hòu）的控製係統能夠滿足機床的加工功能。

TNR-200YS 雙主軸車削中心（xīn）在（zài）使用中能夠進（jìn）行主軸車削、主軸銑削、副主軸車削（xuē）、副主軸銑削等多個加工（gōng）模式，這些加工模式的區分是通過代碼M75、M76、M175、M176 來實現的，因此要專門（mén）對這些代碼進行定製。在VERICUT“文（wén）字/ 地址”窗口中，添加需要的代碼名稱，並（bìng）進行相應功能的描述，在（zài）宏命令（lìng）格式中定義代碼的功能（néng），完成特殊功能代碼的定製。用（yòng）類似的方法實現其它特殊（shū）功能的G、M 代碼的設定（dìng）。

2.5 機床參數設置

為確保仿真加工的順利進行，還需進行機床參（cān）數的正確設置（zhì）。VERICUT 中要進行的機床參數設置主要包括（kuò）：機（jī）床行程、碰撞檢測（cè）、換刀點等。隻有正確設置機床參數，才會在虛擬加工中當出現超程、碰（pèng）撞的問題時及時報警。因此機床參數設置對虛擬係統的可靠運行尤為關（guān）鍵。根據（jù）實際參數完成設置（zhì）後，仿真係統構建完成。

3.仿真（zhēn）加工

3.1 NC 程序生成

在三維軟件UG 中建立工件的（de）三維模型，並利用UG先進的數控加（jiā）工功能，進（jìn）行工件的工（gōng）藝處理，生成正確的前置刀具軌跡。UG 中自帶了強大的後置處（chù）理功能，能夠快速的對三（sān）軸及以下的刀（dāo）具軌（guǐ）跡文件進行處理（lǐ），生成機床能（néng）直接識別的NC 程序[4]。本文主要研究機床的多軸複雜加工功能，而UG 自帶的後置處理器不能滿足工件的使（shǐ）用要（yào）求，因此需要基於（yú）UG 後處（chù）理（lǐ）模塊進行專用後置處理器的開發，以滿足NC 的正確生（shēng）成。

3.2 虛（xū）擬仿真加（jiā）工

將UG 中輸（shū）出的NC 程序添加到虛擬仿真係統中（zhōng），添加毛坯（pī）、工件的模型到係統中，並對G 代碼偏置進行設置，設置完成後進行工件的仿真加工（gōng），如圖5 所示。

圖5 虛擬仿真加工

4.總結

文中對VERICUT 中建立雙主軸車削加（jiā）工中心虛擬仿真（zhēn）係統的一（yī）般方法進行了總結（jié），並以TNR-200YS 雙主軸車削中（zhōng）心為（wéi）原型，對其建模中的（de）一些關鍵點（diǎn）及難（nán）點進行概述，完（wán）成了該機床的（de）虛擬仿真係統的建立，並對一回轉體工件進行了（le）仿真加工。結果表明：該仿真係統能夠正確（què）的實現雙主軸車削加工中心的所有加工功能，正、副主軸（zhóu）上的加工與實際要求相符。通（tōng）過仿真（zhēn）加工檢測了加工中可能出（chū）現的幹涉、碰撞等危險情（qíng）況，預知加工過程，提高了實際（jì）機床應用中的安全性及效率（lǜ）。為雙主軸車削（xuē）加工中心的虛擬（nǐ）建模（mó）及（jí）仿真（zhēn）提供了（le）參考（kǎo）。

投稿箱：
如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯係本（běn）網編輯部，郵箱：skjcsc@vip.sina.com

更多相關信息（xī）

名企推薦

業界視點

| 更多

行業（yè）數（shù）據

| 更多

博文選萃

| 更多