基于NX平台建立机床ISV仿真与切削验证
2020-04-09高奎强
高奎强
摘要：数控切削加工中，NC程序是否正确、合理，直接影响零件的加工质量。通过NX平台建立机床模型，过模型进行机床运动学的配置和对所编制的加工程序进行轨迹模拟与虚拟机床的切削加工，有效地提高加工程序的正确性，进一步提升加工效率。
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.
关键词：UG仿真ISV;虚拟机床;运动建模
Key words： UG simulation ISV;virtual machine tool;motion modeling
中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2020）06-0251-02
0 引言
NX 集成化加工切削验证与机床运动仿真（ISV）提供刀具路径验证和机床运动仿真，并在核心制造环境中配备动态查看控制和除料显示。ISV允许用户在部件制造流程的早期验证刀具路径信息，以提高对最终NX生成的NC程序的信心。
1 机床3D模型建模与定义机床装配
1.1 建立机床模型 根据机床结构利用ug三维建模通过实际测量画出机床各个关键部件等。该机床型号为DMU 65 monoBLOCK立式摇篮五轴加工中心是德国德马吉公司生产的，其结构特点：摆动/回转工作台，带有三个直线轴为X轴、Y轴、Z轴，两个旋转轴A轴摆动±120°、C轴360°无限回转。如图1所示。
1.2 建立机床装配 在ug中把机床的每一个运动部件分别建好模型后，并且存为单独的部件，新建一个文件并且把所有的部件装配进去，每一个部件的位置应该是机床静止时候的状态。利用装配功能，定义机床几何体模型为一个装配部件文件，符合主模型概念即总的装配部件文件应该引用组件部件或子装配而不应该直接含有几何体元素，特别是将成为运动学元件的机床组件必须作为个别组件部件存在。如图2所示。
2 机床模型的运动定义
运动学模型是在机床装配部件内建立，这个用机床构建器Machine Tool Builder模块来完成，可以按照实际的运动设定机床模型以及设定这些运动如何显示，然后这个部件成为机床模型（装配+运动模型）包括：线性移动，旋转移动，还有机床行程等。
2.1 建立床身 首先从装配导航器切换到机床导航器-机床构建器里：双击名称改为SIM08_MILL_5AX，右击名称处插入机座组件名称为MACHINE_BASE，选择几何体为床身，联接名称为MACHINE_ZERO，分类联接为机床零点，指定坐标系X-422、Y400、Z500，添加新集名称为A-ROT，分类联接无，指定坐标系X-613、Y70、Z70确定完成。
2.2 建立A轴 点击MACHINE_BASE，右键插入机床组件名称为A-TABLE，几何体选择A轴模型，连接名称为A-TABLE_JCT，分类联接无，指定坐标系无，分类组件无点击确定。点击A-TABLE右键插入轴，轴名称为A，联接名称选MACHINE_BASE@A-ROT，方向选择“X”轴设置类型为旋转NC轴，轴编号为7，初始值0°，上限120°，下线0°，动态属性可根据机床参数填写，点击确定。
2.3 建立C轴 点击A-TABLE，右键插入机床组件名称为C-BASE，联接名称为C-ROT，分类连接无，点击确定。点击C-BASE，右键插入机床组件名称为C-TABLE，几何体选择对象为C轴，联接名称为C-TABLE_JCT，分类联接无，确定完成。点击C-TABLE，右键插入轴，轴名称为C，联接名称选C-BASE@C-ROT，方向选择“-Z”轴，设置类型为旋转无限制旋转NC轴，轴编号为9，初始值0°，软上限57295779°，下线-5729577°，动态属性可根据机床参数填写，点击确定。
