先進(jìn)的五軸五聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工中心在復(fù)雜零部件的 生產(chǎn)制造方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)和重要現(xiàn)實(shí)意義。UG軟 件是SIEMENS公司開發(fā)的一款CAD/CAM/CAE集成軟 件。該軟件的切削加工集成仿真和驗(yàn)證功能（IS&V) 可以實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床虛擬加工零件的整個(gè)過程（如圖1所 示）。
IS&V可以虛擬仿真機(jī)床控制器功能，包括循環(huán)指 令、宏程序調(diào)用、子程序調(diào)用；同時(shí)可以檢測(cè)機(jī)床部 件、夾具、刀具、零件之間的碰撞。技術(shù)人員通過運(yùn)用 IS&V功能可以避免花費(fèi)昂貴和耗時(shí)的空運(yùn)行檢查，從 而降低成本，減少操作者干涉；通過減少碰撞降低機(jī) 床、夾具和工件損壞風(fēng)險(xiǎn)；最終提升企業(yè)的生產(chǎn)效能。
本文運(yùn)用UG軟件進(jìn)行TOM1060型五軸聯(lián)動(dòng)加工中心的 虛擬機(jī)床及后置處理開發(fā)。
TOM1060型五軸加工中心配備SIEMENS840D sl 數(shù)控系統(tǒng)，采用雙轉(zhuǎn)臺(tái)式五軸聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)。各運(yùn)動(dòng)軸行 程XYZ1000mmX600mmX500mm，A軸±110'C，C軸 ±180C。
在使用UG軟件進(jìn)行IS&V時(shí)，首先需要運(yùn)用UG建 模功能按照床身本體（machine_base)、Z軸部件（Z_ slide)、X軸部件（X_slide)、Y軸部件（Y_slide)、
A軸部件（A_table)和C軸部件（C_table)的分類，創(chuàng) 建模型數(shù)據(jù)；其次運(yùn)用裝配功能將各部件裝配成完整的 機(jī)床模型數(shù)據(jù)，各裝配體之間建立約束關(guān)系，限制自由 度；最后將XYZAC各軸部件設(shè)定與真實(shí)機(jī)床相一致的 初始位置，從而完成虛擬機(jī)床模型的構(gòu)建。
2創(chuàng)建虛擬機(jī)床運(yùn)動(dòng)模型
虛擬機(jī)床模型構(gòu)建完成后，需要對(duì)其定義運(yùn)動(dòng)模型 (Kinematics Model)。運(yùn)動(dòng)模型定義裝配零部件之間 的關(guān)系，以及軸的名稱、方向、行程和聯(lián)結(jié)點(diǎn)。仿真過 程將利用運(yùn)動(dòng)模型和機(jī)床驅(qū)動(dòng)器提供的信息使機(jī)床運(yùn)動(dòng) 起來。
雙轉(zhuǎn)臺(tái)型五軸加工中心的運(yùn)動(dòng)模型創(chuàng)建，需要按 照右手笛卡爾法則設(shè)定主軸方向T、第四軸矢量P、第 五軸矢量S、第四軸聯(lián)結(jié)點(diǎn)CP、第五軸聯(lián)結(jié)點(diǎn)CS、機(jī)床 坐標(biāo)系M (圖），同時(shí)為虛擬機(jī)床控制器（VNC)配置 MOM變量名（如圖2、表1所示）。
表1配置MOM變量名
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參數(shù) |
mom變量名 |
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T |
mom_kin_spindle_axis (-1，0，0) |
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P |
mom_kin_4th_axis_vector (0，-1，0) |
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S |
mom_kin_5th_axis_vector (0，0，1) |
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CP |
mom_kin_4th_axis_point (10，-1，-10) |
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CS |
mom_kin_5th_axis_point (8，0，-8) |
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M |
mom_kin_machine_zero_offset (9，4，0) |
(ManufacturingApplication)不支持的功能。
TOM1060型五軸加工中心MTD使用UG/POST BUILDER創(chuàng)建（如圖4所示），在虛擬NC控制 (Virtual N/C Controller)選項(xiàng)中勾選創(chuàng)建虛擬N/C控制 (Generate Virtual N/C Controller),在VNC Commands 中創(chuàng)建控制命令（如圖5所示）。
運(yùn)用UG軟件機(jī)床構(gòu)建器功能（MTB)為機(jī)床定義 運(yùn)動(dòng)模型。MTB通過運(yùn)動(dòng)樹結(jié)構(gòu)創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)模型。這個(gè)運(yùn) 動(dòng)樹包含運(yùn)動(dòng)部件和其對(duì)應(yīng)關(guān)系。運(yùn)動(dòng)部件是機(jī)床的物 理模型。當(dāng)父部件運(yùn)動(dòng)，其下屬子部件也跟隨運(yùn)動(dòng)，關(guān) 系如圖3所示。
3創(chuàng)建虛擬機(jī)床驅(qū)動(dòng)器（后置開發(fā)）
