基于Vericut的教學型五軸加工中心運動仿真
海天精工 加工中心 鉆攻中心前言：海天精工 備注：為保證文章的完整度，本文核心內容都PDF格式顯示，如未有顯示請刷新或轉換瀏覽器嘗試，手機瀏覽可能無法正常使用！五軸聯動精工加工中心在復雜曲面零件的生產制造以及航空航天、汽車、輪船和模具等行業中具有顯著的優勢和重要的現實意義m。因此五軸加工技術的培訓和教學亦非常重要但由于五軸精工加工中心價格昂貴，不適合大范圍購置加工中心，開展實訓教學；因此急需設計研制一種適用于五軸加工技術培訓和教學的小型五軸精工加工中心。本文根據課題需求，采用一種搖籃結構五軸加工中心,在實際生產制作前需要對加工中心的運動特性及工作合理性進行仿真驗證。VERICUT軟件是美國CGTech公司開發的一款用于精工加工仿真的專業軟件其能夠驗證切削過程中的干涉、碰撞和過切等缺陷，并且根據需求進行程序優化，此外還可以真實模擬加工中心各運動部件間的運動關系，采用該軟件能夠有效地驗證五軸加工中心是否能夠合理運動。1仿真環境與加工中心模型建立7J加工中心模型建立首先采用UG三維軟件進行五軸加工中心的各部件設計，以及整體結構設計。當前常見的五軸加工中心結構主要包括雙擺頭結構、雙轉臺結構和擺頭轉臺結構三大類,不同的結構有不同其特點，其中雙擺臺結構的實現和制作難度最小，而雙擺臺結構根據其機構特點又稱作搖籃式，對于搖籃式五軸精工加工中心來說轉動機構是它的主要組成部分.轉動機構主要是承載工件的重量，固定工件帶動工件按要求進行旋轉。本文采用的搖籃式五軸加工中心整體設計如圖1所示，其中，直線導軌和旋轉運動部件的各個軸均采用步進電機驅動，并采用行程開關限制各個軸的極限位置,S軸擺臺采用變速箱方式連接步進電機，最大擺動角度為-110/+20。;(：軸轉臺太用同步帶連接部件電機，最大回轉角度為±360。；Z/F/Z三軸的行程為555495^95mm;各個步進電機的尺寸采用實際測繪值。入2仿真環境建立在使用VERICUT進行精工加工仿真時前，需要首先完成加工中心三維模型的設計和圖形繪制，然后將繪制好的三維模型導入到VERICUT當中，根據加工中心的結構特點設定正確的部件運動關系樹，即完成如下操作步驟：首先在VERICUT中建立五軸加工中心的運動關系，這一步驟非常重要，運動學關系表述加工中心的運動學特性，即機床各個部件之間的附屬關系。F軸和ZfS與Base加工中心床身接觸,附屬于Base加工中心床身;C軸在5軸之上附屬于5軸;B軸在Z軸之上附屬于Z軸;Z軸在F軸之上附屬于]7軸；五軸加工中心的運動關系設置完成后如圖2所示。然后按照VERICUT中建立好的運動關系，在左側項目樹中導入三維模型，首先導入Base模型去頂加工中心的床身，然后導入3個線性軸Z/F/Z的三維模型，最后導入4/C軸和主軸的三維模型，導入順序為:Base添加床身模型—F軸添加r模型軸添加Z模型—5軸添加5模型—C軸添加C模型一HBase添加Z模型一^Spindle添加主軸模型如圖3 (q)所示，完成模型導入后得到圖3的所示五軸加工中心整體效果模型。完成運動關系建立和模型導入后，仿真環境即建立完成，可以通過CAM軟件生成小葉輪的NC程序并將NC程序輸入到VERICUT仿真環境中進行切削仿真，從而驗證五軸加工中心模型的運動是否正確，以及模型間是否存在干涉。2實例仿真驗證2.1整體葉輪五軸編程為驗證五軸加工中心的結構合理性，以及各部件間是否存在干涉能否正確運動，在完成VERICUT仿真環境建立后需要采用CAM軟件生成切削驗證實例零件的NC程序，本文以圖3 Q所示的整體葉輪模型為加工對象，采用Powermill 2014編程軟件進行整體葉輪自動編程。整體葉輪加工主要包括開粗、葉片加工、輪轂加工三部分內容。該Powermill 2014具有獨立的葉輪加工策略，分別為葉輪粗加工，葉片加工策略和流道加工策略，通過3個策略的合理使用，生成如圖3 ©、圖3 (d)、圖3 (<|所示加工軌跡。實際加工中需要對葉片和輪轂進行反復精加工才能達到理想精度。生成加工軌跡后，生成VERICUT仿真環境的控制系統可讀取執行的NC代碼，功能VERICUT仿真加工使用。2.2整體葉輪加工仿真采用Powermill 2014編程軟件完成NC程序后,將葉輪的加工程序導入到VERICUT中，但在仿真加工前需要完成以下準備工作,其具體步驟為：1)根據加工需求設計繪制夾具模型和毛坯模型，并將繪制好的模型導入到VERICUT也導入夾具是選擇左側項目樹中的Fixture下面的模型進行添加，導入毛坯模型時選擇Stock下面的模型進行添加;3進行工件坐標系建立，將工件坐標系設定在毛坯上表面中心位置，與生成NC程序時選擇的工件坐標系相同；3)進行G代碼偏置設置，將選項設置為從組件Tool到坐標原點G54,這樣可以使仿真環境中的坐標系原點與C A M軟件中N C程序生成原點重合;4建立加工刀具,為簡化仿真加工過程J且加工和精加工選擇同一把刀具;沒導入NC程序，重置仿真環境,進行切削仿真，如存在干涉或者碰撞，則提不錯fe丨曰息。對于Z/Y/Z三個線性軸在仿真過程中需要注意是否出現超行程現象，對于S/C兩個轉動軸觀察是否存在角度超程信息，以及在整個加工過程中是否出現過切、干涉和碰撞等紅色顯示的報警信息，如出現此類信息，首先檢查刀具、工件、夾具、NC程序之間是否存在問題，通過調整*達到了較好的仿真效果，且完成圖5所示小葉輪的仿真切削。完成第一次仿真驗證后將存在問題的部件進行調整和修改，經過反復驗證和模型修改，最終制作完成圖6所示搖籃結構教學型五軸精工加工中心。3結論本文為驗證搖籃結構五軸加工中心是否能夠正常工作，以及運動關系是否合理，將搖籃結構五軸加工中心導入到VERICUT中，建立了仿真環境，并以整體葉輪為加工對象進行了仿真切削，最后得到了較好的仿真切削效果，并成功地制作出一臺搖籃結構五軸加工中心，通過VERICUT的使用簡化了五軸加工中心的設計難度，且避免了因設計失誤引起的重大錯位，對實際制作五軸加工中心以及實際切削葉輪具有一定意義。海天精工是一家集銷售、應用及服務于一體的公司。產品包括：CNC加工中心、鉆攻中心、龍門加工中心、雕銑機、石墨機、五軸加工中心、立式加工中心、臥式加工中心等。我們機床的生產工廠設在廣東省寧波市，目前其生產的加工中心70%出口，其中出口到歐洲占到50%。我們盡心、盡力、盡意的服務！聲明：本站文章均來自網絡，所有內容不代表本站觀點，本站不承擔任何法律責任！