2.4 建立安装工件/夹具 点击C-TABLE，右键插入机床组件名称为SETUP，幾何体无，联接名称为PART_MOUNT，分类联接无，指定坐标系为X0、Y0、Z0，分类组件_SETUP_ELEMENT，确定结束。点击SETUP，右键插入机床组件名称为PART，几何体选择对象无，联接名称为PART_JCT，分类联接无，指定坐标系无，分类组件选择_PART、_SETUP_ELEMENT，点击确定。点击SETUP，右键插入机床组件名称为WORKPIECE，几何体选择对象无，联接名称为WORKPIECE_JCT，分类联接无，指定坐标系无，分类组件选择_WORKPIECE、_SETUP_ELEMENT，点击确定。点击SETUP，右键插入机床组件名称为FIXTURES，几何体选择对象无，联接名称为FIXTURES_JCT，分类联接无，指定坐标系无，分类组件选择_SETUP_ELEMENT，点击确定。
2.5 建立Y轴 点击MACHINE_BASE，右键插入机床组件名称为Y-SLIDE，几何体选择Y轴模型，连接名称为Y-SLIDE_JCT，分类联接无，指定坐标系无，分类组件无，点击确定。点击Y-SLIDE右键插入轴，轴名称为Y，联接名称XUMACHINE_BASE@MACHINE_ZERO，方向选择“Y”轴，设置类型为线性NC轴，轴编号为2，初始值0mm，上限0mm，软下限-700mm，下线-700mm，动态属性可根据机床参数填写，点击确定。
2.6 建立X轴 点击Y-SLIDE，右键插入机床组件名称为X-SLIDE，几何体选择X轴模型，连接名称为X-SLIDE_JCT，分类联接无，指定坐标系无，分类组件无，点击确定。点击X-SLIDE右键插入轴，轴名称为X，联接名称XUMACHINE_BASE@MACHINE_ZERO，方向选择“X”轴，设置类型为线性NC轴，轴编号为1，初始值0mm，上限800mm，软上线800mm，软下线0mm，下线0mm，动态属性可根据机床参数填写，点击确定。
2.7 建立Z轴 点击X-SLIDE，右键插入机床组件名称为Z-SLIDE，几何体选择Z轴模型，连接名称为Z-SLIDE_JCT，分类联接无，指定坐标系无，分类组件无，点击确定。点击Z-SLIDE右键插入轴，轴名称为Z，联接名称XUMACHINE_BASE@MACHINE_ZERO，方向选择“Z”轴设置类型为线性NC轴，轴编号为3，初始值0mm，上限0mm，软上线0mm，软下线-550mm，下线-550mm，动态属性可根据机床参数填写，点击确定。
2.8 建立主轴 点击Z-SLIDE，右键插入机床组件名称为SPINDLE，几何体选择无，连接名称为S，分类联接选择刀具安装，指定坐标系为X-422、Y400、Z600，分类组件_DEVICE，点击确定。点击SPINDLE右键插入轴，轴名称为S，联接名称SPINDLE@S，方向选择“X”轴，设置类型为主轴，轴编号为10，初始值0°，软上线57295779°，软下线 -5729577°，动态属性可根据机床参数填写，点击确定。
2.9 建立刀具 点击SPINDLE，右键插入机床组件名称为POCKET_01，几何体选择无，连接名称为T1，分类联接无，指定坐标系为X-422、Y400、Z600，分类组件选择_DYNAMIC_HOLDER，点击确定。如图3所示。
3 仿真机床切削验证
把建好的文件放在以graphics命名的文件夹里进行模型替换，替换到UG安装目录下的Siemens＼NX 11.0＼MACH＼resource＼library＼machine＼installed_machines＼sim08_mill_5ax＼graph里。打开ug软件选择编好程序图档，进入加工模块里选择机床视图双击GENRIC_MACHINE选择通用机床库，从库中调用机床，双击MILL调用sim08_mill_5ax，选择放置定位使用部件安裝联接，指定部件安装联接，即可使用仿真。如图4所示。
4 结束语
通过以上操作建立机床仿真与切削验证，具有真实的三维实体显示效果，可以消除程序中的错误。有效防止加工中折断刀具或碰撞机床、损坏夹具、切伤工件等减少实际的切削验证，并减少废品和重复工作，改善加工质量、大幅度提高加工效率、并降低生产成本，实现高效数控加工有着重要意义。
参考文献：
[1]王兵强，郭杰.在UG中建立五轴加工中心ISV机床仿真[J].金属加工（冷加工），2013（20）：71-72.
[2]李宝瑞，朱文华，舒锋，白彬.NX中加工设置装配创建技术的研究[J].现代制造工程，2014（3）：65-69.
[3]王春晓，张长.基于UG/ISV的数控铣床数字化加工仿真设计[J].现代电子技术，2015（3）：125-127.
