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UCP600虚拟机床建模及应用


UCP600 虚拟机床建模及应用 摘要:介绍了虚拟机床建模方法,根据 UCP600 机床实际参数及 VERICUT 虚拟机床建模流程,对五轴机床 UCP600 完成建模,并应用此 虚拟机床对叶轮加工数控程序进行了仿真校验 ,通过与实际切削加工 比较两者结果一致 , 从而证实运用此种方法可以准确地仿真加工过 程。该方法具有良好的通用性,可以作为其它零件加工仿真的参考。 通过此种方法可以消除试切中的干涉现象,免去试切的危险,降低生产 成本,缩短制造周期。该技术在现代制造业中具有广阔的应用前景。 关键词:虚拟机床 建模 叶轮 随着现代制造业的发展,零件的复杂程度、精度要求越来越高,叶 轮、叶片等复杂曲面体零件,由于其制造工艺复杂,只能在五轴联动数 控机床上加工。 这种复杂曲面体加工是当今机械加工技术中的尖端技 术,是涉及到多学科的一项综合工程技术[1]。在实际加工中,既使很有 经验的工程师也需要使用易切削的材料(如:蜡模、木模、尼龙等)来进 行多次试切,通过试切检验加工程序正确与否;这样不仅造成了人力、 时间、能源和材料的浪费且效率低下。考虑到高昂的加工成本 ,为了 提高加工成功率,引入了数控加工仿真技术。随着计算机技术的发展, 加工仿真技术有了长足的进步,数控加工可以从切削仿真做到机床仿 真,不但可以模拟刀具的切削轨迹,还可以模拟机床的运动、被加工工 件的切削过程等。 通过对加工仿真技术的研究可以大大的缩短叶片加 工的准备时间,优化加工程序,同时起到对机床、刀具及工件的保护作 用[2]。 虚拟制造技术正是在这种背景下出现的一种新的先进制造技术。 在实际加工过程前,对加工过程进行仿真、预测,可预先发现和改进实 际加工中的问题,以更完善的加工工艺投入生产[3]。而虚拟机床技术 是在 20 世纪 90 年代中后期随着虚拟制造的发展而提出的一项新技术, 它为虚拟制造建立一个真实的加工环境 ,用于仿真和评估各加工过程 对产品质量的影响,是进行数控加工仿真的基础[4]。通过其进行模拟 加工,在不消耗材料、能源,不占用机加工时间的情况下得到合理的加 工程序,从而缩短产品的开发周期,提高机床设备的利用率。本文以典 型的五轴加工零件叶轮为例,通过 VERICUT 进行机床的建模,然后进 行加工过程仿真 , 并通过实际加工检验了这种方法的可行性及有效 性。 1 虚拟机床的建模技术 虚拟加工仿真首要问题是构建仿真平台。对于虚拟机床建模 ,常 用的有两种方法:一类是通过高级语言编程借助 OpenGL 三维图形引 擎功能实现机床几何建模和运动仿真[5]。另一类是通过 CAD 软件建 立虚拟机床几何建模或直接利用虚拟制造软件来实现 [6-7], 例如 VERICUT 等。在虚拟制造软件中一般均由厂家配置了常见机床的控 制系统, 可直接调用 , 这样不仅可以免去编程来建立机床的几何模型 , 而且还免去用编程来设置各数控指令的含义及运动方式 ,所以更为方 便快捷。 2 UCP600 虚拟机床建模 运用 VERICUT 进行虚拟机床建模要将几何建模和运动学建模结 合起来[8],可以概括为“5+1”。所谓“5”,是指: 2.1 机床构建 明确机床 CNC 系统型号、机床结构形式和尺寸、机床各轴运动 方式与行程、机床坐标系统以及所用到的毛坯、刀具和夹具等。软件 中提供了常见的机床模型可供调用 ,但一般来说不能满足需求。此时 用户需自己构建机床。 本文就根据 UCP600 实际尺寸利用 UG 建立了 机床模型。 2.2 机床控制系统配置 VERICUT 软件提供了数十种控制系统

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