雙主（zhǔ）軸車削加工中（zhōng）心高效應用及研究-齒輪加工機床網-數控機床市（shì）場網

您現在的位置：齒輪加工機床網> 加工與維修>雙主軸車削加工（gōng）中（zhōng）心高效應用及研究

雙主軸車削加工中心高效應用及研究

2017-2-13 來源（yuán）：陝西國（guó）防工業職業技術學院數控工程學院作者：曹旭妍李斌

摘　要:雙主軸車削加工（gōng）中心結構複雜（zá）、運動形式（shì）多樣,能夠一次裝夾（jiá）下完成零件的所（suǒ）有加工工序,但由於機床結構（gòu）較複雜,在試件加工時往往會發生（shēng）碰撞、幹涉等危險情況,給機床使用帶來風險（xiǎn）,同時影響機床的高效應用。基於虛擬仿真技術,以EMCO maxxturn65 雙主軸車（chē）削中心為（wéi）研究對（duì）象,在VERICUT 中構建機床虛（xū）擬仿真加工係統,並進行仿（fǎng）真加工。通過仿真加工,檢驗NC 程序的正確性,檢測加工（gōng）中可能出（chū）現的幹涉、碰撞等情況,預知加工結果;根據（jù）仿真加（jiā）工,對（duì）錯誤的NC 進行糾正,保證機床使用中的（de）安全性,進（jìn）而提高該類機床的應用效（xiào）率。

關鍵詞:雙主軸車削加工中心;虛擬仿真;VERICUT

0.引言

隨（suí）著機械製造技術（shù）的不斷發展（zhǎn）,零件結（jié）構形式越（yuè）來越複雜,對加工精度的（de）要求也越來越高。加工過程中的多次換裝不僅使得零件的加工質量（liàng）無法（fǎ）得到保障,同時還因多次的工件（jiàn）安裝、對刀等過程大大降低了加工效率。雙主軸車削加工中心（xīn）能夠使得需要多個加工工序的工件一次裝（zhuāng）夾下完成所有加工,不僅減少了（le）因（yīn）多次裝夾而導致的（de）加工誤差,還提高了加工效率,能很好地滿足現（xiàn）代企業生產要求,尤（yóu）其在航空、航天等領（lǐng）域,雙主軸車削（xuē）加工中心的高效應用具有舉足輕重的作用。然而,由於該類機床的結構及運動形式複雜（zá）多樣,在實際應用（yòng）中存（cún）在數控程（chéng）序編寫及（jí）正確性（xìng）檢測困難的問題,這些問（wèn）題製約著（zhe）車削中心的高效應用,給企業快速（sù）生產帶來困（kùn）難[1] 。利用虛擬仿真技術,以實際機床（chuáng）為原型（xíng）,在虛擬仿真平（píng）台中構（gòu）建機床的仿真加工係統,使其具有與實際機床完全一致（zhì）的加工功能,對工件進（jìn）行虛擬（nǐ）仿真加工。該方式能夠在不消耗生產資源的條件下（xià）,快速完（wán）成工件的虛擬加工（gōng）,檢驗數控程序的正確性,同時能（néng）夠對加工過（guò）程中存在（zài）的質量問題進行預判,為實（shí）際加工過程中機床的安全性及高效性提供可靠保障。

1.虛擬仿真係統構建過（guò）程（chéng）

虛擬仿真係統是將實際機床在計算機中的完全映射,具有與實際機床一致（zhì）的加工功能（néng）。該係統在使用過程中不消耗實際的生產（chǎn）資源,加工過程快,且能夠不斷反複的（de）進行加（jiā）工,能（néng）很好的解決複（fù）雜零（líng）件試切過程耗時、耗力等（děng）問題,對企業新產品（pǐn）研發（fā）生產非常重要。根據（jù）機床（chuáng）的結構及尺寸,在VERICUT 中建立虛擬機床模型（xíng）。其主要過程如圖1 所（suǒ）示。

