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橋式五軸加工中心在 NX 仿真係統中的開發

2019-9-17 來源：沈陽機床集團航空航天中捷機床作者（zhě）：潘（pān）驍李健

【摘要】本文在 NX 軟件的基礎之上，對橋式五軸加工中心仿（fǎng）真係統開發（fā）的相關內容（róng），進行了簡要分析和闡述，對判斷（duàn）機床行程限位、幹涉（shè）區域等提供有效（xiào）幫助，從而在設計階段規避問題，保（bǎo）證加工的準確性和穩定性，進（jìn）而提高加工的可靠性。

【關鍵詞】橋式五（wǔ）軸；加工中心（xīn）；仿真係統開發；NX 軟件

1 、引（yǐn）言

在橋式五軸加工的過（guò）程中，參與切削（xuē）的聯動軸數（shù）量相對較多，刀路軌跡也相對較為複雜，這樣在（zài）加工中心仿真係統仿真的時候，很容易產生誤差，導致主軸、刀具、夾具等部件之間產生（shēng）較大的摩擦力和碰撞力，影響了機械數控機（jī）械加工的效率。因此，為了提升加工質（zhì）量，逐漸（jiàn）將NX 軟件（jiàn）應用到其中，加強編程數據的準確性，避（bì）免主軸、刀具、夾具之間產生較大摩擦和碰撞，進而提升係統的精準度及加工的質量。

2 、機床仿真係統分析

在 NX 軟件的基礎之上，機床仿真係統（tǒng）主（zhǔ）要是由機床構建器、環境配置器、機床驅動器、機床加工模擬等方（fāng）麵組成。同時，在仿真過程中，對各項數據的準（zhǔn）確性都是有著較高要求，任何一項數據的誤差，都會（huì）影響機床仿真係統的準確性。

3 、加工中心仿真係統（tǒng）結構模型開發

以我司自主（zhǔ）設計生產的 GMC2060ub 係（xì）列橋式五軸加工中心（xīn）為（wéi）例。該型號采（cǎi）用 Sinumerik840D 控製係統；0~25000rpm 高轉速（sù）電軸軸（zhóu），AC 五軸擺頭，高剛（gāng）性焊接橋梁及鑄造滑枕，雙電機（jī）齒輪齒條驅動。同時（shí），該（gāi）機床以模塊化設計為主，可在相關參數的基礎（chǔ）之上展開仿真係統的開發工作。

3.1 建模

在建模的過（guò）程中，一定要根據相關機床設備參數，以及機床（chuáng）的大小，在 NX 軟件中（zhōng）對基各部件進行仿真建模工作。建模前需對以下數據進行確認，主要包括：機（jī）床地基及固定地腳、X1、X2、Y、Z、A、C 軸運動組建等方麵，這樣可保（bǎo）證模型構建的全麵性及準確性。如圖（tú）1、2 所示。

3.2 虛擬裝配構件模型構建

在 NX 軟（ruǎn）件（jiàn）中新建一個以 .asm 為後綴（zhuì）的裝配體文件；在裝配構（gòu）件開發的過程中，將各項元件參數逐一添加，並完成約束配合。此外，為了後續運動參（cān）數的可修改，各個運動（dòng）組建都應在正向行程上限的位。各個軸所處的方向一定要與坐標軸所（suǒ）處的方向一致。

4、運動模（mó）型構建

在 NX 軟件中（zhōng）利用模型創建的方式，展開仿真係統（tǒng）的開發，並且在開發的過程中，主要是對模型中元件之間運動關（guān）係，以及（jí）運動軸的名稱、方（fāng）向和行程，進行詳細的（de）確定，如下：

4.1 新元件的添加

在仿真（zhēn）係統的開發（fā）過程（chéng）中，需要根據模型（xíng）的狀態（tài），不斷添加新的元件，以保證模型構建的準確度。添加過（guò）程可從以下幾個方（fāng）麵展開：

4.1.1 如圖 3 所示，進行模型的編寫和文件創建（jiàn），其中（zhōng）文件創建的名稱為：sim10moll5ax。

4.1.2 添加的過程中，對新文件進（jìn）行轉換和處理，形成數據編碼（mǎ）的形（xíng）式以後，再用於仿真（zhēn）係統運動模型（xíng）的構建（jiàn）。

圖 3 NX 環境下主（zhǔ）減速箱示意

4.1.3 在（zài）進（jìn）入編（biān）程環境以後，可以從原有的和新建（jiàn）的元（yuán）件文件夾中添加元件參數。

4.2 構建器啟動運動模型的構建

在模型（xíng）構建過程（chéng）中，可利用運動（dòng）樹型結構展開設計。清晰的顯（xiǎn）示出各元件運動之間的位置和關係，及（jí）子組件的變化（huà）。為（wéi）後期模型的構建，提供（gòng）了相對便利的條件。

5 、配置係統（tǒng）入庫仿真係統構建

入庫仿真（zhēn）係統（tǒng）主要是對各項（xiàng）構建好的模型，進行整理和編輯。同時進行各個（gè）模型的添加工作，進而（ér）保證仿真係統構建的完整性和準確性，具體內容如下：

5.1 係統配置

在係統配置模型創建的過（guò）程中，可將創建好的機床部件模型、裝配模型、運行模型（xíng）放（fàng）置在一個 grspphics 文件中。同時，將之前處理好的文件與驅動文件放置（zhì）在postprocessor 文件中（zhōng）。利用 NX 軟件的編輯和處理份功能，對已（yǐ）經複製好（hǎo）的文件進行處理（lǐ）和編寫。

5.2 模型入庫

根據所指定的仿真係統（tǒng）路徑，進行文本路徑的（de）添（tiān）加，這樣可以有效的保證橋式五軸加（jiā）工中心仿真係統開發的準確性。

6 、仿真模擬

以該係列加工中心為例，對汽車模具進行（háng）五軸高速加工仿真模擬，在進入加工環節中，添加postprocessor文（wén）件，完成約束（shù）、驅動配合。在基本的計算後，進行仿真。在仿真的過程（chéng）中，結合實際（jì）對碰撞檢查、仿（fǎng）真顯示、可（kě）視化設置等方（fāng）麵進行設定。同時，從多空間和多角度的方麵進行觀（guān）察。通過界麵調（diào）整，對機床（chuáng）運動部件的每個切削動作進行分析，對可能會發生碰撞的（de）部件進行模擬，進而保證了虛擬加工的準確性（xìng）。

7 結語

本（běn）文從結構模型、運動模型、虛擬裝配、入庫仿真係統構建等方麵，對橋式五軸加（jiā）工中心，進行了簡要的分析（xī）闡述。橋式（shì）五軸完備的模塊（kuài）化設計便於產品的係列化，方便了仿真模型的構建。通過這（zhè）種方法，可在設計階段有效規（guī）避潛在幹涉、碰撞等風險。

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