機(jī)床驅(qū)動(dòng)器（MTD)創(chuàng)建模仿CNC控制器的CNC 程序。CNC控制器模仿器（或虛擬NC控制器）是一個(gè) 可編程的界面，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。機(jī)床仿真過程中的所有運(yùn)動(dòng)和 反饋都由MTD控制。
相比較而言，MTD類似于機(jī)床仿真器，而CNC控 制器就類似它控制的機(jī)床。對(duì)機(jī)床庫(kù)中的每臺(tái)機(jī)床都 有一個(gè)對(duì)應(yīng)的MTD驅(qū)動(dòng)器（NX標(biāo)準(zhǔn)安裝帶有12臺(tái)普通 的MTD)。若要?jiǎng)?chuàng)建一臺(tái)新的機(jī)床，可以修改現(xiàn)有的 MTD以符合新機(jī)床的特點(diǎn)。
TOM1060型五軸加工中心在完成虛擬機(jī)床模型和 運(yùn)動(dòng)模型設(shè)計(jì)后，虛擬機(jī)床類似于真實(shí)的數(shù)控機(jī)床還要有CNC控制器來控制各類運(yùn)動(dòng)。在UG軟件中的機(jī)床驅(qū) 動(dòng)器（MTD)功能可以創(chuàng)建模仿CNC控制器的CNC程 序。MTD通過如圖所示，完成虛擬控制的工作流程。 MTD是由TCL腳本語言編寫的，但是也可以使用高級(jí) 的語言如C++來開發(fā)。MTD可以模仿特定的循環(huán)、用戶 自定義的事件、宏和其他和CNC控制器有關(guān)而加工環(huán)境UG軟件中對(duì)于虛擬加工使用的ISO代碼提供了仿 真模擬的標(biāo)準(zhǔn)文件PB_CMD_VNC*.TCL。使用者只 需要從Export中導(dǎo)入使用標(biāo)準(zhǔn)的ISO代碼即可。但是 TOM1060型加工中心所配備SIEMENS840D系統(tǒng)具有刀 具跟隨點(diǎn)加工功能（TPCP)，因此需要針對(duì)五軸聯(lián)動(dòng) 轉(zhuǎn)換功能和五軸定向加工功能設(shè)計(jì)模擬代碼。五軸加工 模式轉(zhuǎn)換關(guān)系如圖6所示。根據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系運(yùn)用TCL編程 語言，根據(jù)關(guān)系結(jié)構(gòu)采用判斷語言指令編寫控制代碼 (如圖7所示）。
IS&V機(jī)床設(shè)計(jì)完成后，選擇O80mm銑刀盤零件 (如圖8所示），對(duì)其測(cè)試仿真加工。零件具有五軸定 向加工面、五軸聯(lián)動(dòng)加工面、A軸>90°擺動(dòng)面特征，
使用該零件測(cè)試，可以測(cè)試坐標(biāo)軸行程超程（如圖9所 示）、機(jī)床幾何體碰撞、五軸定向加工退刀、五軸聯(lián)動(dòng) 轉(zhuǎn)換角度干涉等方面在真實(shí)加工才能遇到的嚴(yán)重問題， 有效保障生產(chǎn)加工安全，提升生產(chǎn)效率。
銑刀盤使用聯(lián)結(jié)功能定位在需要測(cè)試的虛擬機(jī)床 上，打開“機(jī)床仿真”功能，首先設(shè)定“顯示3D材料 移除”和“碰撞檢測(cè)”組件；然后在“可視化動(dòng)畫” 中，選擇機(jī)床代碼仿真；最后點(diǎn)選“播放”功能，虛擬 加工仿真動(dòng)畫自動(dòng)進(jìn)行直至結(jié)束。通過測(cè)試得到如表2 所示。
基于UG的集成仿真和驗(yàn)證（IS&V)技術(shù)可以開發(fā) 設(shè)計(jì)出各類五軸聯(lián)動(dòng)加工虛擬機(jī)床和車銑復(fù)合加工虛 擬機(jī)床。使用與真實(shí)機(jī)床一致的虛擬機(jī)床，形象直觀地 模擬數(shù)控加工的全過程，進(jìn)行數(shù)控程序的檢驗(yàn)，分析 零件的可加工性和工序的合理性，從而縮短產(chǎn)品的研 制周期，降低成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。本文論述了配備 SIEMENS840D系統(tǒng)雙轉(zhuǎn)臺(tái)型五軸加工中心虛擬機(jī)床開 發(fā)過程，可以為雙擺頭型和單擺單轉(zhuǎn)型五軸加工中心虛 擬機(jī)床開發(fā)提供借鑒和參考。
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表2測(cè)試結(jié)果
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2024-11
本文以組合式六角亭模型為實(shí)例，分析工藝難點(diǎn)與加工可行性，指出該模型的加工難點(diǎn)是模型形狀不規(guī)則和整體剛性差，并通過設(shè)計(jì)新的工藝方案解決加工難點(diǎn)，完成了模型整體的加工。新的加工工藝有助于提高加工效率和精度，為五軸數(shù)控加工提供了一個(gè)典型案例，對(duì)于五軸加工中心數(shù)控加工也具有指導(dǎo)作用和重要… [了解更多]
2024-11
宇匠數(shù)控 備注：為保證文章的完整度，本文核心內(nèi)容由PDF格式顯示，如未有顯示請(qǐng)刷新或轉(zhuǎn)換瀏覽器嘗試，手機(jī)瀏覽可能無法正常使用！本文摘要：通過對(duì)混聯(lián)五軸加工中心自適應(yīng)深度學(xué)習(xí)控制方法的 研 究，可 知 此 方 法 的 創(chuàng) 新 之 處 在 于：１）建 立 了 機(jī) 床 的 運(yùn) 動(dòng) 學(xué) … [了解更多]
2024-11
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2024-11
?加工精度是影響機(jī)床性能和產(chǎn)品質(zhì)量的主要難題，也是制約國(guó)家精密制造能力的重要因素。本文以五軸加工中心為對(duì)象，針對(duì)提升機(jī)床精度進(jìn)行了研究。并且隨著科技的發(fā)展，精密的儀器和零件在生產(chǎn)實(shí)踐中占據(jù)的分量逐漸增加，在數(shù)控機(jī)床這種精密機(jī)器精度不斷提高的同時(shí)，必須控制內(nèi)外界環(huán)境的隨機(jī)影響因素在… [了解更多]