2.構建虛擬仿真係統

2. 1　機床結構分析

EMCO maxxturn65 雙主軸（zhóu）車削中（zhōng）心配備一個帶（dài）有X、Y、Z1 運動（dòng）軸的刀塔,主軸帶有C1 旋轉軸功能,副（fù）主軸帶有Z2、C2 兩個（gè）運動軸。如圖2 所示,床身的工作麵（miàn）為（wéi）高剛度45°易排屑傾斜結構,其上裝有主軸、副主軸和沿床身（shēn）滑動的床鞍,其中主軸固定於床身,沿床身滑（huá）動的副主軸與主（zhǔ）軸軸向對置,伺服動力刀架固定於沿床鞍X 軸方向滑動（dòng）的滑板上。

圖1　虛擬仿真係統構建過（guò）程

圖2　雙主軸車削中心結構

1. 主軸　2. 副主（zhǔ）軸　3. 床身　4. 床鞍5. 滑板　6. 刀架

2. 2　機床參數測量

雙主軸車削中心加工過程中工件換裝時機床不（bú）停機（jī）,因此機床各部件的空間位置精度（dù）要求較（jiào）高[2] 。建（jiàn）立機床的虛擬仿真加工係統時,準確獲取（qǔ）機床各運（yùn）動部件參數是研究的關鍵之（zhī）一。EMCO maxxturn65雙主軸車削中（zhōng）心的參數獲取主要通（tōng）過測量以及（jí）查詢手冊來實現,通過激光（guāng）尺、卷尺（chǐ）、板尺等（děng）測量工具（jù）完成機床主要外形部件及空（kōng）間尺寸的測量,關鍵零（líng）部件尺寸及機床極限位置等（děng）對建模精度有（yǒu）重要影響的尺寸參數通過查詢機床手冊或者運行機床（chuáng）後（hòu）在機（jī）床控製麵板中讀取。要完整的建立（lì）機床（chuáng）模型,所需要的機床參數主要有:主軸、副主軸、刀（dāo）塔、刀具等重要部件尺寸（cùn）;機床（chuáng）初始位置、極限位置;運動軸（zhóu）及部件間的（de）空間位置;外形輪廓等。

2. 3　機床建模

建立機床的虛擬模型（xíng）,不僅需要（yào）完成各運動（dòng）部件的三（sān）維幾何模型,還要賦（fù）予其與實際機床相一致的運動關係。VERICUT 軟（ruǎn）件中提（tí）供了許多運動（dòng）軸組件,根據實際機床的運動結構,建立其運動樹,將各運動部件（jiàn）的（de）三維（wéi）模型加載到相應的運動組件下即（jí）可完成機床模型的建立[3] 。要正確建立機床（chuáng）的運動（dòng）樹,首（shǒu）先要（yào）明確機床的運動連。EMCO maxxturn65 雙（shuāng）主軸車削（xuē）中心包含（hán）兩條運動鏈:基座-工件;基座-刀具。根據（jù）確定好的運動鏈,在VERICUT 中依次（cì）添加相應的運動組件,完成機床運動組件樹的創建,如圖3 所示。創建組件樹僅是（shì）完成了機床各運動部件（jiàn）間運動關係的建立,還需添加相應的（de）幾何模型。由於機床機構較（jiào）複雜,各運動部件幾何模型在VERICUT 中創建較困難,因此,在（zài）三維模型在UG 中建立各（gè）部件幾何模型,然後將模型保存為STL 格式文件導入到相應的運動組件下即可。

圖3　機床運動樹

2. 4　建立刀具（jù）庫

VERICUT 中（zhōng）提供了豐富的刀具設計樣本,根（gēn）據刀具的具體特征及參數,選擇所需結構及尺寸即可（kě）生成（chéng）刀柄（bǐng）、刀片。刀具生成後,為保證加工的順利進行,還需（xū）根據（jù）實際使用（yòng）中將要用到的刀具特點及參（cān）數,設置刀（dāo）具的驅（qū）動點(對刀點)、安裝點等參數,如圖（tú）4。

圖4　雙刃刀具建立

2. 5　控製係統配置

為了滿足（zú）用戶需求,VERICUT 係統庫中提供了多種不（bú）同類型的控製係統（tǒng）,根據實際機床,選（xuǎn）擇SIEMEND840D係統。VERICUT 係統庫中（zhōng）所提供的為通用控製係統,而為滿足雙主軸車削中心的加工功能,生產廠家對其定製了一些特（tè）殊（shū）的加工代碼,因此需要對所選控製係統進行二次開發,以保證虛擬加工係統與實際（jì）機床具有相同的加工（gōng）功能。

2. 6　機床參數設置

構建完機床的幾何模型及相關部件後（hòu）還需對機床參數進行設置。機床（chuáng）參數設置的主要目的就是告（gào）知機床當加工中出現（xiàn）錯誤、碰撞等問題時能夠及時的進（jìn）行報警,便於技術人員查找問（wèn）題所在,並（bìng）進行修（xiū）正。虛（xū）擬係統中機床參數主要包括了:機床行程設置、機（jī）床各運動軸的初始位置設置、刀（dāo）具換刀點的設（shè）置（zhì）、碰撞檢測距離設置等,正確設置機床參數,對保證仿真加工過程與實際加工的一致性（xìng）至關重要。

3.仿真加工

3. 1　NC 程序（xù）生成（chéng）

雙主軸車削中（zhōng）心加工功能強大,工件結構（gòu）通常（cháng）比較複雜（zá）,采用手工編程的（de）方式很難實（shí）現複雜工件的NC 編寫。在UG 等三（sān）維軟件中建立零件的幾何模（mó）型,並利（lì）用UG 中先進（jìn）的數控加工功能（néng）對工件進行（háng）藝處理,生成正確的刀位軌跡文件,但該文件不能直接（jiē）被數控機床所識別,因此需（xū）對其進行後置處理。UG 中自帶（dài）的（de）後置處理模塊能夠對（duì）三軸及以下刀位（wèi）軌跡文件進行後置處理,生成機床能夠直接識別的NC 程序,而對於三軸以上的複雜文件則（zé）無能為力[4] 。針對雙主軸車削中心的結構特點,利用UG 後（hòu）置處理模塊開發專門的後置（zhì）處理器（qì）MAXX-POST,該後置處理器能夠專門對適合雙主軸車削（xuē）中心的工（gōng）件前置刀（dāo）位軌跡文件進行處理,生（shēng）產機床能直接識別的NC 程序,滿足加工需要。

3. 2　虛擬仿真加工及驗證（zhèng）

將UG 中生成（chéng）的NC 程序添加到虛擬仿真係統中,添加毛坯、工件的模型到係統中,進行G 代碼偏置設置(即加工對刀)後,進行仿真加工,如圖5所示。仿真加工中不僅要觀察刀（dāo）具及工件的狀態是否合理（lǐ）,還要根據警告內容分析存在的問題並進行處（chù）理,確（què）保前置工藝過程、NC 程（chéng）序的正確性。

4.實際（jì）驗證（zhèng）

經過虛擬仿真加工,驗證NC 程序的正（zhèng）確性後,對加（jiā）工工件進行（háng）實例驗（yàn）證。將經過虛擬仿真驗證過的NC 程序載入實際（jì）加工機床中,對工件進行實際加工。加工中刀具的走刀路徑與仿真加（jiā）工一致,沒有幹涉（shè）、碰（pèng）撞等問題出現,其加（jiā）工結果如圖6 所示。

5.總（zǒng）　結

介紹了在VERICUT 中建立機床虛（xū）擬仿真加工係統的一般方法,並以EMCO maxxturn65 雙主軸車削中心為（wéi）對象,建立其（qí）虛擬仿真加工係統。以一回轉體零件為加（jiā）工樣件,對其進行虛擬仿真加工,檢驗（yàn）了NC程序的正確性,並對該樣件進（jìn）行實（shí）際加工。結果表明（míng）,該虛擬仿真加工係（xì）統能夠準確驗證NC 程序的正確性（xìng）,並（bìng）正（zhèng）確預知加工中可（kě）能出現（xiàn）的幹涉（shè）、碰撞等危險情（qíng）況（kuàng）,能有效保證機床使用中的安全性及高效性。

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（zuò），歡迎聯係本（běn）網編（biān）輯部，郵箱：skjcsc@vip.sina.com

更多（duō）相關信（xìn）息

名企推薦

業界視點

| 更多

行業數據（jù）

| 更多

博文選萃

| 更多（duō）